Tarea 7

Tarea 7
Mecanica de Fluidos
Profesor Carter
Entrega miercoles 21/5/14

1. Halle la presión remanso en la nariz de un pez que nada a 25fps en agua dulce (γ=62,4lb/ft^3) cuando se encuentra a 5ft por debajo de la superficie.

2. Una tubería suministra agua a una central hidroeléctrica que se encuentra a una elevación de 650m por debajo del nivel de agua en el punte de entrada la tubería.  Si el 8 por 100 de ese total, es decir 52m se pierde por fricción en la tubería, cual seria el valor de ΔI en J/N? Cual seria el incremento en la temperatura si no se produce transferencia de calor? El calor especifico de agua es 4187J/kg*K.

3. Una tubería vertical de 1,8m de diámetro y 22m de longitud tiene una altura de presión en el extremo superior de 5,6m de agua.  Cuando el caudal de agua es tal que la velocidad media es 5m/s, las perdidas por fricción vienen dadas por hp=1,115m.  Halle la altura de presion en el extremo inferior de la tuberia cuando el flujo sea a). hacia arriba   b). hacia abajo

4.  Por un difusor conico horizontal largo fluye agua con un caudal de 4,5m^ 3/s. El diametro del difusor cambia de 1,2 a 1,8m.  La presión en el extremo mas pequeño es 7,5KN/m^2.  Halle la presion en el otro extremo del difusor suponiendo flujo sin friccion.

1. P=6,37psi
2. ΔI=52J/N, ΔT=0.1218K
3. a). 26,5m b). 28.8m
4. 13,8KPa

Proyecto

Mecánica de Fluidos
Proyecto
Profesor Carter

Proyecto

Centroide, Áreas y Momentos de Inercia

Áreas, Centroides, y Momentos de Inercia de varios formas geometricas.

Tarea 5

Tarea 5
Mecanica de Fluidos
Profesor Carter
Entrega el lunes 31/03/14

1. Un manometro simple de mercurio (S=13.56) esta conectado a una tuberia que lleva aqua a 120°F y esta dentro de una maquina que tambien esta a 120°F.  Si la elevacion del entrefase del agua y el mercurio es 10 ft mas elevado que el centro de la tuberia, y la lectura manometrica del mercurio es 36 in, cual es la presion en la tuberia en psi?

2.  Dos recipientes estan conectados a un manometro diferencial de mercurio, estando ambos tubos de conexion lleno de agua.  El recipiente de mayor presion tiene una elevacion de 1,5m menor que el otro.  Si la lectura manometrica es 100mm de mercurio, determina la diferencia de presion en metros de agua y en KPa.  


Respuestas
1. 21,7 psi 
2. 2,756m H2O, 27,0Kpa

Tarea 4

Tarea 4
Mecanica de Fluidos
Profesor Carter
Entrega para 10/3/14

1. Un deposito abierto contiene 6,0m de agua cubierta por 2,5m de aceite (γ=8,0 KN/m^3).  Halle la presion manometrica en la entrefase y el fondo del deposito.  

2. Si el aire tuviera un peso especifico de 0.0765 lb/ft^3, y fuera incompresible, ¿Cual seria la altura del aire que rodea la Tierra para producir un presion de 14,70 psia en el superficie?

3.  Si la presion atmosferica es 890mbar abs, ¿cual seria la lectura en metros de un barometro que contiene agua a 70 °C.  La presion del vapor de agua a 70 °C es 31158Pa.  


Respuestas:

1.  58,9kPa, 78,9 kPa
2. 27.700 ft
3. 6,03 m

Tablas de Aire

Densidad y Peso Especifico de Aire por Temperatura

Unidades Britanicas

Temperatura - t -(oF)	Densidad - ρ - (slugs/ft3) x 10-3	Peso Especifico - γ -   (lb/ft3) x 10-2
-40	2.939	9.456
-20	2.805	9.026
0	2.683	8.633
10	2.626	8.449
20	2.571	8.273
30	2.519	8.104
40	2.469	7.942
50	2.420	7.786
60	2.373	7.636
70	2.329	7.492
80	2.286	7.353
90	2.244	7.219
100	2.204	7.090
120	2.128	6.846
140	2.057	6.617
160	1.990	6.404
180	1.928	6.204
200	1.870	6.016
300	1.624	5.224
400	1.435	4.616
500	1.285	4.135
750	1.020	3.280
1,000	0.845	2.717
1,500	0.629	2.024

Unidades SI

Temperatura - t -(oC)	Densidad - ρ -(kg/m3)	Peso Especifico - γ - (N/m3)
-40	1.514	14.85
-20	1.395	13.68
0	1.293	12.67
5	1.269	12.45
10	1.247	12.23
15	1.225	12.01
20	1.204	11.81
25	1.184	11.61
30	1.165	11.43
40	1.127	11.05
50	1.109	10.88
60	1.060	10.40
70	1.029	10.09
80	0.9996	9.803
90	0.9721	9.533
100	0.9461	9.278
200	0.7461	7.317
300	0.6159	6.040
400	0.5243	5.142
500	0.4565	4.477
1000	0.2772	2.719

Preguntas sobre la tarea

Esta noche en clase solo vamos a revisar la tarea 2 y 3.  He recibido muchas preguntas y vamos a dedicar esta clase a hablar como resolver estos problemas.   Traiga sus dudas y preguntas y nos vemos en la noche.

Tarea 3

Tarea 3

Mecanica de Fluidos

Para el lunes 17-02-14

1. Un liquido tiene una viscosidad absoluta de 3,5x10^-4 lb*s/ft^2 y un peso especifico de 58 lb/ft^3. Cuales son la viscosidad absoluta y cinematica en el sistema SI.
2. Una placa plana de 250 mm x 800 mm se desliza sobre aceite (μ=0.65 N*s/m^2) por encima de una superficie plana grande. Que fuerza requiere para arrastrar la placa a 1,5 m/s si la pelicula de seperacion del aceite tiene un espesor de 0,5mm
3. Un gato hidraulico del tipo utilizado comunmente para elevar automoviles consiste en un piston de 10,000in de diametro que se desliz dentro de un cilindro de 10,006 in de diametro, estando el espacio anular entre ellos lleno de aceite cuya viscosidad cinematica es 0,0035 ft^2/s y cuya densidad relativa es 0,85. Si la velocidad de desplazamiento del piston es 0,6 fps, halla l fuerza de resistencia por friccion cuando el piston se ha introducido 10 ft en el cilindro.
   Respuestas:
   1. μ=16,76mN*s/m^2, 18,08x10^-6 m^2/s
   2. 390N
   3. 362 lb

Tarea 2

Tarea 2
Profesor Carter
Mecanica de Fluidos
Para el Lunes 17-02-2014

1. Un gas pesa 18 N/m^3 a una cierta temperatura y presión.  ¿Cuales son sus valores de densidad y densidad relativa con respecto al aire que pesa 12,0 N/m^3?

2. El peso especifico de los siguientes liquidos son indicados.  Hallar sus densidades.
a.) 54 lb/ft^3
b.) 7,6 KN/m^3
c.) 46 lb/ft^3
d.)8,9 KN/m^3

3. Inicialmente 1 litro de agua a 10 °C se vierte en un cilindro de vidrio.  Su altura se 1.000,0mm.  Se calienta el agua y el contenedor hasta 80 °C.  Suponiendo que no se produce evaporación, cual será la altura de la columna de agua si el coefficiente de expansión térmico para vidrio es 3,6x10^-6mm/mm°C.  


Respuestas:

1. ρ=1,83 kg/m^3 y s=1,5
2. a. 1,677 slugs/ft^3
    b. 775 Kn/m^3
    c. 1,429 slugs/ft^3
    d. 907 Kn/m^3
3. 1.028,2mm

Ojo que hubo un error en la respuesta del ejercicio 1 que ya esta corregido. Densidad se da en unidades de masa/volumen. Pues la respuesta de densidad se lleva unidades de kg/m^3.

Tambien publique unas tablas con las propiedades del agua a varios temperaturas en la entrada "Tablas de agua". Esto es necesario para el ejercicio 3 y el valor de el coefficiente de expansion termico para vidrio ha sido corregido a 3,6x10^-6mm/mm°C

Tablas de Agua

Densidad y Peso Especifico con temperatura

Unidades Britanticas:

Temperatura - t - (oF)	Densidad - ρ - (slugs/ft3)	Peso Especifico - γ -
		(lb/ft3)	(lb/US gallon)
32	1.940	62.42	8.3436
40	1.940	62.43	8.3451
50	1.940	62.41	8.3430
60	1.938	62.37	8.3378
70	1.936	62.30	8.3290
80	1.934	62.22	8.3176
90	1.931	62.11	8.3077
100	1.927	62	8.2877
120	1.918	61.71	8.2498
140	1.908	61.38	8.2048
160	1.896	61	8.1537
180	1.883	60.58	8.0969
200	1.869	60.12	8.0351
212	1.860	59.83	7.9957

Unidades SI

Temperatura - t - (oC)	Densidad - ρ -(kg/m3)	Peso Especifico - γ - (N/m3)
0	999.8	9.806
4	1000	9.807
10	999.7	9.804
20	998.2	9.789
30	995.7	9.765
40	992.2	9.731
50	988.1	9.690
60	983.2	9.642
70	977.8	9.589
80	971.8	9.530
90	965.3	9.467
100	958.4	9.399

Viscosidad Absoluta y Cinematica

Unidades Britanicas

Temperatura - t -(oF)	Viscosidad Absoluta - µ -  (lbf s/ft2) x 10-5	Viscosidad Cinematica - ν -(ft2/s) x 10-5
32	3.732	1.924
40	3.228	1.664
50	2.730	1.407
60	2.344	1.210
70	2.034	1.052
80	1.791	0.926
90	1.580	0.823
100	1.423	0.738
120	1.164	0.607
140	0.974	0.511
160	0.832	0.439
180	0.721	0.383
200	0.634	0.339
212	0.589	0.317

Unidades SI

Temperatura - t - (oC)	Viscosidad Absoluta - µ -(Pa s, N s/m2) x 10-3	Viscosidad Cinematica - ν -(m2/s) x 10-6
0	1.787	1.787
5	1.519	1.519
10	1.307	1.307
20	1.002	1.004
30	0.798	0.801
40	0.653	0.658
50	0.547	0.553
60	0.467	0.475
70	0.404	0.413
80	0.355	0.365
90	0.315	0.326
100	0.282	0.29

Pregunta en cuanto la tarea 1

Recibi el siguiente pregunta el 7 de febrero

buenos dias 
 profe es que tengo dudas, acerca del trabajo que usted dejo cuando habla de demostrar que la ecuación es homogénea ?? se debe hacer un despeje o aparte toca buscar mas información.

Mi respuesta:

El ejercicio es parecido a lo que hicimos en clase con las unidades. Solo toca poner las dimensiones de los varios elementos de la equacion, simplificar, y mostar que todos tienen las mismas dimensiones.

Espero que esto le ayuda. Aviseme si aun tenga dudas. 

Y llego otra pregunta:

digamos donde esta p...  que es igual a pasacales y ps pascaleas que seria 1 nw/metro cuadrado  y luego los voy despejando ??? sii ?? es que eso es mas o menos lo que entiendo que hay que hacer ???

De todos modos proffe gracias por la colaboracion quedo al pendiente de su respuesta :

Y la respuesta:

En el ejemplo de p, sabemos de la tabla de dimensiones que las dimensiones de p son FL^2.  Que es un esfuerzo dividido por una area.  Ahora tocaria ver cuales son las dimensiones de γ, el peso especifico.  Asi que va a demostrar que todos los elementos de la equacion tienen las mismas dimensiones.  Es mejor no aplicar las unidades (N/m^2 por ejemplo) y usar solo F por esfuerzo o L por longitud.  

Oobleck, un fluido no newtoniano

Se nota facilmente en el video como la substancia no actua como un fluido newtoniano.  Ya que la aplicacion de un esfuerzo cortante, (en este caso por el peso del los muchachos y el esfuerzo de corte aplicado en el proceso de caminar) cambia la viscosidad de la materia.

Cortes y Fechas de los Parciales

Tarea........30%
Quiz..........20%
Examen.....45%
Asistencia....5%

Primer corte.         03-02-2014 a 12-03-2014.......30%
Segunda corte       17-03-2014 a 23-04-2014.......30%
Tercera corte        28-04-2014 a 28-05-2014........40%


Fechas de los parciales
1era........ marzo 12
2nda........abril 23
Final........mayo 28

Tarea 1

Tarea 1 para Lunes el 17-02-2014

Microcurriculo

ASIGNATURAS DEL PROGRAMA DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN

NUEVO PLAN DE ESTUDIOS

ASIGNATURA: MECANICA DE FLUIDOS
Área	Automatización y control		Habilitable	Sí
Requisitos:	Matemáticas IV		Créditos	3
Horas con Acompañamiento Docente		4	Horas de Trabajo Independiente del Estudiante		5
Código Diurno	160603		Código Nocturno	170602

1. JUSTIFICACIÓN.

Almacenar, transportar y tratar fluidos es un trabajo que realizan todas las sociedades para garantizar su reproducción y desarrollo. Este trabajo se realiza con fundamentos en teorías de la mecánica y el apoyo de distintas tecnologías que los (as) estudiantes de ingeniería deben conocer y aprender a usar. Las operaciones con fluidos deben hacerse bajo criterios de eficacia, eficiencia y sustentabilidad.

2. OBJETIVO GENERAL.

Enseñar significativamente a los estudiantes a tratar e identificar situaciones problemáticas del mundo natural y artificial que requieran del enfoque mecánico-hidráulico y del uso de tecnologías especificas como tanques, compuertas, bombas, turbinas y redes de tubería

3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

• Introducir con claras orientaciones históricas y epistemológicas a los(as) estudiantes en el conocimiento de las múltiples situaciones que se abordan con la idea de fluidos, los tipos, las características, las variables y modelos que describen y predicen su comportamiento mecánico.

• Estudiar, con un enfoque de relaciones Ciencia/Técnica/Sociedad/Ambiente (CTSA), el comportamiento mecánico-hidrostático de los fluidos, en particular de los líquidos, sus relaciones con el entorno próximo(recipientes, presas u orillas naturales), bajo la condición de que estos se comporten en un sistema de referencia con velocidad igual a cero.

• Estudiar, con un enfoque de relaciones Ciencia/Técnica/Sociedad/Ambiente (CTSA), el comportamiento mecánico-hidrodinámico de los fluidos bajos distintas condiciones reinantes en el marco de sistemas de referencia claramente definidos.

• Diseñar un sistema de transporte, almacenamiento y distribución de fluido liquido a partir de conocimientos hidrostáticos e hidrodinámicos y que incluya el uso de tecnologías pertinentes.

4. CONTENIDOS.

El desarrollo de la Mecánica de Fluidos se hará en cuatro (4) bloques temáticos

• Propiedades de los fluidos
• Hidrostática
• Hidrodinámica
• Análisis de sistemas de tubería

BLOQUE TEMÁTICO 1: Propiedades de los fluidos

Pregunta orientadora: ¿ Que es un Fluido?

1.1 Diferencias entre sólidos líquidos y gases

1.2 Densidad, Peso Especifico y Densidad Relativa

1.3 Viscosidad

1.4 Tensión Superficial

1.5 Presión de Vapor

1.6 Compresibilidad

BLOQUE TEMÁTICO 2: Hidrostática

Pregunta orientadora: ¿ Cuanto liquido se puede almacenar en un deposito?

2.1 Presión

2.2 Variación de la Presión

2.3 Principio de Pascal

2.4 Manómetros

2.5 Fuerzas Sobre Superficies Sumergidas: Planas (Horizontales, Verticales, Inclinadas), Curvas.

2.6 Principio de Arquímedes

2.7 Flotación y Estabilidad

BLOQUE TEMÁTICO 3: Hidrodinámica

Pregunta orientadora: ¿ Que factores intervienen en el flujo de fluidos?

3.1 Principios Básicos de Flujo

3.2 Tipos de flujo

3.3 Ecuación de Continuidad

3.4 Ecuación de Bernoulli

3.5 Ecuación General de la Energía

3.6 Perdidas de Energía en Tubería y Accesorios

BLOQUE TEMÁTICO 4: Aplicaciones al Análisis de Redes

Pregunta orientadora: ¿ Que elementos debe poseer un sistema de transporte de fluidos?

4.1 Sistemas de Tubería en Serie

4.2 Sistemas de Tubería en Paralelo

4.3 Potencia Consumida por una Bomba

4.4 Curva del Sistema

4.5 Cavitación, NPSH

4.6 Punto de operación de una Bomba

5. COMPETENCIAS DESARROLLADAS CON EL CURSO.

Interpretativa.

El estudiante y futuro ingeniero debe ser una persona analítica capaz de comprender fenómenos físicos, involucrados con las ares del conocimiento abordadas en los diferentes cursos que hagan parte de su plan de estudio, el buen entendimiento y comprensión de un fenómeno se fundamenta en la base conceptual que sobre el tema se posea, así como de la habilidad mental para su reconocimiento. En este curso se espera que el estudiante sea capas, fundamentado en sus conocimientos, de reconocer los factores, causas, o posibles consecuencias de eventos relacionados con los fluidos.

Argumentativa.

La forma de exponer puntos de vista sobre un tema es tan importante como el análisis que del él se realice. Posterior a un proceso racional de un evento continúa la sustentación de las conclusiones derivadas de dicho proceso, pues es aquí que el estudiante materializa y comunica el fruto de su proceso intelectual. En este curso se espera que el estudiante sea capas de argumentar cualquier conclusión, hipótesis o supuesto derivados del análisis de situaciones relacionadas con fluidos.

Propositiva.

Una de las cualidades que el futuro ingeniero debe desarrollar es su capacidad creadora, fundamentada en parte por su imaginación , pero también sustentada sobre bases analíticas. El estudiante debe completar el ciclo, por así decirlo, de incorporar el conocimiento. Esto se espera obtener mediante el trabajo sobre situaciones problemáticas que demanden soluciones que requieran creatividad y combinación de disciplinas o áreas del conocimiento. En este curso se espera que el estudiante proponga y realice proyectos en los cuales se logren evidenciar sus progresos y el grado de dominio de los temas desarrollados en el curso.

6. RECURSOS DIDÁCTICOS.

Durante el curso se hará uso de cualquier elemento domestico disponible, en el cual el estudiante pueda observar un fenómeno relacionado con la asignatura, para su posterior discusión, así como también de los recursos disponibles en las instalaciones de la universidad como lo son : Tablero, marcadores, laminas, aparatos de video, prototipos, maquinas e instrumentos, computadores.

7. METODOLOGÍA.

La asignatura está constituida por clases magistrales, ejercicios cerrados y el tratamiento de cuestiones abiertas por unidad; además de esto se realizaran exposiciones sobre temas escogidos previamente en donde se abordara la parte practica y de campo de la asignatura.

8. EVALUACIÓN.

La evaluación es constante, según el reglamento de la universidad la nota del curso estará dividida en tres porcentajes, en el caso de la mecánica de fluidos están distribuidos temáticamente así:

Primer 30% correspondiente a Propiedades y parte de Hidrostática

Segundo 30% correspondiente a Hidrostática e Hidrodinámica.

En estos dos primeros cortes la evaluación se realizara por medio de la calificación de tareas, trabajos y sustentación oral y escrita del examen correspondiente, previo acuerdo con los estudiantes del porcentaje dado a cada ítem.

El 40% restante de la nota corresponde al tema de Aplicaciones, además se incluye la parte de sustentación del proyecto que sobre la materia haga el estudiante, en el cual debe involucrar el diseño de un sistema relacionado con los temas tratados durante el curso.

9. BIBLIOGRAFÍA.

• FOX, Robert y MC DONALD, A. Introducción a la Mecánica de Fluidos. México: McGraw Hill. 1999.

• SHAMES, Irving. Mecánica de Fluidos. Santafé de Bogotá: McGraw Hill. 1999.

• STREETER, Victor y BEENJAMIN, E. Mecánica de Fluidos. México: McGraw Hill. 1997.

• FRANZINI, Joseph y FINNEMORE, John. Mecánica de fluidos con aplicaciones en ingeniería. Mc Graw-Hill. 9 ed. Madrid. 1999

• GILES, Ranald. Mecánica de fluidos. Mc Graw-Hill.

• MANUAL DE CRANE, Mc Graw-Hill

• MOTT, Robert L.. Mecanica de Fluidos Aplicada. Prentice-Hall, cuarta edición. México. 1996