MECÁNICA DE FLUIDOS Y SÓLIDOS

8/14/2019 MECNICA DE FLUIDOS Y SLIDOS

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

SECRETARA ACADMICA

DIRECCIN DE EDUCACIN SUPERIOR

PROGRAMA SINTTICO

UNIDAD ACAD MICA: UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGA

CARRERA: Ingeniera Ambiental, Ingeniera Biotecnolgica, Ingeniera en Alimentos e IngenieraFarmacutica.

UNIDAD DE APRENDIZAJE: Mecnica de Fluidos y Slidos NIVEL: IV y V

OBJETIVO GENERAL:El alumno resolver problemas de flujo de fluidos en sistemas de tuberas tanto en fluidos compresibles comoincompresibles en estudios de caso. Seleccionar los tipos de bombas, as como aquellas operaciones unitariasque involucren equipos de mezclado, agitacin, reduccin de tamao y transporte de slidos.

DESCRIPCIN GENERAL DE CONTENIDOS:

I. Esttica de fluidosII. Balance de energa mecnicaIII. Transporte de fluidos incompresiblesIV. Criterios de seleccin de bombasV. Transporte de fluidos compresiblesVI. Interaccin slido-fluidoVII. Reduccin de tamao y transporte de slidosVIII. Agitacin y mezclado de fluidos

ORIENTACIN DIDCTICA:

Bsqueda de informacin, elaboracin de resmenes, elaboracin de esquemas y diagramas, mapasconceptuales, cuadros sinpticos, resolucin de problemas. Las estrategias propuestas abordan tres campos delaprendizaje: cognitivo, a travs del procesamiento de la informacin; de habilidades y destrezas, a travs de laresolucin de problemas de estudios de caso identificando sistemas de tuberas, seleccin de bombas, transportede slidos, y reduccin de tamao; de actitudes: de compromiso, a travs de la participacin individual y el trabajoen equipo.El maestro orientar a los alumnos en los procesos de bsqueda y construccin de conocimientos, dirigir laspresentaciones, moderar las discusiones, ejemplificar estrategias de solucin de problemas, guiar los casos deestudio y dar recomendaciones para asegurar la realizacin adecuada de los mismos.

EVALUACIN Y ACREDITACIN:

La unidad de aprendizaje puede acreditarse mediante la demostracin de los conocimientos, habilidades ydestrezas antes de iniciar el curso con calificacin mnima aprobatoria de 6, planteando y resolviendoproblemas que involucren mecnica de fluidos y slidos.

Se realizarn evaluaciones parciales que consisten en un examen escrito que se promediarn con las actividadesque el alumno realice como resolucin de problemas, participacin en clase y tareas.

BIBLIOGRAFA:De Nevers Noel Mecnica de fluidos para Ingenieros Qumicos. 1 edicin en Espaol. 3 edicin eningls.CECSA Mxico .2006. 633 pgs.Geankoplis Christie J. Procesos de transporte y principios de separacin 4.edicin 2006. Editorial Continental.1034 pgs.Mott, Robert L. Mecnica de fluidos aplicada. 4 edicin. Editorial Prentice Hall. Hispanoamericana Mxico 1996.

579 pgs.Munson, Bruce R Fundamentos de mecnica de fluidos. Editorial Limusa . 2004. 250 pgs.Valiente Banderas A. Problemas de flujo de fluidos. Editorial Limusa. Mxico 2002. 651 pgs.


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SECRETARA ACADMICA


UNIDAD ACADMICA:Unidad Profesional

Interdisciplinaria de Biotecnologa.

CARRERA:Ingeniera en Alimentos, IngenieraAmbiental, Ingeniera Biotecnolgica, IngenieraFarmacutica.

OPCIN:

PROFESIONAL ASOCIADO:

REA FORMATIVA: Profesional.

MODALIDAD: Escolarizada.

UNIDAD DE APRENDIZAJE: Mecnica de Fluidos y

Slidos.

TIPO DE UNIDAD DE APRENDIZAJE: Terica, obligatoria.

VIGENCIA: enero de 2008

CRDITOS: 6.0

PROPSITO GENERAL

La asignatura de mecnica de fluidos y slidos tiene como propsito conocer el estudio tanto del transporte de fluidos yslidos as como los equipos de reduccin de tamao para conocer el tamao de partcula de los slidos, equipos deagitacin y mezclado segn las caractersticas de los fluidos, que son la base para conocer el diseo, operacin ycontrol de los bioprocesos productivos.

Para alcanzar este propsito requiere de conocimientos matemticos como son las tcnicas para resolver sistemas deecuaciones simultneas, clculo diferencial e integral, conocimientos de propiedades termodinmicas, conocimientos enfenmenos de transporte y balances de materia y energa.

OBJETIVO GENERAL

El alumno resolver problemas de flujo de fluidos en sistemas de tuberas tanto en fluidos compresibles comoincompresibles en estudios de caso. Seleccionar los tipos de bombas, as como aquellas operaciones unitarias queinvolucren equipos de mezclado, agitacin, reduccin de tamao y transporte de slidos.

TIEMPOS ASIGNADOS

HORAS TEORA/SEMANA:3.0

HORASPRCTICA/SEMANA:HORAS TEORA/NIVEL: 54.0

HORAS PRCTICA/NIVEL:

HORAS TOTALES/NIVEL:54.0

UNIDAD DE APRENDIZAJEDISEADA O REDISEADA POR:

Academia de ingeniera Bsica.

REVISADA POR:Subdireccin acadmica.

APROBADA POR:Consejo tcnico Consultivo Escolar

Dr. Enrique Durn Pramo

AUTORIZADO POR:

Comisin de ProgramasAcadmicos del ConsejoGeneral Consultivo delInstituto PolitcnicoNacional.

Ing. Ernesto ngelesMeja


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UNIDAD DE APRENDIZAJE: Mecnica de Fluidos y Slidos HOJA: 2 DE 10

N UNIDAD TEM TICA: I NOMBRE: Esttica de fluidos

OBJETIVOS PARTICULARESEl alumno explicar las propiedades de los fluidos.

No. CONTENIDOS T P T A A CLAVEBIBLIOGRFICA

1.11.1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Definicin de esttica de fluidosPropiedades de los fluidos

Presin absoluta, manomtrica y de vaco

Indicadores de presin

Fuerzas sobre objetos sumergidos y principio de Arqumedes

Ecuacin de la hidrosttica

Subtotal

1.5

1.5

3.0

1.5

1.5

2B,4C,7B

ESTRATEGIAS DIDCTICASBsqueda de informacin, elaboracin de resmenes.Solucin de problemas tipo para cada uno de los temas, por parte de los alumnosEnseanza expositiva interactiva:Preguntas de tipo abierto, elaboracin de mapas conceptuales, son la gua del profesorExposicin del tema 1.3 por parte de los alumnos, coordinados por el profesorProporcionar problemarios para que el alumno realice tareas que sirvan para reforzar la aplicacin de los problemastipo.

EVALUACIN DE LOS APRENDIZAJES

La participacin en clase, presentacin de ejercicios resueltos, exposicin de los temas representarn el 30% de laevaluacin de esta unidad. El examen escrito representar el 70 % de la evaluacin.


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N UNIDAD TEM TICA: II NOMBRE: Balance de energa mecnica

OBJETIVOS PARTICULARES

El alumno plantear y resolver las ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento y de Bernoulli, a partir de unproceso determinado, en el que se han de establecer, las variables de proceso, las condiciones lmite, lascorrelaciones, bases de clculo y balances que definen el proceso.


2.1

2.2

2.3

2.4

Principio de continuidad

Ecuacin de cantidad de movimiento

Balance macroscpico de cantidad de movimiento

Ecuacin de Bernoulli

Subtotal

1.5

1.5

1.5

1.5

6.0

3.0

3.0

1C,2B,7B,12B,13C

ESTRATEGIAS DIDCTICAS

Elaboracin de resmenes, resolucin de problemas aplicando las condiciones de la ecuacin de Bernoulli.Uso de retroproyector y can.Enseanza expositiva interactiva :preguntas de tipo abierto, elaboracin de mapas conceptualesUso de computadora, como apoyo para la exposicin de temas y resolucin de problemas.Solucin de problemas tipo para cada uno de los temas..

EVALUACIN DE LOS APRENDIZAJE

La participacin en clase, presentacin de ejercicios resueltos, exposicin de los temas representarn el 30% de laevaluacin de esta unidad. El examen escrito representar el 70 % de la evaluacin.


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N UNIDAD TEMTICA: III NOMBRE: Transporte de fluidos incompresibles a travs de tuberas


El alumno plantear y resolver , a partir de un sistema de tuberas, las cadas de presin, seleccionando el tipo demedidor de flujo en el que se han de establecer, las variables de proceso.


3.13.1.13.1.23.1.33.1.4

3.23.2.13.2.23.2.3

3.43.4.1

3.4.23.4.33.4.4

Tuberas comerciales o de rugosidad naturalTuberas de rugosidad artificialCadas de presinFriccin en tuberas cilndricasFriccin en tuberas no cilndricas

Tipos de vlvulas y accesoriosFriccin en vlvulas y accesoriosConcepto de longitud equivalenteCoeficiente de resistencia

Medidores de flujoFactores para la seleccin de medidores de flujo

Medidores de rea variableMedidores de velocidadCalculo y dimensionamiento de sistemas de tubera

Subtotal

3.0

3.0

3.0

9.0

6.0

6.0

1C,6B,8C,12B

ESTRATEGIAS DIDCTICA

Bsqueda de informacin, elaboracin de resmenes, elaboracin de esquemas y diagramas, por parte de losalumnos.Integracin de las estrategias de resolucin de problemas tipo para realizar el balance de energa mecnica ensistemas de tuberas y accesorios.Uso de computadora.


Presentacin de ejercicios resueltos proporcionados por el profesor.Integracin de los balances de materiales y de energa sobre el diagrama de flujo del bioproceso que ha investigado.Ambas evidencias, problemario y balances de energa del diagrama de flujo, representarn el 30% de la evaluacin de

esta unidad.El examen escrito representar el 70 % de la evaluacin.


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N UNIDAD TEM TICA: IV NOMBRE:Criterios de seleccin de bombas


El alumno seleccionar los diferentes tipos de bombas de acuerdo a las caractersticas del fluido.

No. CONTENIDOS T P T A ACLAVE

BIBLIOGRFICA

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

Bombas centrfugas

Arreglos serie y paralelo

Carga neta de succin positiva

Factores de friccin

Curvas caractersticas

Uso seleccin y aplicaciones de bombas

Subtotal

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

9.0

6.0

6.0

7B,6B,12B

ESTRATEGIAS DIDCTICASInvestigar la clasificacin de las bombas centrfugas, elaboracin de resmenes, elaboracin de esquemas ydiagramas, resolucin de problemas por parte de los alumnos, con ayuda del profesor.Enseanza expositiva interactiva : preguntas de tipo abierto por parte del profesor.Integracin de las estrategias de resolucin de problemas tipo para calcular, seleccionar los tipos de bombascentrfugas en arreglos en serie y paralelo.Uso de computadora.

EVALUACIN DE LOS APRENDIZAJESPresentacin de ejercicios resueltos proporcionados por el profesor.Exposicin del uso seleccin y aplicaciones de bombasLa exposicin, problemario y participaciones en clase representarn el 30% de la evaluacin de esta unidad.El escrito representar el 70 % de la evaluacin.


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N UNIDAD TEMTICA: V NOMBRE: Transporte de fluidos compresibles


El alumno resolver problemas relacionados con el transporte de fluidos compresibles en estudios de caso ydescribir las caractersticas principales de los ventiladores, sopladores y compresores.

No. CONTENIDOS T P T A ACLAVE

BIBLIOGRFICA

5.15.1.15.1.25.1.3

5.25.2.15.2.2

Fluidos compresiblesFlujos en ductos de seccin variableFlujo adiabtico con friccinFlujo isotrmico con friccin

Trabajo de compresinVentiladores sopladores y compresoresUso y seleccin

Subtotal

3.0

3.0

6.0

3.0

3.0

2B,3C,10B


Bsqueda de informacin a cerca de las caractersticas de los fluidos compresibles elaborando de resmenes ydiagramas, resolucin de problemas en estudios de caso.Enseanza expositiva interactiva :preguntas de tipo abierto,por parte del profesor.Integracin de las estrategias de resolucin de problemas tipo para calcular, seleccionar los tipos de ventiladoressopladores y compresores en fluidos compresibles.Uso de computadora.


Presentacin de ejercicios resueltos proporcionados por el profesor.Exposicin del uso seleccin y aplicaciones de ventiladores sopladores y compresores en fluidos compresibles.La exposicin, problemario y participaciones en clase representarn el 30% de la evaluacin de esta unidad.El examen escrito representar el 70 % de la evaluacin.


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N UNIDAD TEMTICA: VI NOMBRE: Interacciones slido-fluido


El alumno plantear y resolver los sistemas de ecuaciones referentes a los bioprocesos de fluidizacin.

No. CONTENIDOS T P T A A CLAVEBIBLIOGRFICA6.16.26.2.1

6.36.3.16.3.26.3.36.3.4

FluidizacinLechos empacadosPerdidas de friccin en lechos empacados

Lecho fijoFluidizacin incipienteFluidizacin discontinuoFluidizacin continuoVelocidad mnima de fluidizacin

Subtotal

3.0

3.0

6.0

3.0

3.0

4C, 3C,7B


Bsqueda de informacin sobre equipos de lechos empacados, elaboracin de resmenes, elaboracin de mapasconceptuales sobre el fundamento de los equipoos de fluidizacin, resolucin de problemas.Enseanza expositiva interactiva : preguntas de tipo abierto, elaboracin de mapas conceptuales,coordinados por elprofesor.Integracin de las estrategias de resolucin de problemas tipo para calcular equipos con lechos empacadosUso de computadora.


Presentacin de ejercicios resueltos proporcionados por el profesor.Exposicin del diseo de lechos empacados.La exposicin, problemario y participaciones en clase representarn el 30% de la evaluacin de esta unidad.El examen escrito representar el 70 % de la evaluacin.


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N UNIDAD TEMTICA: VII NOMBRE: Reduccin de Tamao y transporte slidos


El alumno plantear y resolver problemas que involucren procesos con reduccin de tamao y transporte de slidos.

No. CONTENIDOS T P T A A CLAVEBIBLIOGRFICA7.17.1.17.1.27.1.3

7.1.47.1.5

7.27.2.17.2.27.2.37.2.4

7.37.3.17.3.2

7.47.4.17.4.2

Propiedades de los slidosDensidad aparente de un material granularPorosidadForma de las partculas

Superficie especificaDimetro promedio de partculas

Reduccin de tamaoCurvas granulomtricasLeyes de reduccin de tamao e ndice de trabajoFactores que intervienen en la reduccin de tamaoClasificacin, consideraciones de equipos ventajas y desventajaspara la seleccin de equipo

TamizadoAnlisis de curvas granulomtricasClasificacin de equipos

Transporte de slidosClasificacin de equiposCriterios de seleccin

Subtotal

1.5

3.0

1.5

1.5

7.5

6.0

6.0

4C, 3C,7B

ESTRATEGIAS DIDCTICASLas actividades que realizarn los alumnos incluyen la bsqueda de informacin, elaboracin de resmenes,elaboracin de esquemas y diagramas, resolucin de problemas.

Enseanza expositiva interactiva :preguntas de tipo abierto, elaboracin de mapas conceptuales.Integracin de las estrategias de resolucin de problemas tipo para calcular equipos de reduccin de tamao ytransporte de slidosUso de computadora

EVALUACIN DE LOS APRENDIZAJESPresentacin de ejercicios resueltos proporcionados por el profesor.Exposicin del diseo de lechos empacados.La exposicin, problemario y participaciones en clase representarn el 30% de la evaluacin de esta unidad.

El alumno deber presentar un examen escrito el cual representar el 70 % de la evaluacin.


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SECRETARA ACADMICA



PERODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN1

2

3

I, II y III

IV, V y VI

VI, VII yVIII

El primer examen parcial comprender la unidad I,II y IIILas actividades que realizarn los alumnos incluyen la bsqueda de informacin,elaboracin de resmenes, elaboracin de esquemas y diagramas, mapas conceptuales,cuadros sinpticos, resolucin de problemas representar el 30% de la evaluacin de estaunidad.El examen escrito representar el 70 % de la evaluacin.

El segundo examen parcial comprender la unidad IV,V,VILas actividades que realizarn los alumnos incluyen la bsqueda de informacin,elaboracin de resmenes, elaboracin de esquemas y diagramas, mapas conceptuales,cuadros sinpticos, resolucin de problemas representar el 30% de la evaluacin de esta

unidad.El examen escrito representar el 70 % de la evaluacin.

El tercer examen parcial comprender la unidad VI,VII y VIIILas actividades que realizarn los alumnos incluyen la bsqueda de informacin,elaboracin de resmenes, elaboracin de esquemas y diagramas, mapas conceptuales,cuadros sinpticos, resolucin de problemas representar el 30% de la evaluacin de estaunidad.El examen escrito representar el 70 % de la evaluacin.

CLAVE B C BIBLIOGRAFA12

3

4

5

67

8910111213

x

xx

x

x

x

x

X

x

x

x

x

Crane Flujo de fluidos. Mc. Graw Hill 2000De Nevers Noel Mecnica de fluidos para Ingenieros Qumicos. 1 ed. en Espaol.3 ed. en ingls. CECSA.2006. 633 pgs.Fox R.W. McDonald A.T. Introduccin a la mecnica de fluidos 2. Edicin EditorialInteramericana 1983Geankoplis Christie J. Procesos de transporte y principios de separacin 4.edicin2006.Editorial Continental 1034 pg.Kuri D. levenspiel, O. Fluidization engineering. John Wiley and Sons. 1977

Levenspiel, O. Flujo de fluidos e intercambio de calor Revert Primera edicin.Mott, Robert L. Mecnica de fluidos aplicada. Prentice Hall Hispanoamericana Cuartaedicin. 1996 646pgsMataix Claudio Mecnica de fluidos y mquinas hidrulicas 2. Edicin ed. AlfaOmega, 970-15-1057-7 2006 660pgsMunson, Bruce R Fundamentos de mecnica de fluidos. Limusa Wiley. 2004Streeter, Victor L. Mecnica de fluidos. Novena edicinValiente Banderas A. Problemas de flujo de fluidos 2002 editorial Limusa 651 pgs.White M. Frank Mecnica de fluidos. Mc Graw Hill 1989 755 pgs.


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PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA1. DATOS GENERALES

ESCUELA: UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGA

CARRERA Ingeniera Ambiental, Ingeniera Biotecnolgica, Ingeniera enAlimentos e Ingeniera Farmacutica

NIVEL IV y V

REA: BSICAS C. INGENIERA D. INGENIERA C. SOC. y HUM.

ACADEMIA: Ingeniera Bsica ASIGNATURA: Mecnica de Fluidos y Slidos

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADMICO REQUERIDO: Ingeniero en Alimentos Ingeniero en Biotecnologa,Ingeniero Farmacutico, Ingeniero Bioqumico, IngenieroQumico, Ingeniero Ambiental o afn.

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:

El alumno resolver problemas de flujo de fluidos en sistemas de tuberas tanto en fluidos compresiblescomo incompresibles en estudios de caso. Seleccionar los tipos de bombas, as como aquellasoperaciones unitarias que involucren equipos de mezclado, agitacin, reduccin de tamao y transporte deslidos

3. PERFIL DOCENTE:CONOCIMIENTOS EXPERIENCIA

PROFESIONALHABILIDADES ACTITUDES

Conocimientos enbalances de energamecnica en sistemasde tuberas, vlvulas yaccesorios enbioprocesos .Conocimientos criterio yseleccin de bombasventiladores,compresores equipos demezcladores, yreduccin de tamao

Conocimientos en lasherramientas de clculoempleados comnmenteConocimientos en eldiseo, operacin ycontrol de losbioprocesos productivos.

Experiencia industrial y/odocente.

Capacidad de transmitirlos conocimientos y suaplicacin a situacionesprcticas.la habilidad de resolverbalances de energamecnica aplicados a losbioprocesos.

Reflexin y anlisis

Innovacin Proactividad Valores compartidos Comunicacin abierta y

fluida Intercambio de

informacin Visin global Trabajo en equipo Compromiso social Tolerancia Compromiso social

ELABOR REVIS AUTORIZ

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M.en C.Ma.Elena Rosales Pea Alfaro Ing.Ysica Ma. Domnguez Galicia Dr. Enrique Durn PramoPRESIDENTE DE ACADEMIA SUBDIRECTOR ACADMICO DIRECTOR DEL PLANTEL

FECHA: Noviembre 2007

I N S T I T U T O P O L I T C N I C O N A C I O N A L

SECRETARA ACADMICA

DIRECCIN DE EDUCACION SUPERIOR

MECÁNICA DE FLUIDOS Y SÓLIDOS

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