UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROGRAMA ANALÍTICO FIME

Nombre de la unidad de aprendizaje:Laboratorio de Mecánica de fluidos. Frecuencia semanal:.1 hr. Horas presenciales: 12 Horas de trabajo extra-aula: 24 Modalidad: Presencial. Período académico: Semestral. Unidad de aprendizaje: ( x) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( x) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: Fecha de elaboración: Agosto 2013 Fecha de la última actualización: Enero 2014. Responsables del diseño: M.C. Delia Ma. Armendáriz Guerrero. M.C. Juan Antonio Franco Quintanilla. M.C. Francisco Javier Guevara Castillo. Ing. Raúl Gutiérrez Herrera Presentación: Esta unidad de aprendizaje se divide en 10 fases, en las primeras 7 fases se comprobaran físicamente mediante el uso de equipo de laboratorio, los conceptos fundamentales de la estática de los fluidos y en las siguientes 3 fases los de la dinámica de los fluidos. Propósito:

Esta unidad de aprendizaje ofrece a los estudiantes de ingeniería la oportunidad de desarrollar competencias para experimentar con la ayuda de diversos equipos de laboratorio, sobre los fundamentos básicos de la mecánica de los fluidospara la solución de problemas de

ingeniería, con el apoyo de herramientas tecnológicas, que contribuyan al diseño de sistemas hidráulicos y redes hidráulicas , que cumplan con los estándares y la política de calidad requeridos.

La finalidad de la unidad de aprendizaje es contribuir al perfil del ingeniero y cumplir con los requerimientosde unidades de aprendizaje subsecuentes,en las cuales se requieren los valores numéricos de los parámetros y variables fundamentales de la mecánica de fluidos para el diseño de los elementos físicos que constituyen un sistema de tuberías.

Como consecuencia se generarán profesionistas competentes y capaces de realizar una actuación creativa en la que el desempeño integre los conocimientos, habilidades y actitudes en torno a la aplicación de la mecánica de fluidos para la solución de problemas con fluidos estáticos y dinámicos.

Competencias del perfil de egreso:

a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje: Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales:

Competencias instrumentales:

- Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal académico y profesional. - Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.

Competencias personales y de interacción social - Interviene frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico y profesional para contribuirá consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable. - Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.

Competencias integradoras - Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente.

b. Competencias específicasdel perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje: La unidad de aprendizaje contribuye a solucionar casos con fluidos en condiciones estáticas y dinámicas con la aplicación de los conocimientos fundamentales adquiridos prácticamente de mecánica de fluidos para diseñar sistemas de tuberías e hidráulicos.

Representación gráfica Considerando el propósito, las competencias y el producto integrador de aprendizaje, bosquejar mediante una representación gráfica el proceso global de construcción del aprendizaje, partiendo de la problematización del objeto de estudio de la unidad de aprendizaje, para desarrollar las competencias descritas y elaborar el producto integrador de aprendizaje

Competencias de la Unidad

de Aprendizaje

Instrumentales

Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de

decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional

Utiliza métodos de análisis

Diferenciar los fluidos en base a sus propiedades para analizar los

diferentes tipos de comportamiento.

Utiliza los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos teorías y corrientes de pensamiento

con un enfoque ecuménico

Argumenta sus decisiones

Calcula el valor de las propiedades de los fluidos para su aplicación en

diferentes casos.

Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo

con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad

Utiliza técnicas de análisis encaminados

a proyectos de investigación básica

Diferenciar entre los tipos de fluidos utilizando diferentes unidades físicas de

medición.

Personales y de interacción social

Práctica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás,

respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para

contribuir a construir una sociedad sostenible

Integradoras

Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los

retos del ambiente global interdependiente

Aplicar los conocimientos básicos de la Mecánica de fluidos en

proyectos de investigación básica

Identificar los conceptos básicos de la mecánica de fluidos para aplicarlos en ecuaciones de de la estática de fluidos y

de la dinámica de fluidos.

Analizar el comportamiento de los fluidos mediante el análisis de los resultados obtenidos de ecuaciones que definen los parámetros que los afectan para su mejora.

Resuelve conflictos personales y sociales conforme a técnicas

específicas en el ámbito académico y de su profesión para la adecuada toma

de decisiones

solución de problemas de ingeniería

Clasificar el comportamiento de los fluidos basados en los conceptos básicos de la mecánica de fluidos y

establecer oportunidades de mejora en los sitemas de tuberías.

Determinar presión, velocidad y presión en diferentes sistemas utilizando la las ecuaciones

básicas de la esática de los fluidos y la s fundamentales de la dinámica de los fluidos en los

casos ejemplificados.

Unidad temática #1: Propiedades de los fluidos. Competencias particulares:Determinar los valores de las propiedades de los fluidos, aplicando los conceptos fundamentales de las propiedades básicas de los fluidos para su posterior aplicación.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Identificar las propiedades de los fluidos mediante las características físicas que las definen para determinar su valor numérico.

Reporte con Tabla de propiedades de 4 fluidos incluyendo el agua.

-Contenido de la tabla especificado como en ejemplo visto en clase. - Asignación de dimensiones correctas a parámetros o variables especificadas. - Presentación y limpieza del trabajo. - Entrega a tiempo.

Determinación por medio del cálculo, de los valores numéricos de las propiedades básicas de 4 fluidos seleccionados en el laboratorio. Asignación correcta de unidades en los diferentes sistemas.

Propiedades de los fluidos. Relación entre las propiedades de los fluidos. Unidades de medida correspondientes a cada propiedad.

Apuntes de clase, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas dentro y fuera del aula. Trabajo individual fuera del aula. Densímetro y vaso para densímetro. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos.

Unidad temática #2: Viscosidad de los fluidos. Competencias particulares:Determinar el valor numérico de la viscosidad absoluta y la cinemática de los fluidos utilizados en la unidad temática 1, utilizando un viscosímetro de caída de esfera y aplicando las ecuaciones en función de los parámetros que las definen para establecer su posterior comportamiento y aplicación.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Determinar el valor de la viscosidad dinámica y cinemática para los fluidos, con la aplicación de la ley de Newton de la viscosidad y la relación entre los dos tipos de viscosidades para definir su aplicación en casos que correspondan

Reporte con Tabla de valores de viscosidad absoluta y viscosidad cinemática.

- Aplicación del método de caída de esfera para determinación de las viscosidades. -Aplicación de la Ley de newton de la viscosidad y la relación entre la viscosidad dinámica y la cinemática. - Presentación y limpieza. -Entrega a tiempo.

- Asignar y anotar los valores correctos calculados aplicando fórmulas, relacionadas con las propiedades correctamente. - Asignación correcta de unidades de viscosidad.

Viscosidad Absoluta y viscosidad cinemática de los fluidos. Unidades de medición en los diferentes sistemas de unidades.

Apuntes de clase, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas dentro y fuera del aula. Trabajo individual fuera del aula. Viscosímetro y cronómetro. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos.

Unidad temática #3:Estática de los fluidos.

Competencias particulares: Establecer las condiciones que definen un fluido estático, mediante la observación del comportamiento del mismo para aplicar los conceptos definidos cuando se trabaje en condiciones estáticas.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Establecer implícitamente, las condiciones que identifican a un fluido estático.

Reporte con Reflexiones escritas basadas en lo observado en las 3 demostraciones de un fluidos en condiciones estáticas.

- Que contenga fundamentalmente la relación entre los tipos de presión. - Definición correcta de los tipos de presión. - Equivalencias entre unidades de presión diferentes. . - Presentación y limpieza. -Entrega a tiempo.

Relacionar lo observado en el laboratorio con situaciones observadas en los fluidos con los que interactuamos a diario.

Ejemplos sobre casos comunes que observamos a diario al interactuar con algún tipo de fluido.

Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula. Banco de pruebas hidrostático. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos.

Unidad temática #4: Aparatos de medición de presión.

Competencias particulares:Conocer físicamente algunos de los diferentes tipos de aparatos para medir presión mediante la observación física de los mismos para identificarlos cuando estén en uso por ejemplo en un sistema de tuberías.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje

Contenidos Recursos

Identificación correcta de un aparato de medición en uso y tipo de presión que está

Reporte con Ensayo sobre la presión y tipos de presión.

Contenido que aborde fundamentalmente el concepto de

-Investigar sobre el tema de presión en diferentes fuentes de información. -Seleccionar los conceptos

Concepto de presión y distinción entre los tipos que hay y la relación entre las

Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera

midiendo. presión y los tipos de presión así como la relación entre las mismas.

más importantes. -Elaborar la actividad de aprendizaje por escrito con un orden establecido para ello.

mismas. del aula. Diferentes tipos de manómetros. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos.

Unidad temática #5: Calibración de un manómetro de tipo tubo de Bourdon. Competencias particulares: Experimentar prácticamente como se lleva a cabo la calibración de un manómetro de tipo tubo de Bourdon,

utilizando un calibrador de pesos muertos para verificar si está registrando los valores correctos de presión.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje

Contenidos Recursos

Conocimiento de un método de calibración. Establecer la confiabilidad en el uso de medidores de presión mediante un parámetro fundamental.

Reporte con Tabla comparativa de lecturas registradas contra las calculadas. Con una breve investigación de otro método de calibración.

Establecer mediante los resultados registrados y calculados, el buen o mal funcionamiento del medidor de presión utilizado y su solución. - Procedimiento - Presentación y limpieza. -Entrega a tiempo.

Verificación de la Calibración de un manómetro. Ajustes de calibración.

Métodos de calibración de manómetros. Importancia de la calibración.

Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula. Tablas de mecánica de fluidos. Calibrador de pesos muertos. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos.

Unidad temática #6: Presión sobre superficies. Competencias particulares: Determinar la magnitud de la fuerza resultante sobre una superficie, utilizando un prototipo físico mediante el cual se puedan simular los diferentes casos de aplicación de fuerzas sobre superficies, para aplicar los resultados en el diseño de un elemento similar al del prototipo.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje

Contenidos Recursos

Solucionar casos de fuerzas sobre superficies, aplicando los conceptos básicos del efecto de la presión hidrostática o manométrica sobre superficies.

Reporte de Cálculo de fuerzas que intervienen sobre las caras del prototipo en condiciones especificadas.

-Cálculos efectuados correctamente de acuerdo al caso planteado. - Aplicación de ecuaciones que corresponden según el caso planteado. - Asignación de unidades de medida congruentes. - Presentación y limpieza. -Entrega a tiempo.

- Identificar correctamente el tipo de problema a resolver. - Aplicar correctamente el procedimiento para la solución del caso planteado. - Imprimir cálculo para entregar como evidencia del elemento de competencia.

Cálculo de fuerzas sobre superficies debido a la presión de un fluido sobre la misma.

Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula. Tablas de mecánica de fluidos. Prototipo tipo toroide con masas y bomba manual. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos.

Unidad temática #7: Equilibrio relativo. Competencias particulares: Establecer físicamente cuando un fluido está en la condición de equilibrio relativo, con la utilización de un equipo diseñado para simular el movimiento giratorio en un fluido contenido en un recipiente cilíndrico, para reconocer cuando un fluido esta en dicha condición.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje

Contenidos Recursos

Identificar la condición de equilibrio relativo en un fluido en movimiento.

Reporte con Tabla de comparación de valores teóricos y prácticos obtenidos.

- Aplicación correcta de ecuación fundamental del equilibrio relativo. -Veracidad Resultados obtenidos. - Reflexiones apegadas al contenido temático.

-Identificación práctica y teórica de la condición de equilibrio relativo. - Medición con aparatos de medición de velocidad angular.

Equilibrio relativo. Fuerza centrifuga

Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula. Tablas de mecánica de fluidos. Banco de equilibrio relativo. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos.

Unidad temática #8: Demostración del teorema de Bernoulli. Competencias particulares: Establecer los valores de los parámetros físicos necesarios para demostrar teóricamente el teorema de Bernoulli y dejar fundamentada su aplicación.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje

Contenidos Recursos

Aplicar los conceptos de la conservación de la cantidad de energía en un fluido.

Reporte con tabla de datos y resultados obtenidos del aparato de Bernoulli y grafica que demuestre la proporcionalidad de Qr versus V donde n =2.

- Aplicación correcta de ecuación de Bernoulli. -Veracidad Resultados obtenidos. - Reflexiones apegadas al contenido temático.

-Relación de cálculo matemático con datos reales. - Comprensión de significado de gráfica.

-Teorema de Bernoulli. - Ley de la conservación de la energía.

Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula. Tablas de mecánica de fluidos. Aparato para la demostración del teorema de Bernoulli. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos.

Unidad temática #9: Aplicación del teorema de Bernoulli. Competencias particulares: Aplicar los conceptos de la ecuación de Bernoulli a un dispositivo para medir gasto real y gasto teórico para determinar aplicaciones del mismo.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje

Contenidos Recursos

Identificar como se aplica la ecuación de Bernoulli al caso de flujo a través de un orificio.

Reporte con Tabla de levantamiento de datos , resultados y reflexiones.

- Aplicación correcta de ecuación de Bernoulli. -Veracidad Resultados obtenidos. - Reflexiones apegadas al contenido temático.

-Relación de cálculo matemático con datos reales. - Comprensión de significado de gráfica.

-Aplicación de la

Ecuación de Bernoulli

Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula. Tablas de mecánica de fluidos. Aparato para la demostración del teorema de Bernoulli. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos.

n

Unidad temática #10:Pérdidas por fricción en tuberías. Competencias particulares: Establecer prácticamente el valor de las pérdidas por fricción a considerar en un sistema de tuberías mediante un prototipo de laboratorio que lo ejemplifique para aplicar en el diseño de un sistema de tuberías.

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje

Contenidos Recursos

Determinar el valor numérico de las pérdidas por fricción consideradas en un sistema de tuberías.

Reporte con Tabla de datos tomados y resultados de cálculo de perdidas por fricción.

- Aplicación correcta de ecuaciones relacionadas con la pérdidas por fricción mayores y menores. -Resultados correctos.

Cálculo de pérdidas por fricción con datos tomados de la práctica, aplicando ecuación de Darcy .

Ecuación

generalizada de

Bernoulli y ecuación

de Darcy Weisbach.

Apuntes, libro de texto, Internet, libros de consulta y revistas científicas fuera del aula. Tablas de mecánica de fluidos. Instructivo de lab. De mecánica de fluidos

Evaluación integral de procesos y productos Evidencia Ponderación 1.-Reporte con Tabla de propiedades de los fluidos. 9% 2.-Reporte con Tabla de valores de viscosidad de 4 fluidos. 9 %

3.- Reporte con Reflexiones basadas en lo observado en las 3 demostraciones de un fluido en condiciones estáticas. 9 % 4.- Reporte con Ensayo sobre la presión y tipos de presión. 9 % 5.- Reporte de con investigación sobre otro método de calibración. 9 %

6.- Reporte de Cálculo de fuerzas que intervienen sobre las caras del prototipo en condiciones especificadas 9% 7.- Reporte de comparación de condiciones teóricas y prácticas obtenidas y reflexiones. 9% 8.- Reporte con tabla de datos y resultados del teorema de Bernoulli. 9% 9.-Reporte con tabla de datos y resultados de práctica de aplicación del teorema de Bernoulli. 9% 10. Reporte con tabla de datos y resultados de práctica de pérdidas por fricción en tuberías. 9%

11.- Producto integrador - Portafolio 10%

Producto integrador del aprendizaje de la unidad de aprendizaje:

Al finalizar la unidad de aprendizaje los estudiantes entregarán un portafolio el cual contendrá las siguientes evidencias por escrito: Evidencia Ponderación 1.-Reporte con Tabla de propiedades de los fluidos. 9% 2.-Reporte con Tabla de valores de viscosidad de 4 fluidos. 9 %

3.- Reporte con Reflexiones basadas en lo observado en las 3 demostraciones de un fluido en condiciones estáticas. 9 % 4.- Reporte con Ensayo sobre la presión y tipos de presión. 9 % 5.- Reporte de con investigación sobre otro método de calibración. 9 %

6.- Reporte de Cálculo de fuerzas que intervienen sobre las caras del prototipo en condiciones especificadas 9% 7.- Reporte de comparación de condiciones teóricas y prácticas obtenidas y reflexiones. 9% 8.- Reporte con tabla de datos y resultados del teorema de Bernoulli. 9% 9.-Reporte con tabla de datos y resultados de práctica de aplicación del teorema de Bernoulli. 9% 10. Reporte con tabla de datos y resultados de práctica de pérdidas por fricción en tuberías. 9% 11.- Producto integrador - Portafolio 10%

Fuentes de apoyo y consulta:

1.-Libro: Mecánica de fluidos

Autor(es): Victor L. Steeter, E. BenjaminWilye y Keith W. Bedford.

Editorial: Mc Graw Hill

2.-Libro: Fluid Mechanics

Autor(es): Frank M. White

Editorial: Mc Graw Hill

3.-Libro: Mecánica de los fluidos e hidráulica.(serie Schaum)

Autor(es):Ranald V. Giles, Jack B. Evett y Cheng Liu.

Editorial: Mc Graw Hill

4.- Libro: Mecánica de fluidos aplicada.

Autor(es):Robert L. Mott.

Editorial:Prentice Hall

5.- Instructivo de Laboratorio de Mecánica de fluidos.

Autor: M.C. Juan Antonio Franco Quintanilla.

Editorial: FIME U.A.N.L

Perfil del docente: Grado de Licenciatura, Maestría y/o Doctorado. Ficha bibliográfica del profesor: Ficha bibliográfica del profesor: Nombre: M.C. Juan Antonio Franco Quintanilla Título o títulos: Ingeniero Mecánico Electricista y Maestro en ciencias de la ingeniería. Experiencia profesional: Área académica F.I.M.E. – U.A.N.L. Nombre: Ing. Raúl Gutiérrez Herrera Título o títulos: Ingeniero Mecánico Electricista Experiencia profesional: Industria a nivel corporativo, Industria en general, proyectos, construcción y mantenimiento mecánico y eléctrico; Área académica F.I.M.E. – U.A.N.L. Nombre: M.C. María Delia Armendáriz Guerrero Título o títulos: Ingeniero Mecánico Administrador y Maestra en ciencias de la ingeniería. Experiencia profesional: Área académica y Administrativa F.I.M.E. – U.A.N.L.