Mecánica de Fluidos

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola

Bogóta


Profesor: Luis Alejandro Morales


Generalidades

Horario de clases

HORA LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES
7:00-8:00 MF 02
(Salon 309)		 MF 02
(Salon 309)
8:00-9:00 MF 02
(Salon 309)		 MF 02
(Salon 309)
9:00-10:00
10:00-11:00
11:00-12:00
12:00-13:00
13:00-14:00
14:00-15:00
15:00-16:00
16:00-17:00
18:00-19:00

Descripción

La asignatura mecánica de fluidos se centra en el estudio y análisis de las propiedades físicas más relevantes de los fluidos a partir de los aspectos fundamentales de la física, el cálculo y las ecuaciones diferenciales. Con ello el curso se centra en el estudio y aplicación de cuatro principios: de Pascal, de conservación de la masa, de conservación de la energía, momentum lineal y angular, principios que se aplican a diferentes condiciones de contorno a los cuales están sometidos los fluidos. Finalmente se hace una introducción al análisis dimensional y semejanza hidráulica.

Conceptos previos necesarios

El curso requiere el uso de herramientas matemáticas para la solución de ecuaciones diferenciales y el entendimiento básico de los teoremas fundamentales del cálculo multivariado, así como los conocimientos básicos de Estática. Es deseable que los estudiantes tengan conocimientos básicos en programación de computadores y el manejo de herramientas de métodos numéricos.

Objetivo

Dar a conocer las leyes físicas fundamentales que tienen que ver con el comportamiento de los fluidos y sus aplicaciones a problemas típicos de la Ingeniería. Al finalizar el curso, el estudiante debe estar en capacidad de aplicar las ecuaciones básicas de mecánica de fluidos.

Contenido general de la materia

1. Propiedades de los fluidos

Sistemas de unidades, transformación de unidades, definición de presión y esfuerzo de corte. Ley de viscosidad de Newton, tipos de fluidos, tipos de flujo, propiedades de los fluidos, ecuación de estado de los gases, Gases perfectos.

2. Estática de los fluidos

Fluidos en reposo, escala de medida de la presión y de temperatura, ecuación fundamental de la estática de los fluidos, fluido incompresible, fluido compresible, principio de Pascal, aparatos medidores de presión, fuerzas sobre cuerpos sumergidos: superficies planas, superficies curvas, principios de flotación. Equilibrio relativo de fluidos en movimiento, aceleración lineal uniforme, rotación uniforme alrededor de un eje vertical.

3. Cinemática de los fluidos

Generalidades, propiedades cinemáticas del flujo, métodos para describir el movimiento de un fluido, método de Lagrange, método de Euler, flujo volumétrico y flujo másico, línea de corriente, clasificación de los flujos, Teorema de Transporte de Reynolds, ecuación de continuidad para un volumen de control, continuidad en un punto, flujo potencial y función de corriente, relación entre flujo potencial y función de corriente.

4. Dinámica de los fluidos

Ecuación de energía para flujos incompresibles y significado físico, concepto de línea de energía, línea de gradiente hidráulico y potencia hidráulica. Aplicaciones de la ecuación de energía a sistemas de conducción: tuberías, canales, sistemas de bombeo, sistemas de generación hidroeléctrica, medidores de caudal: orificios, tubo Pitot, tubo Venturi, medidor de codo. Cantidad de movimiento: cantidad de movimiento lineal aplicado a: estructuras hidráulicas como compuertas, vertederos, salto hidráulico, accesorios en tuberías, álabes fijos y móviles. cantidad de movimiento angular.

5. Análisis dimensional

Ecuación dimensionalmente homogénea, parámetros adimensionales relevantes en mecánica de fluidos, obtención de ecuaciones, teorema pi de Buckingham, determinación de los grupos adimensionales, leyes de semejanza, clasificación de los modelos físicos, Aplicaciones.

Evaluación del curso

EVALUACIÓN VALOR
Parcial 1 20%
Parcial 2 20%
Parcial 3 20%
Examen final 20%
Laboratorios 20%
100%
La metodología de calificación no se modificara durante el semestre.

Laboratorios

Referencias

Recomendado

  1. Çengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (2010). Fluid Mechanics: Fundamentals and Applications: McGraw-Hill Higher Education.
  2. Duarte, C. A. (2017). Mecánica de fluidos e hidráulica: Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería,Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola.
  3. White, F. (2015). Fluid Mechanics: McGraw-Hill Higher Education.

Otros

  1. Franzini, J. B., & Finnemore, E. J. (1997). Fluid Mechanics with Engineering Applications: McGraw-Hill.
  2. Liu, C. (2013). Schaum’s Outline of Fluid Mechanics and Hydraulics, 4th Edition: McGraw-Hill Education.
  3. Mott, R. L. (2006). Applied Fluid Mechanics: Pearson Prentice Hall.
  4. Potter, M. C., Wiggert, D. C., & Ramadan, B. H. (2016). Mechanics of Fluids, SI Edition: Cengage Learning.
  5. Pritchard, P. J. (2010). Fox and McDonald's Introduction to Fluid Mechanics, 8th Edition: John Wiley & Sons.
  6. Roberson, J. A., & Crowe, C. T. (1999). Engineering Fluid Mechanics: Jaico Publishing House.
  7. Shames, I. H. (1992). Mechanics of Fluids: McGraw-Hill.
  8. Sotelo, G. (1974). Hidráulica general: fundamentos: Limusa.
  9. Street, R. L., Watters, G. Z., & Vennard, J. K. (1995). Elementary Fluid Mechanics: Wiley.
  10. Streeter, V. L., & Wylie, E. B. (1979). Fluid mechanics: McGraw-Hill.

Programa

CLASE No. HORAS UNIDAD TEMA APUNTES PRESENTACIÓN TAREAS
00 1 0. Introducción Introducción:Objetivos, metodología y evaluación. Prueba diagnostica. Sli00
01 2 1. Propiedades de los fluidos Introducción e historia de los fluidos. Sistemas de unidades. Sli01
02 2 1. Propiedades de los fluidos Sistemas de unidades y cifras significativas Lec01 Sli02
03 1 1. Propiedades de los fluidos Transformación de unidades Lec01
04 2 1. Propiedades de los fluidos Propiedades de los fluidos Lec02
05 2 1. Propiedades de los fluidos Ley de viscosidad de Newton, tipos de fluidos y tipos de flujo Lec02 Sli06 Taller01a
06 1 1. Propiedades de los fluidos Ecuación de estado de los gases y gases perfectos Lec02
07 2 1. Propiedades de los fluidos Ecuación de estado de los gases y gases perfectos y tensión superficial Lec02
08 2 1. Propiedades de los fluidos Taller: Propiedades de los fluidos
09 1 2. Estática de los fluidos Fluidos en reposo. Definición de presión y esfuerzo de corte Lec03
10 2 2. Estática de los fluidos Ecuación fundamental de la estática de los fluidos Lec03 Sli11
11 2 Parcial 1 Resumen1
12 1 2. Estática de los fluidos Principio de Pascal. Dispositivos para medir presión Lec03 Sli12
13 2 2. Estática de los fluidos Dispositivos para medir presión Lec03
14 2 2. Estática de los fluidos Fuerza hidroestatica. Superficies planas. Lec03
15 1 2. Estática de los fluidos Fuerza hidroestatica. Superficies planas. Lec03
16 2 2. Estática de los fluidos Fuerza hidroestatica. Superficies curvas y cuerpos sumergidos Lec03 Sli16
17 2 2. Estática de los fluidos Equilibrio relativo de fluidos en movimiento, aceleración lineal uniforme, rotación uniforme Lec03 lab0
18 1 2. Estática de los fluidos Taller: Estática de los fluidos
19 2 3. Cinemática Propiedades cinemáticas de flujo Lec04 Sli20
20 2 Parcial 2 Resumen2
Semana de receso ()
21 1 3. Cinemática Métodos para describir el movimiento de un fluido, método de Lagrange y Euler. Flujo volumetrico y másico. Lec04
22 2 3. Cinemática Métodos para describir el movimiento de un fluido, método de Lagrange y Euler. Flujo volumetrico y másico. Lec04
23 2 3. Cinemática Linea de corriente y clasificación de los flujos Lec04
24 1 3. Cinemática Teorema de transporte de Reynolds Lec04
25 2 3. Cinemática Ecuación de continuidad para un volumen de control y continuidad en un punto Lec04
26 2 4. Dinámica Ecuación de energía Lec05
27 1 4. Dinámica Linea de energía, linea de gradiente hidráulico y potencia hidráulica Lec05
28 2 4. Dinámica Aplicaciones de la ecuación de energía
29 2 4. Dinámica Laboratorio: Conservación de energía lab1
30 1 4. Dinámica Laboratorio: Conservación de energía lab1
31 2 4. Dinámica Taller: Cinemática y dinámica
32 2 Parcial 3 Resumen3
33 1 4. Dinámica Conservación de momentum
34 2 4. Dinámica Conservación de momentum
35 2 4. Dinámica Laboratorio: Conservación de momentum lab2
36 2 4. Dinámica Laboratorio: Conservación de momentum lab2
37 2 5. Análisis dimensional Ecuación dimensionalmente homogénea, análisis dimensional y leyes de similitud
38 2 5. Análisis dimensional Leyes de semejanza, clasificación de los modelos físicos
39 2 5. Análisis dimensional Taller: Dinámica y análisis dimensional
40 2 Parcial 4* Resumen4
41 2 Entrega de notas

Notas:

  1. * El parcial 4 evaluara los últimos temas vistos en clase. Sin embargo, los conocimientos son acumulativos y se espera que el estudiante este en la capacidad de emplear conceptos de temas vistos con anterioridad.

Programación de parciales

PARCIAL FECHA HORA EDIFICIO SALÓN
Parcial 1 Jueves, 26-Feb-2026 7am - 9am Ed. 409 (Lab. Hidráulica) 309
Parcial 2 Jueves, 26-Mar-2026 7am - 9am Ed. 409 (Lab. Hidráulica) 309
Parcial 3 Jueves, 23-Abr-2026 7am - 9am Ed. 409 (Lab. Hidráulica) 309
Parcial 4 Martes, 26-May-2026 7am - 9am Ed. 409 (Lab. Hidráulica) 309