Tradicionalmente, esta materia ha manifestado alto índice de alumnos que no acreditan la materia de Flujo de Fluidos. Las razones por la que ocurre esta situación no han sido establecidas con certeza, pero se considera que complementar la teoría con la práctica y con el lenguaje de programación puede revertir esta situación. Esto es, se busca implementar una forma práctica en donde el alumno pueda establecer, identificar e implementar conceptos fundamentales de la materia de flujo de fluidos con la aplicación de lenguajes de programación relacionados con problemas típicos de Flujo de Fluidos y diversos campos profesionales, debido a su gran importancia en el futuro del ingeniero químico.
Experiencia probada
Este supuesto se basa en el hecho de que a un grupo de cinco estudiantes se les proporcionó un curso de programación a la par de cursar el quinto semestre de la carrera. Cuatro de ellos obtuvieron excelentes calificaciones que incluso les permitieron obtener buenas calificaciones en otras asignaturas difíciles como transferencia de calor, diseño de equipo e ingeniería de reactores, por mencionar algunas. A una de estas personas no le fue tan benéfico el curso de programación, porque incluso se le dificultó entender el funcionamiento y ordenamiento de la computación, pero una vez comprendida la manera en que trabaja la programación, su desempeño mejoró notablemente. Todos ellos, son el aliciente para desarrollar este material.
Aspectos a considerar que afectan el desempeño del estudiante
Cualquier aspecto de la gráfica 1 se puede subsanar con la programación, es cuestión de organizar actividades con el tiempo disponible. Si el tiempo no alcanza, entonces hay que disminuir el número de actividades, y seleccionar las más importantes para programarlas.
Objetivos
Objetivo General
Aplicar los conocimientos y las habilidades adquiridas en el curso de Flujo de Fluidos para la resolución de un problema específico mediante la selección y especificación del secuencia de cálculo.
Objetivos Específicos
- Introducir las definiciones y conceptos básicos de la mecánica de fluidos así como los conceptos más importantes para su aplicación a sistemas del campo de flujo.
- Distinguir y calcular los diferentes tipos de presión involucrados en un sistema de flujo de fluidos en equilibrio estático, así como sus instrumentos de medición más comunes, aplicando la ley general de la hidrostática y aerostática.
- Definir las ecuaciones generales que gobiernan el campo de la mecánica de fluidos, así como su aplicación al movimiento de los fluidos.
- Calcular los diferentes sistemas de tuberías aplicando las ecuaciones de Continuidad, Bernoulli, Energía Mecánica, Darcy, empleándolas en flujos incompresibles.
- Calcular los medidores de flujo más comunes utilizados en la industria química, aplicando la ecuación general de medidores para su diseño y especificación.
- Calcular las principales bombas para el transporte de fluidos usadas en la industria química, para su selección de acuerdo con el tipo de fluido.
- Calcular y especificar tuberías, ductos y compresores para gases y vapores, aplicando la ecuación de energía mecánica para su respectiva selección.
- Analizar las principales correlaciones que aplican al flujo a dos fases, para el diseño del diámetro de tuberías
Programa Académico
- Clave: 1503 Semestre: 5º
- Módulo: Manejo de Materiales
- No. de créditos: 12 Carácter: Obligatorio
- Teoría: 5 Horas Práctica: 2 Horas
- Horas al semestre: 112
- Duración del programa: 16 semanas
Índice Temático
| Tema |
| 1. Introducción |
| 2. Cinemática y dinámica de los fluidos |
| 3. Flujo incompresible |
| 4. Medición y control |
| 5. Equipo de manejo de fluidos |
| 6. Flujo a dos fases |
Contenido temático
| Tema | Subtema |
| 1. Introducción | 1.1 Estática de fluidos. Propiedades de los fluidos. 1.2 Medición de presión y de nivel. |
| 2. Cinemática y dinámica de los fluidos | 2.1 Flujo laminar de fluidos viscosos en geometrías simples, newtonianos y no newtonianos. 2.2 Teoría de la capa límite. 2.3 Flujo alrededor de objetivos sumergidos |
| 3. Flujo Incompresible | 3.1 Teorema de Bernoulli. 3.2 Concepto de caída de presión y factor de fricción. 3.3 Flujo laminar y turbulento de fluidos incompresibles en tuberías y conductos no circulares. 3.4 Cambios de dirección, constricciones y expansiones. 3.5 Flujo de fluidos compresibles, sónico y subsónico. 3.6 Flujo a través de bancos de tubos y lechos empacados. 3.7 Flujo a 2 fases. |
| 4. Medición y control | 4.1 Medidores de flujo, clasificación y descripción. 4.2 Diseño de medidores de placa, Venturi, tobera, tubo, pitot, rotámetros. 4.3 Selección y dimensionamiento de válvulas. 4.4 Equipo de control. |
| 5. Equipo de manejo de fluidos | 5.1 Selección y dimensionamiento de bombas. 5.2 Selección y dimensionamiento de ventiladores, sopladores y compresores. |
| 6. Flujo a dos fases | 6.1 Sistemas líquido-vapor. 6.2 Patrones de flujo. Mapa de Baker. 6.3 Correlaciones Lockhart Martinelli. 6.4 Regímenes de flujo ascendente y descendente. 6.5 Diseño del diámetro de tuberías para flujo a dos fases. |