Información general


Tipo de asignatura: obligatoria

Coordinador: Julián Horrillo Tello

trimestre:2

Créditos: 6

Profesorado: Klára Vékony

Descripción


La asignatura es una de las dos asignaturas de la materia de Ingeniería Térmica y Fluidos de tercer curso. Esta área tiene como objetivo presentar conocimientos aplicados avanzados y métodos de diseño avanzados para resolver diversos problemas reales de estas dos asignaturas. La asignatura de Ingeniería de Fluidos utiliza de forma importante el conocimiento más teórico y básico de la asignatura de Termodinámica y Mecánica de Fluidos, pero también se presentan conocimientos más avanzados, aplicables a situaciones reales cuando la energía de un fluido o el movimiento de un fluido juegan un papel importante. En la asignatura además de los conocimientos avanzados se presentan métodos de diseño, dimensionado, proceso de selección y métodos para localizar problemas en situaciones reales.

 

Esta asignatura dispone de recursos metodológicos y digitales para hacer posible su continuidad en modalidad no presencial en el caso de ser necesario por motivos relacionados con la Covidien-19. De esta forma se asegurará la consecución de los mismos conocimientos y competencias que se especifican en este plan docente.

El Tecnocampus pondrá al alcance del profesorado y el alumnado las herramientas digitales necesarias para poder llevar a cabo la asignatura, así como guías y recomendaciones que faciliten la adaptación a la modalidad no presencial.

Resultados de aprendizaje


A nivel general, esta asignatura contribuye al logro de los siguientes resultados de aprendizaje especificados para la materia a la que pertenece:

- Resolver problemas de mecánica de fluidos.

- Identificar y evaluar las variables que caracterizan los sistemas de fluidos.

- Resolver problemas de procesos de canales abiertos y de sistemas de transportee de fluidos de diferente niveles de dificultad.

- Utilizar software específico para el cálculo de flujos de fluidos.

- Describir el funcionamiento de máquinas hidráulicas.

- Resolver y diseñar máquinas hidráulicas.

- Redactar informes de cálculo y ensayos justificando los resultados y extraer conclusiones

 

A un nivel más concreto, al finalizar la asignatura el estudiante debe ser capaz de:

  • RA1. Reconocer aplicaciones de fluidos en sistemas mecánicos y resolver problemas de fluidos.
  • RA2. Identificar las propiedades de los fluidos relevantes para cada tipo de aplicación y los métodos para su análisis
  • RA3. Describir el funcionamiento de las máquinas hidráulicas: turbinas, bombas.
  • RA4. Conocer los elementos de los sistemas de fluidos y sus símbolos de representación para interpretar sistemas de fluidos.
  • RA5. Proponer posibles soluciones de configuración de sistemas de fluidos.
  • RA6. Seleccionar los diferentes elementos de los sistemas de fluidos.
  • RA7. Dimensionar componentes aplicables a sistemas de fluidos.
  • RA8. Simular el comportamiento de un componente o un sistema de fluido básico, mediante una herramienta de simulación e interpretar los resultados obtenidos.
  • RA9. Realizar análisis experimentales para evaluar propiedades importantes en sistemas de fluidos.

Metodología de trabajo


La asignatura consta de 4 horas a la semana de clases presenciales en el aula (grupo grande), donde se desarrollará la materia teórica. Serán sesiones teóricas expositivas y participativas, consistentes en la exposición y desarrollo de los fundamentos teóricos con numerosos ejemplos y ejercicios y de 20 horas (10 sesiones) de prácticas de laboratorio (grupo pequeño).

Las sesiones teóricas serán de asistencia obligatoria. Durante las clases los estudiantes pueden seguir las explicaciones del profesor a través de una aplicación Nearpod. Se sugiere a los estudiantes que asistan a las clases con un dispositivo con acceso a internet y que disponga de una pantalla suficientemente grande como para observar transparencias con texto y dibujos complejos.

Durante las clases el profesor resolverá y explicará un gran número de ejercicios. Los estudiantes también tendrán acceso a un documento que contiene varios ejercicios sin resolución completa, pero con el valor del resultado final como ayuda para preparar el examen.

Las sesiones de prácticas serán de asistencia obligatoria y se realizarán en grupos reducidos. El objetivo de las prácticas es realizar trabajos aplicados en situaciones reales, pero siempre utilizando y expandiendo el conocimiento aprendido durante las clases teóricas. Las prácticas están guiadas con actividades concretas, pero los estudiantes deben realizar las actividades y preparar un informe que explique la realidad del trabajo realizado de forma independiente.

Los estudiantes dispondrán de toda la información necesaria para seguir las explicaciones del profesor. Las transparencias, los ejercicios sin resolución, las guías de las prácticas y un formulario con todas las fórmulas y tablas necesarios estarán a disposición de los estudiantes.

contenidos


1. Flujos exteriores e interiores

  • Resumen de mecánica de fluidos
  • Introducción a la ingeniería de fluidos
  • Aplicación de la ecuación de Bernoulli en sistemas reales
  • Pérdida de carga

2. Sistemas de transportees de fluidos

  • Elementos de transportee de fluidos
  • Métodos de diseño de sistemas
  • canales abiertos
  • salto hidráulico
  • Fenómenos en sistemas de fluidos

3. Interacción entre fluido y sólido

  • Fuerza de rayo
  • arrastre

4. Medición de flujo

5. Máquinas hidráulicas

  • Definición y clasificación de las máquinas hidráulicas
  • Triángulo de velocidades
  • Turbina Kaplan, Pelton y Francis
  • Turbinas de aire
  • Bombas y ventiladores

Actividades de aprendizaje


Las actividades de aprendizaje son principalmente actividades prácticas que permiten a los estudiados aplicar la teoría a problemas reales. La mayoría de las actividades son obligatorias y serán evaluadas con una nota sobre 10. Estas actividades o parte de estas actividades se llevarán a cabo bajo la supervisión del profesor. Las prácticas requieren que los estudiantes continúen el trabajo realizado en clase de forma individual y entreguen un informe que refleje el resultado de su trabajo.

Algunas de las actividades son de carácter optativo (por ejemplo los ejercicios propuestos), es decir que el profesor no verificará la realización de estas actividades. Estas actividades no son obligatorias, pero su realización es importante para el aprendizaje de la asignatura.


Las actividades de carácter no evaluativo:

  • Sesiones de clase teórica
  • Sesiones de clase para resolver ejercicios
  • Una sesión de prácticas (la primera) para repasar la asignatura de Mecánica de Fluidos resolviendo ejercicios

Con el objetivo de recoger evidencia del logro de los resultados de aprendizaje esperados se realizarán las siguientes actividades de carácter evaluativo:

  • Dos exámenes escritos [Relacionados con todas las competencias]
    • El primer examen parcial será sobre los 2 o 3 primeros temas reflejados en el apartado de contenidos. Este examen puede no realizarse en función del calendario y el ritmo de la clase (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1, RA2, RA4, RA5, RA6 y RA7).
    • El segundo examen parcial será sobre los 2 o 3 últimos temas reflejados en el apartado de contenidos, en caso de que se haya hecho un primer examen parcial, o sería sobre todos los temas, si no hubiera habido examen (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1-RA7).
  • Nuevo sesiones de prácticas [Relacionadas con las cuatro competencias]
    • En la segunda práctica los estudiantes realizan medidas de pérdidas de carga en tuberías (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1, RA2 y RA9).
    • En la tercera práctica los estudiantes preparan y analizan una simulación numérica de flujo de fluido (Evidencia del resultado de aprendizaje RA8).
    • En la cuarta práctica los estudiantes preparan y analizan una simulación de un sistema de transportee de agua potable (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA2, RA4, RA5, RA6 y RA8).
    • En la quinta práctica los estudiantes optimizan la forma de un objeto para minimizar el arrastre (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA2 y RA8).
    • En la sexta práctica los estudiantes realizan medidas en aliviaderos hidráulicos (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1 y RA9).
    • En la séptima práctica los estudiantes utilizan un programa para diseñar y analizar una turbina de aire (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA7 y RA4).
    • En la octava práctica los estudiantes seleccionan la bomba más adecuada para un sistema de fluidos (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1 y RA6).
    • En la novena práctica los estudiantes diseñan una turbina Kaplan (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA1, RA3 y RA7).
    • En la décima práctica los estudiantes preparan una turbina eólica y le presentan (Evidencia de los resultados de aprendizaje RA2, RA3 y RA7).

El profesor informará a los estudiantes de las condiciones y normas especiales de cada actividad.

Los exámenes escritos se deben realizar de forma individual sin la ayuda de nadie y esta prohibido utilizar nada más que una calculadora y el formulario preparado por el profesor. El examen tendrá una nota de 0 (suspendido) en caso de que el estudiante no cumpla con esta condición de individualidad.

Después de realizar las prácticas 2, 4, 6, 9 y 10 el grupo reducido de estudiantes (1 o 2 personas por grupo) debe preparar y entregar un informe escrito de contenido definido en la guía de práctica correspondiente. Los informes deben entregarse hasta una fecha predeterminada (normalmente 13 días después de realizar la práctica). El retraso se penalizará. Un retraso de entre 1 segundo y 1 semana la nota obtenida se multiplicará por un factor de 0,8. Un retraso de entre 1 semana y 1 segundo y 2 semanas la nota obtenida se multiplicará por un factor de 0,5. Entregas fuera de estas dos semanas de retraso no serán aceptadas.

Al final de las prácticas 3, 4, 7 y 8 el grupo debe entregar una prueba de realización de la práctica (puede ser una imagen, un número o una respuesta a una pregunta concreta). Esta prueba se debe entregar a la finalización de la práctica. Entregas con posterioridad a la finalización de la práctica no serán aceptaciny evalúa con una nota de un 0 (suspendido) sin posibilidad de mejora.

Cada grupo debe preparar los informes y las pruebas de forma individual. Cualquier copia está estrictamente prohibida (copiar el trabajo de otros grupos, copiar de internet o libros, aunque se haya traducido de otra lengua está prohibido). En caso de que un grupo copiar el trabajo en las su totalidad o parcialmente de otro grupo, ambos grupos serán penalizados. Cualquier copia (aunque sólo sea una frase) resultará en un trabajo con una nota de 0 (suspendido) sin posibilidad de mejora o de evaluación sin tener en cuenta la parte copiada. El profesor utilizará un programa especial con todos los trabajos entregados para detactar plagio.

Las prácticas son de presencia obligatoria. En el caso de ausencia, el informe del estudiante se evaluará con un 0 (sin posibilidad de mejora).

Cualquier actividad no entregada se considerará puntuada con nota 0 (suspendido).

Todos los documentos se entregarán a través del moodle.

Sistema de evaluación


El peso evaluativo de los diferentes conceptos que intervienen en la calificación de la asignatura son:

- E1: Examen del primer parcial (30%)

- E2: Examen del segundo parcial (30%)

- P2, P4, P6, P9 y P10: Informes de prácticas (5 x 6% = 30%)

- P3, P5, P7 y P8: Pruebas de prácticas (4 x 2,5% = 10%)

Nota de práctica (PR) = 0,75 x (P2 + P4 + P6 + P9 + P10) / 5 + 0,25 x (P3 + P5 + P7 + P8) / 4

Cada estudiante debe obtener un mínimo del 40% de la nota máxima del examen y un mínimo del 40% de todos los informes y pruebas de práctica, así

  • Si E1 <4 y / o E2 <4: Nota final = Minimum (E1, E2, PR)
  • Si PR <4: Nota final = 0,3 x E1 + 0,3 x E2
  • Si E1> 4, E2> 4 y PR> 4: Nota final = 0,3 x E1 + 0,3 x E2 + 0,4 x PR

recuperación

Las prácticas no son recuperables.

Al final del semestre se ofrece un examen de recuperación siempre que así lo indique la Dirección de Estudios de la Escuela. La recuperación se hará en la fecha y lugar que fije la Dirección de Estudios de la Escuela. Durante el examen de recuperación la nota máxima que se puede obtener es un 5 y se calcula con la siguiente fórmula donde ER es la nota del examen de recuperación. La nota máxima será en todo caso un 5:

  • Si ER <4 o PR <4: Nota final = Minimum (ER, [0,6 x ER + 0,4 x PR])
  • Si ER> 4 y PR> 4: Nota final = Maximum (ER, [0,6 x ER + 0,4 x PR])

Bibliografía


básico

Claudio Mismo, Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas

Hernán De Battista, Control de la calidad de potencia en sistemas de conversión de energía eólica, tesis de doctor, 2000

RL Mott. Mecánica de Fluidos. Pearson, 2006.

Complementario

SL Dixon, Fluid mechanics and thermodynamics of turbomachinery

http://www.mh-aerotools.de/airfoils/java/JavaFoil%20Users%20Guide.pdf

http://www.xflr5.com/docs/Acerca de XFLR5 V6.03.pdf

http://epanet.info/wp-content/uploads/2012/10/EPANET_Manual_Usuario.pdf

http://www.q-blade.org/#downloads

http://cfd.direct/openfoam/user-guide/

http://www.salome-platform.org/user-section/documentation/current-release

https://www.paraview.org/paraview-downloads/download.php?submit=Download&version=v5.3&type=data&os=all&downloadFile=ParaViewGuide-5.3.0.pdf