Mecánica de Fluidos. Guía Docente Grado de Ingeniería Mecánica

Transcripción

1 Mecánica de Fluidos Guía Docente Grado de Ingeniería Mecánica

2 ÍNDICE 1.- Datos de identificación Descripción y Objetivos Generales Requisitos previos Competencias Resultados de aprendizaje Actividades formativas y metodología Contenidos Evaluación del aprendizaje Propuesta de actuaciones específicas Bibliografía comentada Normas específicas de la asignatura Consultas y atención al alumnado FLORIDA UNIVERSITÀRIA Este material docente no podrá ser reproducido total o parcialmente, ni transmitirse por procedimientos electrónicos, mecánicos, magnéticos o por sistemas de almacenamiento y recuperación informáticos o cualquier otro medio, ni prestarse, alquilarse o cederse su uso de cualquier otra forma, con o sin ánimo de lucro, sin el permiso previo, por escrito, de FLORIDA CENTRE DE FORMACIÓ, S.C.V. 1

3 1.- Datos de identificación Asignatura Materia/Módulo Carácter/tipo de formación Mecánica de Fluidos Fundamentos de Ingeniería Industrial/Módulo Común a la rama Industrial Formación obligatoria ECTS 4.5 Titulación Curso/Semestre Unidad Profesorado Idioma en el que se imparte Grado en Ingeniería Mecánica Segundo curso/segundo semestre Ingeniería y Matemáticas Nombre: Belén Juste Vidal Mail: bjuste@florida-uni.es Despacho: D.1.6 Horario de atención: Consultar intranet (*) se recomienda concertar cita tutoría vía . Castellano 2.- Descripción y Objetivos Generales Se trata de una asignatura que establece las bases de los conceptos físicos que los futuros ingenieros necesitarán durante su carrera profesional. Aporta, pues, unos conocimientos básicos y prácticos complementados en otras asignaturas como Ingeniería Térmica. Por otro lado, proporcionará al alumno herramientas e instrumentos y técnicas en la resolución de problemas típicos en mecánica de fluidos. El alumno podrá aplicar las diferentes leyes físicas en las que se apoya la mecánica de fluidos, así como las diferentes variables y elementos que forman parte de los circuitos hidráulicos y las relaciones físicas que tienen entre sí. Los objetivos específicos son los siguientes: Introducir la Mecánica de Fluidos, definiendo las propiedades que los caracterizan, así como su clasificación. Comprender la teoría del campo Hidrostático y sus ecuaciones fundamentales. Entender las ecuaciones fundamentales de la dinámica de fluidos y la clasificación de los diversos tipos de movimientos de los fluidos. Estudiar el flujo en las tuberías, tanto en régimen permanente como transitorio, así como los diferentes tipos de pérdidas que se dan en ellos. 3.- Requisitos previos Para poder seguir con aprovechamiento óptimo el programa correspondiente a este curso, el alumno deberá poseer o adquirir una serie de conocimientos previos. Conceptos matemáticos básicos: Resolución de sistemas de ecuaciones lineales. 2

4 Cálculo de ecuaciones diferenciales. Cálculo matricial. Determinantes. Cálculo con exponenciales y logaritmos. Cálculo numérico. Conceptos básicos en física: Cálculo de fuerzas, momentos, etc. Propiedades termodinámicas. Estos conocimientos se corresponden con los exigidos en los programas correspondientes a enseñanzas anteriores. En cualquier caso, el alumno realizará una prueba de conocimientos previos a principio de curso. Estos conocimientos proporcionarán al alumno una visión global de la asignatura y son indispensables para que el estudiante esté en condiciones de superar la asignatura. 4.- Competencias COMPETENCIAS MODELO EDUCATIVO FLORIDA G1. Uso de las TICs G2. Comunicación oral G3. Comunicación escrita G4. Comunicación en idioma extranjero G5. Trabajo en Equipo G6. Resolución de conflictos G7. Aprendizaje permanente G8. Compromiso y responsabilidad ética G9. Iniciativa, Innovación y Creatividad G10. Liderazgo COMPETENCIAS DEL TÍTULO BÁSICAS Y GENERALES 64G.- Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial. 67G.- Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas ESPECÍFICAS 43E.- Conocimientos aplicados de ingeniería térmica. 46E.- Conocimiento aplicado de los fundamentos de los sistemas y máquinas fluidomecánicas. 63E.- Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones. 3

5 5.- Resultados de aprendizaje RESULTADOS DE APRENDIZAJE COMPETENCIAS R1. Conocer los principios básicos de la mecánica de fluidos R2. Calcular las fuerzas originadas por la fuerza hidrostática R3. Calcular tuberías, canales y sistemas de fluidos R4. Entiende las ecuaciones fundamentales de la dinámica de fluidos y la clasificación de los diversos tipos de movimientos de los fluidos. R5. Entiende el flujo en las tuberías, tanto en régimen permanente como transitoria, así como los diferentes tipos de pérdidas que se dan en ellos. R6.Identifica y aplica distintos métodos para el análisis del comportamiento estático de los fluidos incompresibles, empleando la terminología, formulación y métodos de análisis asociados. G7-43E-63E G7-G8-G9-64G G7-46E-67G G7-43E G7-46E G7-64G 6.- Actividades formativas y metodología El volumen de trabajo del alumnado en la asignatura es equivalente a 25 horas por cada uno de los créditos. Corresponden por lo tanto a un total de horas atendiendo al valor de 4.5 créditos estipulado para la asignatura. Esta carga de trabajo se concreta entre: Actividades formativas presenciales (clases teóricas y prácticas, seminarios, proyectos integrados, tutoría,...). 45 horas. Actividades formativas de trabajo autónomo (estudio y preparación de clases, elaboración de ejercicios, proyectos, preparación de lecturas, preparación de exámenes...) horas. De acuerdo con lo formulado, el trabajo queda distribuido entre las siguientes actividades y porcentajes de aplicación: 4

6 ACTIVIDADES FORMATIVAS DE TRABAJO PRESENCIAL Modalidad Organizativa Metodología Porcentaje CLASE TEÓRICA Exposición de contenidos por parte del profesorado. 35 CLASES PRÁCTICAS LABORATORIO SEMINARIOS/ TALLERES TRABAJO EN EQUIPO PROYECTO INTEGRADO Sesiones grupales de trabajo supervisadas por el profesorado. (Construcción significativa del conocimiento mediante la interacción y la actividad del alumno/a) Actividades realizadas en espacios con equipamiento especializado. Sesiones de investigación sobre la didáctica del aula. Sesiones monográficas supervisadas y con participación compartida. Conferencias/Seminarios de personas expertas, Visitas a empresas, Asistencia a ferias, Asistencia a Jornadas/Congresos, Debates, Seminarios de desarrollo de competencias específicas o transversales. Realización de un proyecto para resolver un problema o abordar una tarea mediante la planificación, diseño y realización de una serie de actividades. TUTORÍA Atención personalizada y en pequeño grupo. Instrucción realizada con el objetivo de revisar, reconducir materiales de clase, aprendizaje y realización de trabajos, etc. 5 Consultas puntuales del alumnado. Tutorías programadas TOTAL (40% del total) 100%

7 ACTIVIDADES FORMATIVAS DE TRABAJO AUTÓNOMO Modalidad Organizativa TRABAJO EN GRUPO TRABAJO INDIVIDUAL Metodología Preparación en grupo de resolución de problemas y del trabajo integrado para entregar y/o exponer en clases teóricas o prácticas, tutorías, etc. Estudio del alumno/a y resolución de problemas matemáticos. Porcentaje INVESTIGACIÓN Preparación de seminarios, lecturas, investigaciones, trabajos, memorias, etc. para exponer o entregar en las clases teóricas. 15 TOTAL (60% del total) 100% 7.- Contenidos TEMA 1. Propiedades de los fluidos 2. Densidad y peso específico 3. Viscosidad cinemática y dinámica. Fluidos newtonianos y no-newtonianos 4. Módulo de compresibilidad volumétrica 5. Tensión de vapor. Cavitación TEMA 2. Estática de fluidos 2. Concepto de presión. Unidades. Sistemas de referencia de la presión 3. Ecuación general de la fluidoestática 4. Fuerzas provocadas por la presión hidrostática sobre superficies planas y curvas 5. Principio de Arquímedes. Flotabilidad TEMA 3. Análisis del movimiento de los fluidos 2. Trayectoria de una partícula de fluido. Enfoque Lagrangiano 3. Campo de velocidades. Enfoque Euleriano 4. Campo de presiones, temperaturas, densidades 5. Conceptos de trayectoria, línea de corriente y tubo de corriente 6. Clasificación de flujos de fluidos 7. Derivación en mecánica de fluidos: derivada local y derivada convectiva. Aceleración del fluido. Aceleración tangencial y aceleración normal 8. Concepto de caudal 9. Técnicas a emplear para el análisis de flujos: análisis diferencial, integral y experimental. Introducción al análisis dimensional y semejanza TEMA 4. Dinámica diferencial Mecánica de fluidos. 2. Ecuación de continuidad en forma diferencial 6

8 3. Segunda ley de Newton aplicada a un elemento diferencial de volumen. Ecuaciones de Navier- Stokes 4. Ecuación de conservación de la energía en forma diferencial. La función de disipación 5. Ecuaciones de la dinámica diferencial aplicadas al flujo turbulento. El problema del cierre de estas ecuaciones 6. Las ecuaciones básicas en flujo laminar, viscoso e incompresible. Flujos de Couette y de Hagen- Poiseuille TEMA 5. Dinámica integral 2. Deducción de la ecuación de Euler del movimiento de los fluidos 3. Ecuación de Bernoulli 4. Teorema del arrastre de Reynolds 5. Ecuación de conservación de la masa 6. Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento 7. Ecuación de conservación del momento cinético 8. Ecuación de conservación de la energía. Comparación con la ecuación de Bernoulli TEMA 6. Flujo externo 2. Flujo alrededor de una placa plana 3. Flujo alrededor de una esfera. Paradoja de D'Alembert 4. Introducción a la capa límite 5. Arrastre y sustentación. Cálculo. Concepto de velocidad terminal de caída TEMA 7. Flujo a presión 2. Expresiones para el cálculo de pérdidas por fricción en conductos. Pendiente hidráulica 3. Balances energéticos. Líneas de alturas geométricas, piezométricas y totales 4. Cálculo de pérdidas en accesorios y elementos singulares. Válvulas. Coeficiente de caudal 5. Depósitos, bombas y turbinas 6. Análisis y cálculo de conducciones simples, incluidas las de perfil irregular. Criterios económicos para su dimensionado 7. Ecuación del flujo compresible isotermo 8. Cálculo de redes ramificadas y malladas 9. Introducción al flujo transitorio de fluidos incompresibles en conductos cerrados 10. Modelación rígida y modelación elástica 7

9 Planificación temporal ACTIVIDADES FORMATIVAS CLASE TEÓRICA CLASE TEÓRICA- PRÁCTICA Y LABORATORIO. CLASE TEÓRICA- PRÁCTICA Y LABORATORIO. PROYECTO INTEGRADO CLASE TEÓRICA- PRÁCTICA Y INFORMÁTICA CLASE TEÓRICA- PRÁCTICA Y INFORMÁTICA RESULTADOS DE APRENDIZAJE R1, R4 R2 R4, R5, R3 R5 R5 TEMAS TEMA 1 5 TEMA 2 16 TEMA Nº DE SESIONES (horas) 16 TEMA 6 18 TEMA Evaluación del aprendizaje Sistema de evaluación SISTEMAS DE EVALUACIÓN Y CUALIFICACIÓN Instrumentos de evaluación Resultados de aprendizaje evaluados Porcentaje Resolución de preguntas cortas en grupo en el aula R1, R2, R3, R4, R5 5 Ejercicios tipo test de trabajo en grupo en el aula R1, R2, R3, R4, R5 20 Resolución problemas de trabajo en grupo en el aula Ejercicios tipo test de trabajo en grupo fuera del aula Resolución problemas de trabajo en grupo fuera del aula R1, R2, R3, R4, R5, R6 R1, R2, R3, R4, R5, R6 R1, R2, R3, R4, R5, R

10 Ejercicios tipo test de trabajo autónomo en el aula Resolución problemas matemáticos de trabajo autónomo en el aula. R1, R2, R3, R4, R5, R6 R1, R2, R3, R4, R5 20 Exposición oral de ejercicios y/o del proyecto integrado R6 10 Proyecto integrado del primer curso R3, R6 25 Proyecto Integrado R1-R2 25 % Sistema de Calificación Se realizará un parcial a mitad de curso para eliminar materia (30% de la nota final) y otro al termino del curso (30% de la nota final), los cuales en su conjunto deben ser superados con una nota superior al 4/10 para poder promediar con el resto de notas. Al término del semestre se realizará una prueba final (examen), sobre el conjunto del temario no superado en los parciales. Asimismo, la asistencia a las prácticas de laboratorio es obligatoria, así como la presentación de las memorias de éstas y de los ejercicios que se planteen en clase para hacer en casa, las cuales podrán llegar a puntuar hasta un 15% de la nota total de la asignatura, siempre y cuando se haya superado el 4/10 en la prueba final (examen). La participación en clase y la realización de trabajos se valorará también en la evaluación del alumno. La prueba escrita de la primera convocatoria y las prácticas corresponden al 75% del examen y el 25% será la nota del proyecto integrado del semestre correspondiente. En la segunda convocatoria el estudiante podrá elegir entre guardar la nota del proyecto integrado asociada a cada semestre o realizar una única prueba escrita con un valor del 100%. 9.- Propuesta de actuaciones específicas Los estudiantes que no puedan asistir a clase de forma regular deberán ponerse en contacto con el profesor responsable antes de que finalice la tercera semana de inicio de clase para definir su evaluación. La cual se adaptará a la particularidad de cada estudiante, definiendo por escrito el acuerdo al que hayan llegado profesor y alumno/a. 9

11 10. Bibliografía comentada Mecánica de los fluidos, Victor Lyle Streeter Mecánica de fluidos, Frank M. White Enlaces: Microweb de la asignatura. Enlaces a páginas web, presentaciones visuales, otros recursos de utilidad para resolución de ejercicios y problemas Cuestiones y Problemas resueltos de la asignatura 11. Normas específicas de la asignatura Teniendo en cuenta el objetivo de compromiso ético del estudiante su comportamiento en el aula puede modificar la evaluación continuada en un 100%, la falta de puntualidad también será tenida en cuenta en la evaluación global. Los estudiantes que por situaciones específicas (temas laborales, enfermedad, incompatibilidad académica, etc.) no puedan asistir regularmente a clase es posible realizar una evaluación continuada semipresencial siempre y cuando este debidamente justificada y se comente con el profesor que se desea realizar este tipo de evaluación antes de la tercera semana del inicio de curso. Solo se evaluarán los trabajos presentados en las fechas indicadas. 12. Consultas y atención al alumnado Las citas se concertarán previamente, por correo electrónico; para estudiar la posibilidad de concertar cita otros días y a otras horas, se debe consultar disponibilidad horaria, via . 10