Universidad Pública de Navarra



Año Académico: 2019/2020 | Otros años:  2018/2019  |  2017/2018  |  2016/2017  |  2015/2016 
Graduado o Graduada en Ingeniería en Diseño Mecánico por la Universidad Pública de Navarra
Código: 251305 Asignatura: TERMODINÁMICA Y MECÁNICA DE FLUIDOS
Créditos: 6 Tipo: Obligatoria Curso: 2 Periodo: 1º S
Departamento: Ingeniería
Profesorado:
LATORRE BIEL, JUAN IGNACIO   [Tutorías ] LACOSTA GAVARI, MARIA IDOYA (Resp)   [Tutorías ]

Partes de este texto:

 

Módulo/Materia

Módulo de Formación Común (MFC)/Termodinámica y Mecánica de fluidos (M21)

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Descripción/Contenidos

Tema 1: Conceptos fundamentales. Principio 0 (Temperatura)
Tema 2: Energía y primer principio. Sistemas cerrados y sistemas abiertos.
Tema 3: Propiedades termodinámicas de la sustancia pura.
Tema 4: Segundo principio. Entropía.
Tema 5: Ciclos de potencia.
Tema 6: Transferencia de calor.
Tema 7: Propiedades físicas de los fluidos. Cinemática.
Tema 8: Distribución de presiones en un fluido.
Tema 9: Relaciones integrales. Ecuaciones de conservación.
Tema 10: Análisis dimensional y semejanza.
Tema 11: Flujo viscoso en conductos. Pérdidas primarias y localizadas.
Tema 12:Nociones básicas de turbomáquinas.
 

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Descriptores

 

Termodinámica, ciclos termodinámicos, mecánica de fluidos, propiedades de los fluidos, cinemática, estática y dinámica de fluidos.

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Competencias genéricas

 

Las competencias genéricas que un alumno debería adquirir en esta asignatura son:

  • CG1: Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial en las tres tecnologías específicas, Mecánica, Eléctrica y Electrónica Industrial, que tengan por objeto la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización.
  • CG2: Capacidad para la dirección de las actividades objeto de los proyectos de ingeniería descritos en el epígrafe anterior.
  • CG3: 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.
  • CG4: 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 en las tres tecnologías específicas, Mecánica, Eléctrica y Electrónica Industrial.
  • CG5: Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos.

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Competencias específicas

 

Las competencias específicas que un alumno debería adquirir en esta asignatura son:

  • CC1: Poseer los conocimientos de termodinámica aplicada y transmisión de calor. Principios básicos y su aplicación a la resolución de problemas de ingeniería.
  • CC2: Poseer conocimientos de los principios básicos de la mecánica de fluidos y saber aplicarlos a la resolución de problemas en el campo de la ingeniería. Cálculo de tuberías, canales y sistemas de fluidos.

 

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Resultados aprendizaje

R1 - Plantear sistemas y realizar proyectos sobre instalaciones energéticas de fluidos básicas
R2 - Demostrar que ha adquirido conocimientos en materias energéticas y de fluidos, que le capacitan para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
R3 - Expresar y comunicar ideas y sistemas relacionados con la energía y los fluidos.
R4 - Entender y elaborar documentación técnica profesional, en el contexto de las actividades relacionadas con termodinámica y fluidos.
R5 - Dominar los cálculos de instalaciones de fluidos y sistemas termodinámicos

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Metodología

 
La asignatura de Termodinámica y Mecánica de Fluidos tiene carácter teórico-práctico, combinando clases magistrales, actividades prácticas dirigidas y aprendizaje autónomo por parte del estudiante.
Las clases magistrales consistirán en la explicación teórica de los aspectos fundamentales de cada tema. Como parte de las actividades prácticas, individuales y/o grupales, se realizarán ejercicios prácticos  y trabajos de tipo teórico y experimental.
Para comprender la asignatura y obtener un rendimiento adecuado de la misma, será conveniente que el alumnado lleve a cabo un trabajo continuado alrededor de las siguientes actividades:
  • Asistir a clase regularmente.
  • Realizar una lectura reflexiva y un estudio profundo del material que se aporte o indique en cada tema.
  • Realizar los ejercicios y problemas que se propongan a lo largo del curso.
  • Implementar su formación con la realización de otros ejercicios y problemas obtenidos de la bibliografía que se suministra.
  • Participar activamente de cuantas actividades se propongan.
  • Consulta de dudas surgidas en el estudio de la materia en los horarios dispuestos por el profesor a tal efecto.

Como complemento docente se utilizará el Aulario Virtual, una herramienta que permite un mejor aprovechamiento de la asignatura. A través de él se indicará el calendario de las diferentes actividades de la asignatura, se podrá acceder al material docente y se utilizará para el envío de los trabajos solicitados en clase.

 

 

Actividad formativa Nº horas presenciales Nº horas no presenciales
A-1 Clases expositivas/participativas 45 -
A-2 Prácticas 5 4
A-4 Elaboración de trabajo - 12
A-6 Estudio individual - 74
A-7 Exámenes, pruebas de evaluación 8 -
A-8 Tutorías individuales 2 -
     
Total 60 90

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Evaluación

A lo largo de todo el curso se propondrá la realización de diversas actividades. Dichas actividades podrán ser la resolución de ejercicios, la discusión de problemas o la realización de trabajos en los que se apliquen los conocimientos teóricos de la materia.

 
Termodinámica:
 
A mediados del semestre se evaluará los conocimientos adquiridos mediante la realización de un examen teórico-práctico de respuestas largas. La evaluación de esta actividad supondrá el 20 % de la calificación final de la asignatura. Al finalizar el semestre se realizará un examen escrito de respuesta larga en el que se evaluará el contenido global del curso. Esta prueba tiene un peso del 65% de la calificación final.

Posteriormente se hará el examen final de recuperación al que deberá presentarse el alumnado no apto o no presentado en convocatoria ordinaria. Este examen poderará el 65% del total de la nota, a la que se sumarán la calificación del  examen parcial y la de la resolución de casos prácticos (15%). 

 

Resultado de aprendizaje Sistema de evaluación Peso (%) Carácter recuperable
 R1, R2, R5  Prueba escrita parcial que recoja los conceptos adquiridos  20  No
 R1, R2, R5  Prueba escrita final que recoja los conceptos adquiridos  65  Si  
 R1, R2, R5 Resolución de casos prácticos  15  No

 

 

Mecánica de Fluidos:

 

A mediados del semestre se evaluará los conocimientos adquiridos mediante la realización de un examen teórico-práctico de respuesta larga. La evaluación de esta actividad supondrá el 15 % de la calificación final de la asignatura. La realización de las prácticas de taller con el informe correspondiente contabilizará un 10% y  la elaboración de un trabajo de tipo teórico contabilizará un 15% del final de la nota. Ambas actividades son de realización obligatoria y la entrega de sus informes tiene también carácter obligatorio. Al finalizar el semestre se realizará un examen escrito de respuesta larga en el que se evaluará el contenido global del curso. Esta prueba tiene un peso del 60% de la calificación final.

Posteriormente se hará el examen final de recuperación al que deberá presentarse el alumnado no apto o no presentado en convocatoria ordinaria. Este examen poderará el 60% del total de la nota, a la que se sumarán la calificación del examen parcial , la de prácticas de laboratorio y la calificación del trabajo.

 

Resultado de aprendizaje Sistema de evaluación Peso (%) Carácter recuperable
 R3  Registro del Profesor/a  7,5  No
 R1, R2, R5  Prueba escrita parcial que recoja los conceptos adquiridos  15  No
 R1, R2, R5  Prueba escrita final que recoja los conceptos adquiridos  60  Si
 R3  Trabajo individual que aplique, analice, desarrolle o recoja una parte de la materia  7,5   Si. Después de la defensa oral
 R4, R5  Informe de taller  10  
 No

 

Para aprobar la asignatura se deberá aprobar la parte de Termodinámica y la parte de Mecanica de Fluidos individualmente, siendo la nota final la media de ambas. Cuando se suspendan las dos partes, la calificación final será la media de ambas calificaciones. Cuando se suspenda una de las partes, la calificación final será la correspondiente a la de la parte suspensa.

Solamente aquellos estudiantes que no se hayan presentado a ninguno de los dos examanes finales, constarán en actas como no presentados.

 

Según consta en la Normativa de evaluación de la UPNA, cualquier estudiante que disponga o se valga de medios fraudulentos en el desarrollo de una prueba de evaluación, como la utilización de material no autorizado expresamente por el profesorado, así como cualquier acción no autorizada dirigida a la obtención o intercambio de información con otras personas, podrá ser suspendido en dicha evaluación y calificado de suspenso (0) de la asignatura en la correspondiente convocatoriay podrá ser objeto de sanción, previa apertura de expediente disciplinario. En caso de copia, el punto anterior será de aplicación a todos los estudiantes involucrados: quienes copien y quienes hayan sido copiados, por ser responsabilidad de los estudiantes evitar que su examen, trabajo y todo material evaluable sea objeto de copia, y siempre y cuando se demuestre la falta de probidad de estos últimos o, con menor grado de responsabilidad, la negligencia en el cuidado de su material.

Así mismo, cualquier estudiante que disponga o se valga de medios fraudulentos en la realización de un trabajo académico requerido para su evaluación, como el plagio y la utilización de material no original (salvo aquel autorizado explícitamente por el profesorado), incluido aquél obtenido a través de internet, sin indicación expresa de su procedencia y, si es el caso, permiso de su autor,  podrá ser suspendido en la evaluación de dicho trabajo y calificado de suspenso (0) de la asignatura en la correspondiente convocatoria y podrá ser objeto de sanción, previa apertura de expediente disciplinario.

Finalmente, cuando se detecte el uso de medios fraudulentos, o se tenga la sospecha de que han sido utilizados, el profesorado podrá revisar las pruebas de evaluación y los trabajos previos presentados durante el semestre por el estudiante en la asignatura, incluso los ya evaluados, pudiendo realizar una prueba especial al estudiante sobre el que recaiga sospecha, para poder determinar si conoce el contenido de los trabajos presentados en la profundidad necesaria para poder haberlos realizado. En tal caso, podrá modificar las calificaciones provisionales otorgadas si se observan también evidencias de fraude en ellos, previa audiencia del estudiante y siempre antes de elevar a definitivas las calificaciones finales de la asignatura.

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Temario

Tema 1: Conceptos fundamentales. Principio 0 (Temperatura)
1.1.      Introducción. Definición de termodinámica
1.2.      Sistemas termodinámicos
1.3.      Enfoque macroscópico y microscópico de la termodinámica
1.4.      Estado y procesos
1.5.      Propiedades termodinámicas
1.6.      Fase y sustancia pura
1.7.      Estados de equilibrio
1.8.      Sistema de unidades
1.9.      Principio cero. Temperatura. Equilibrio térmico
1.10.    Termómetros
1.11.    Escalas de temperatura
 
Tema 2: Energía y Primer Principio. Sistemas cerrados y sistemas abiertos.
2.1.      Concepto de energía
2.2.      Concepto mecánico de la energía
2.3.      Transferencia de energía mediante trabajo
2.4.      Energía de un sistema termodinámico
2.5.      Energía interna
2.6.      Principio de conservación de la energía en un sistema cerrado
2.7.      Transferencia de energía mediante calor
2.8.      Balance de energía para sistemas cerrados
2.9.      Balance energético de ciclos
2.10.    Conservación de la masa para un volumen de control
2.11.    Balance de masa y energía para sistemas abiertos en régimen permanente (estacionario)
2.12.    Dispositivos y máquinas termodinámicas estudiadas en estado estacionario
 
Tema 3: Propiedades termodinámicas de la sustancia pura
3.1.      Estado termodinámico. Sistema simple compresible
3.2.      Superficie p-V-T. Sustancia pura
3.3.      Cálculo de las propiedades termodinámicas
3.4.      Modelo de gas ideal
3.5.      Energía interna, entalpía y calores específicos
3.6.      Cálculo de Du y Dh en gases ideales
3.7.      Procesos politrópicos de un gas ideal
3.8.      Trabajo y calor en el gas ideal
 
Tema 4: Segundo Principio de la termodinámica. Entropía
4.1.      Introducción
4.2.      Formulaciones del segundo principio
4.3.      Procesos reversibles e irreversibles
4.4.      Medidas del rendimiento máximo
4.5.      Ciclo de Carnot
4.6.      Definición de entropía
4.7.      Definición de variación de entropía
4.8.      Obtención de valores de entropía para sustancias puras y gas ideal
4.9.      Rendimientos isentrópicos

 

Tema 5: Ciclos de potencia
5.1.      Ciclos de Motores de Combustión Interna Alternativos (MCIA)
5.2.      Ciclos Rankine
5.3.      Ciclos Brayton
5.4.      Análisis exergético, aplicación a ciclos termodinámicos.
 
Tema 6: Transferencia de calor
6.1. Ecuación de conducción del calor
6.2. Conducción estacionaria
6.3. Régimen transitorio
6.4. Principios de la convección
6.5. Radicación térmica
 
Tema 7: Propiedades físicas de los fluidos. Cinemática
7.1.      Sólidos, líquidos y gases
7.2.      El fluido como medio continuo. Densidad y peso específico
7.3.      Dimensiones y unidades
7.4.      Fluidos Newtonianos. Viscosidad
7.5.      Descripción del campo fluido
7.6.      Tipos particulares de movimientos de fluidos
7.7.      Derivada sustancial
7.8.      Campo de rotación
 
Tema 8: Distribución de presiones en un fluido
8.1.      Presión y gradiente de presión
8.2.      Equilibrio de una partícula fluida.
8.3.      Distribución de presiones en hidrostática.
            8.3.1. Presión hidrostática en líquidos y gases
8.4.      Aplicación a la medida de presiones. Manómetros
8.5.      Fuerzas hidrostáticas sobre superficies planas y curvas
8.6.      Flotación y estabilidad
8.7.      Distribución de presiones en movimiento como sólido rígido
            8.7.1. Aceleración lineal uniforme
            8.7.2. Rotación como un sólido rígido
 
Tema 9: Relaciones integrales para un volumen de control. Ecuaciones de conservación.
9.1.      Volúmenes de control y sistemas
9.2.      Teorema del transporte de Reynolds
9.3.        Ecuación de continuidad o conservación de la masa
9.4.        Ecuación de conservación de la cantidad de movimiento
9.5.        Ecuación de conservación del momento cinético
9.6.        Ecuación de conservación de la energía
 
Tema 10: Análisis dimensional y semejanza
10.1       Principio de homogeneidad dimensional
10.2       Método del producto de potencias
10.3.      Parámetros adimensionales
10.4.      Teorema Pi de Buckingham
10.5.      Semejanza
 
Tema 11: Flujo viscoso en conductos. Pérdidas primarias y localizadas.
11.1.     Teoría de la capa límite.
11.2.     Flujo en conductos circulares
11.3.     Solución para flujo laminar
11.4.     Solución para flujo turbulento
11.5.     Diagrama de Moody
11.6.     Cálculo del caudal y del diámetro por medio del diagrama de Moody. método iterativo
11.7.   Flujo en conductos no circulares
11.8.   Pérdidas a la entrada y salida de un tubo
11.9.    Pérdida local por contracción brusca y gradual
11.10.    Pérdida local por ensanchamiento brusco y gradual. Difusores
11.11.   Codos bruscos y suaves
 
Tema 12:Nociones básicas de turbomáquinas
12.1. Concepto de turbomáquina
12.2. Clasificación de las turbomáquinas
12.3. Descripción de los principales modelos
 
 
 
Prácticas de laboratorio
 
P1: Circulación por compuertas

 

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.


Teoría

 

Bibliografía básica:

  • Moran M.J.; Shapiro H.N., Fundamentos de Termodinámica Técnica,  Ed. Reverté, 2ª ed.
  • Cengel. A. Y.; Boles. A.M., Termodinámica, Ed. McGraw-Hill, 5ºed.
  • Agüera Soriano, J. Mecánica de fluidos incompresibles y turbomáquinas hidraúlicas. Ciencia 3 Editorial.
  • Mataix, C. Mecánica de fluidos y máquinas hidraúlicas. Ediciones Del Castillo S.A.
  • White, F.M. 2008. Mecánica de Fluidos.  McGraw-Hill. 

Bibliografía complementaria:

  • Wark, Termodinámica, Mcgraw-Hill
  • Mott, R.L. (2006). Mecánica de fluidos.Ed. Pearson.
  • Manual de publicaciones de la American Psychological Association. (2010).  3ª Edición. Ed. El Manual Moderno. 

Problemas

  • Juan José Aguas Alcalde, 101 Problemas Resueltos De Ingeniería Térmica, Ediciones Ulzama.
  • Sala Lizarraga Y Jiménez Montalvo, Prob. De Termodinámica, Universidad De La Rioja.
  • Agüera Soriano, J. Mecánica de fluidos incompresibles y turbomáquinas hidraúlicas. Problemas resueltos. Ciencia 3 Editorial.

 

Acceda a la bibliografía que su profesor ha solicitado

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Idiomas

Castellano

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