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Fundamentos de Termodinámica y Mecánica de Fluidos
| Código Asignatura: |
1521
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| Nº Créditos ECTS: |
6
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| Tipo: |
Obligatoria
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| Duración: |
Semestral
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| Idioma: |
Castellano
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| Plan de estudios: | ||
| Profesor(es): | ||
| Año académico: |
2023-24
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La información sobre los datos de contacto y el horario de tutorías se encuentra publicada en el aula virtual de la asignatura.
Descripción
Esta es una asignatura obligatoria de contenidos teórico-prácticos que proporcionará al estudiante los conocimientos de intercambios energéticos, transferencia de calor y de mecánica de fluidos que necesitará para el posterior desarrollo de su actividad profesional.
En la práctica totalidad de los procesos industriales se requiere la aplicación de los Principios de la Termodinámica. El conocimiento de estos principios es básico en ingeniería térmica. El conocimiento de si un proceso termodinámico puede ocurrir o no en la realidad es imprescindible para el diseño de nuevos procesos, así como el conocimiento de las máximas prestaciones que se pueden obtener en los diferentes dispositivos que componen una instalación energética, y cuáles son las causas que imposibilitan obtener esas máximas prestaciones.
Así mismo es importante conocer los procesos de transferencia de calor. Su conocimiento, además de los diferentes mecanismos mediante los cuales se realiza dicha transferencia es necesario para calcular equipos e instalaciones energéticas, así como para analizar el aislamiento térmico óptimo con el fin de conseguir el ahorro energético necesario.
También se estudian los fluidos tanto en reposo como en movimiento. Los conceptos estudiados se aplican a la resolución de múltiples problemas de ingeniería relacionados con el flujo de fluidos en conductos, carga y descarga de depósitos, fuerzas y momentos que ejercen los fluidos sobre los conductos que los transportan, cálculo de fuerzas hidrostáticas sobre depósitos y muros de contención, medidas de caudales y presiones, aplicación del análisis dimensional al diseño de experimentos o simulaciones numéricas, etc.
El enfoque de la asignatura será eminentemente práctico aunque se tendrán en cuenta las diferentes definiciones y razonamientos que conforman el temario del programa.
Antes de matricular la asignatura, verifique los posibles requisitos que pueda tener dentro de su plan. Esta información la encontrará en la pestaña "Plan de estudios" del plan correspondiente.
Competencias generales
- Capacidades y competencias dirigidas hacia la resolución de problemas, la iniciativa, la toma de decisiones, la creatividad, el análisis y el razonamiento crítico.
- 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.
Competencias específicas
- Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica de fluidos, la termodinámica y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.
- Conocimientos de termodinámica aplicada y transmisión de calor. Principios básicos y su aplicación a la resolución de problemas de ingeniería.
- Conocimientos de los principios básicos de la mecánica de fluidos y su aplicación a la resolución de problemas en el campo de la ingeniería. Cálculo de tuberías, canales y sistemas de fluidos.
Competencias transversales
- Capacidad de análisis y síntesis.
- Capacidad de organización y planificación.
- Comunicación oral y escrita en la lengua nativa.
- Capacidad de gestión de la información.
- Resolución de problemas.
- Toma de decisiones.
- Trabajo en equipo.
- Trabajo en un equipo de carácter interdisciplinar.
- Habilidades en las relaciones interpersonales.
- Razonamiento crítico.
- Compromiso ético.
- Aprendizaje autónomo.
- Adaptación a nuevas situaciones.
- Creatividad.
- Motivación por la calidad.
- Sensibilidad hacia temas medioambientales.
Resultados del aprendizaje
- Capacidad de aplicar los conocimientos en la resolución de problemas reales.
- Utiliza correctamente los conceptos de temperatura y calor. Los aplica a problemas calorimétricos, de dilatación y de transmisión de calor.
- Aplica el primer y segundo principio de termodinámica a procesos, ciclos básicos y máquinas térmicas. Identifica y evalúa las propiedades básicas de los fluidos y los parámetros fundamentales del flujo.
- Conoce métodos de análisis y leyes fundamentales que gobiernan el comportamiento de los fluidos.
- Realiza balances de masa y energía correctamente en movimientos de fluidos en presencia de dispositivos básicos.
- Calcula sistemas de canales y de tuberías.
- Presentar e interpretar datos y resultados.
Metodología
La metodología adoptada en esta asignatura para el aprendizaje y evaluación de sus contenidos se encuentra adaptada al modelo de formación continuada y a distancia de la UDIMA. Los conocimientos de la asignatura se adquieren a través del estudio razonado de todas las unidades didácticas del manual, así como del material didáctico complementario que se ponga a disposición de los estudiantes en el aula virtual. Además, se complementa con la acción tutorial, que incluye asesoramiento personalizado, intercambio de impresiones en los debates habilitados en foros y demás recursos y medios que ofrecen las nuevas tecnologías de la información y la comunicación. Por otra parte, el aprendizaje también se apoya en la realización de las actividades previstas en el aula virtual, que son de tres tipos (de evaluación continua, de aprendizaje y controles), y que vienen recogidas en el apartado “Contenidos y programación”.
Para ampliar esta información, se recomienda consultar la pestaña “Metodología y exámenes” de la titulación.
Dedicación requerida
La dedicación requerida para esta asignatura de 6 créditos ECTS es de 150 horas, que se encuentran distribuidas de la siguiente manera:
- Estudio de las Unidades Didácticas: 30%
- Material complementario. Lectura de artículos/Visionado de vídeos en web: 5%
- Supuestos, casos prácticos: 35%
- Búsqueda de información: 15%
- Redacción o realización de informes: 5%
- Acción tutorial: 5%
- Evaluación: 5%
Tutorías
El profesor aporta un seguimiento individualizado de la actividad del estudiante para asegurar las mejores condiciones de aprendizaje mediante la tutorización a través de las herramientas de la plataforma educativa y/o de las tutorías telefónicas. En estas tutorías los estudiantes pueden consultar a los profesores las dudas acerca de la materia estudiada.
Materiales didácticos
Para el desarrollo del aprendizaje teórico sobre el que versará el examen final se ha seleccionado el siguiente manual, a partir del cual se estudiarán las unidades didácticas que se corresponden con la descripción de los contenidos de la asignatura:
Manual de la asignatura:
El Estudio de la asignatura se realizará a través de unos apuntes y extractos de la bibliografía que el profesor pondrá a disposición de los alumnos a través del aula virtual sobre los que versará el examen.Además, se recomienda la siguiente bibliografía de consulta voluntaria:
- Mott, R. L. (2015). Mecánica de fluidos. Madrid. Ed.: Pearson Educación. 7ª Edición.
- White, Frank M. (2008). Mecánica de Fluidos. Madrid. McGraw-Hill.
- Cengel, Yunus y Boles, Michael (2019). Termodinámica. Madrid. McGraw-Hill.
- Young y Freedman (2018). Física Universitaria. Pearson Educación.
Finalmente, el profesor podrá poner a disposición del estudiante cualquier otro material complementario voluntario al hilo de las unidades didácticas o en una carpeta de material complementario.
Contenidos y programación
| SEMANAS (*) | UNIDADES DIDÁCTICAS | ACTIVIDADES DIDÁCTICAS |
|---|---|---|
| Semana 1 | Tema 1. Sistemas Termodinámicos 1.1. Introducción. Definiciones 1.2. Ecuación de estado 1.3. Principio Cero de la Termodinámica 1.4. Temperatura 1.5. Coeficientes térmicos en un sistema hidrostático |
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| Semana 2 | Tema 2. Calor y trabajo 2.1. Introducción 2.2. Ecuación de los gases perfectos 2.3. Criterio de signos del trabajo 2.4. Proceso reversible e irreversible 2.5. Ciclos termodinámicos 2.6. Principios de motores térmicos |
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| Semana 3 | Tema 3. Primer Principio de la Termodinámica 3.1. Introducción 3.2. Experiencia de Joule 3.3. Enunciado de Born del Primer Principio de la Termodinámica 3.4. Energía interna 3.5. Primer principio 3.6. Calor 3.7. Capacidades caloríficas 3.8. Entalpía |
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| Semanas 4 y 5 | Tema 4. Segundo Principio de la Termodinámica 4.1. Introducción 4.2. Necesidad del Segundo Principio 4.3. Entropía. Teorema de Clausius 4.4. Entropía en procesos reversibles 4.5. Entropía en procesos irreversibles 4.6. Variación de entropía del universo 4.7. Equivalencia entre enunciados del Segundo Principio |
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| Semana 6 | Tema 5. Principios básicos de transferencia de calor 5.1. Introducción 5.2. Conductividad térmica 5.3. Transmisión de calor por convección 5.4. Transmisión de calor por radiación 5.5. Mecanismos combinados de transmisión de calor |
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| Semanas 7 y 8 | Tema 6. Conducción unidireccional estacionaria 6.1. Transmisión de calor por conducción en régimen estacionario y flujo unidireccional 6.2. Paredes planas en serie 6.3. Analogía eléctrica de la conducción 6.4. Paredes en paralelo 6.5. Resistencia de contacto |
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| Semana 9 | Tema 7. Introducción a los Fluidos 7.1. Propiedades de los fluidos. Introducción 7.2. Densidad y peso específico 7.3. Tensión superficial 7.4. Presión de vapor 7.5. Compresibilidad 7.6. Viscosidad 7.7. Fluidos newtonianos y no newtonianos 7.8. Medida de la presión |
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| Semanas 10 y 11 | Tema 8. Fundamentos de Hidrostática 8.1. Introducción 8.2. Ecuación fundamental de la hidrostática 8.3. Flotabilidad. Principio de Arquímedes. Fuerza de flotación 8.4. Materiales para la flotabilidad 8.5. Estabilidad 8.6. Fuerzas sobre las paredes o compuertas |
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| Semanas 12 y 13 | Tema 9. Dinámica de Fluidos 9.1. Regímenes de corriente. Ecuación de continuidad 9.2. Conservación de la energía. Ecuación de Bernoulli 9.3. Teorema de Torricelli 9.4. El frasco de Mariotte. Tubo de Pitot 9.5. Medición del caudal 9.6. Semejanza hidrodinámica 9.7. Análisis dimensional |
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| Semanas 14 y 15 | Tema 10. Cálculo de tuberías 10.1. Régimen laminar y turbulento 10.2. El número de Reynolds 10.3. Ecuación de Darcy-Weisbach 10.4. Tipos de pérdidas, cerrados o tuberías 10.5. Fórmula de Hazen-Williams para el flujo de agua. Contenidos Prácticos |
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| Resto de semanas hasta finalización del semestre | Estudio y preparación para el examen final, celebración del examen final y cierre de actas. | |
(*) Las fechas concretas se pueden consultar en el aula virtual de la asignatura y en la pestaña de “Precios, Calendario y Matriculación” de la titulación.
Sistema de evaluación
Durante el estudio de esta asignatura, el proceso de evaluación del aprendizaje es continuo y contempla la realización de:
- Una evaluación continua a lo largo del curso a través de acciones didácticas que supone el 40% de la nota final. Incluye la realización de los diferentes tipos de actividades de evaluación, de aprendizaje y controles.
- Actividades de aprendizaje (AA): actividades que permiten evaluar el desarrollo de las competencias al hilo del desarrollo de las unidades didácticas. Pueden adoptar el formato de foro, cuestionario, glosario u otros.
- Controles: actividades que permiten evaluar la adquisición de aspectos conceptuales y prácticos de la asignatura. Toman la forma de cuestionarios.
- Actividades de evaluación continua (AEC): actividades que permitan evaluar el alcance de ciertos hitos académicos a lo largo del cuatrimestre. Pueden adoptar el formato de informes, cuestionarios, casos prácticos, comentarios de texto, etc.
- Un examen final presencial que supone el 60% de la nota final. Está dirigido a la valoración de las competencias y conocimientos adquiridos por el estudiante. El examen se evaluará de 0 a 10, tendrá una duración estimada de 90 minutos y será de tipo mixto, con una parte tipo test y una parte de desarrollo teórico-práctica con ejercicios. Dentro de la parte tipo test, los errores penalizan con el objetivo de corregir las respuestas acertadas por azar.
Para poder presentarse al examen final presencial, en cualquiera de las convocatorias, es imprescindible cumplir los siguientes requisitos relacionados con la evaluación continua: realizar la totalidad de los controles contemplados en el apartado de "Contenidos y programación" de la asignatura y alcanzar una calificación mínima de 2 puntos sobre cuatro en la evaluación continua del curso.
La entrega fuerza de plazo de cualquier actividad (con un máximo de 7 días,excepto la AA2 que no admite retraso) tendrá una penalización de hasta un 50% en la nota. No se admiten entregas fuera de 7 días de retraso.Fuera de ese plazo no podrá entregarse la AEC ni la AA, pues el profesor a partir de ese momento ya habrá proporcionado las calificaciones y observaciones correspondientes a todos los estudiantes que hayan entregado sus respectivos informes.
Los Cuestionarios no serán objeto de penalización.
El estudiante que se presenta al examen sin cumplir requisitos, será calificado con un cero en el examen final presencial y consumirá convocatoria.
Cuadro resumen del sistema de evaluación
| Tipo de actividad | Número de actividades planificadas | Peso calificación |
|---|---|---|
| Actividades de aprendizaje |
3
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10%
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| Actividades de Evaluación Continua (AEC) |
3
|
20%
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| Controles |
3
|
10%
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| Examen final presencial |
Si
|
60%
|
| TOTAL | 100% | |
Para aprobar la asignatura, es necesario obtener una calificación mínima de 5 en el examen final presencial, así como en la calificación total del curso, una vez realizado el cómputo ponderado de las calificaciones obtenidas en las actividades didácticas y en el examen final presencial.
Si un estudiante no aprueba la asignatura en la convocatoria ordinaria podrá examinarse en la convocatoria de septiembre. El estudiante que no se presente a la convocatoria de febrero y/o de julio ni a la de septiembre, perderá automáticamente todos los trabajos realizados a lo largo del curso. Deberá en este caso matricularse de nuevo en la asignatura.
Las fechas previstas para la realización de todas las actividades se indican en el aula virtual de la asignatura.
Originalidad de los trabajos académicos
Según la Real Academia Española, “plagiar” significa copiar en lo sustancial obras ajenas dándolas como propias. Dicho de otro modo, plagiar implica expresar las ideas de otra persona como si fuesen propias, sin citar la autoría de las mismas. Igualmente, la apropiación de contenido puede ser debida a una inclusión excesiva de información procedente de una misma fuente, pese a que esta haya sido citada adecuadamente. Teniendo en cuenta lo anterior, el estudiante deberá desarrollar sus conocimientos con sus propias palabras y expresiones. En ningún caso se aceptarán copias literales de párrafos, imágenes, gráficos, tablas, etc. de los materiales consultados. En caso de ser necesaria su reproducción, esta deberá contemplar las normas adecuadas para la citación académica.
Los documentos que sean presentados en las actividades académicas podrán ser sometidos a diferentes mecanismos de comprobación de la originalidad (herramientas antiplagios que detectan coincidencias de texto con otras fuentes, comparación con trabajos de otros estudiantes, comparación con información publicada en Internet, etc). El profesor valorará si el trabajo presentado cuenta con los criterios de originalidad exigidos o, en su caso, se atribuye adecuadamente la información no propia a las fuentes correspondientes. La adjudicación como propia de información que corresponde a otros autores podrá suponer el suspenso de la actividad.
Los documentos presentados en las actividades académicas podrán ser almacenados en formato papel o electrónico y servir de comparación con otros trabajos de terceros, a fin de proteger la originalidad de la fuente y evitar la apropiación indebida de todo o parte del trabajo del estudiante. Por tanto, podrán ser utilizados y almacenados por la universidad, a través del sistema que estime, con el único fin de servir como fuente de comparación de cualquier otro trabajo que se presente.
Sistema de calificaciones
El sistema de calificación de todas las actividades didácticas es numérico del 0 a 10 con expresión de un decimal, al que se añade su correspondiente calificación cualitativa:
0 – 4.9: Suspenso (SU) 5.0 – 6.9: Aprobado (AP) 7.0 – 8.9: Notable (NT) 9.0 – 10: Sobresaliente (SB) Matrícula de honor (MH)
(RD 1125/2003, de 5 de septiembre, por lo que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en las titulaciones universitarias de carácter oficial y con validez en todo el territorio nacional).
La matrícula de honor se concede cuando el profesor lo considere oportuno en función de la excelencia de las actividades realizadas por el estudiante y las calificaciones obtenidas por el resto del grupo. No obstante, los criterios académicos de su concesión corresponden al departamento responsable de cada grado.