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Academic Year: 2020/21

436 - Bachelor's Degree in Industrial Engineering Technology

30018 - Fluid Machines and Installations

Teaching Plan Information

Academic Year:

2020/21

Subject:

30018 - Fluid Machines and Installations

Faculty / School:

110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura

Degree:

436 - Bachelor's Degree in Industrial Engineering Technology

ECTS:

6.0

Year:

Semester:

Second semester

Subject Type:

Compulsory

Module:

---

1. General information

1.1. Aims of the course

The subject and its expected results meet the following approaches and objectives:

The Hydraulic Machinery and Systems subject focuses on the calculation and design of fluid systems and its active elements: pumps and turbines.

The hydraulic design of a fluid machine consists in determining the best shape it must have to provide to / receive from the fluid the specified power. To this end the influence of the internal geometry of the machine in the fluid energy / machine interaction is described in a simplified one-dimensional theory.

The calculation of facilities requires the use of optimization with respect to specified criteria for the design of an energy-efficient installation. The optimization process will focus on pumping facilities that are the most common in industrial engineering practice.

1.2. Context and importance of this course in the degree

The subject of “Hydraulic Machinery and Systems” is an integral part of the group of compulsory subjects within the industrial branch. It is a subject of 6 credits ETCS taught in the second semester of the second year. It is a constituent material of a fundamental part of industrial engineering such as fluid transport and distribution, as well as the interaction of these with mobile and fixed elements in power generating machines.

1.3. Recommendations to take this course

It is advisable to have studied and understood properly the basic subject of Fluid Mechanics. There are concepts of this subject used extensively in the development of this one. It is desirable that students adopt a system of continuous study and frequently using tutorials with the teacher to resolve any doubts that will surely arise in the learning of the subject.

2. Learning goals

2.1. Competences

After taking the course, students will be more competent to ...

Apply the knowledge of fluid mechanics and the calculation, design and testing of systems and turbomachines.

Solve problems and make decisions with initiative, creativity and critical thinking.

Use the techniques, skills and tools of industrial engineering required in its practice.

Continuously learn and develop independent learning strategies.

2.2. Learning goals

The student, in order to pass this subject, should demonstrate the following

He/She understands the operation and applications of fluid machinery

She/He is capable of sizing a fluid machine subject to general technical specifications.

He/She has the ability to size a fluid installation.

He/She is able to apply efficiency criteria in the design of a facility.

She/he can design operating protocols of facilities based on criteria of efficiency, economy and reliability.

2.3. Importance of learning goals

Graduates in Industrial Engineering Technologies will face in their professional life many situations in which in one way or another will have to work with facilities using fluids. This subject is the key for them to be designed with basic criteria of energy efficiency.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

The student can choose between two ways of assessment: by means of a global exam or by means of partial exams.

1: Global exam

According to the exam schedule published by the school there will be two calls for the global exam. In both calls a comprehensive written test of the subject, which will account for 100% of the final grade will be held.

The overall written test will consist three parts

- Problem # 1 (30% of the final grade)

- Problem # 2 (30%)

- Theoretical and practical questions about:

Theory (30%)

Lab work (10%)

A minimum of 3 points out of 10 is required in each of the parts of the exam (Problem #1, Problem #2, Theory and Lab work) to qualify for the global average.

If a student has chosen to not do the scheduled laboratory work along the course, evaluation of this part will be done through a practical test in the laboratory. This test will replace the questions related to the lab work in the written exam, which will also result in 10% of the final grade. The student must obtain a minimum score of 3 out of 10 to average with the rest of the blocks.

2: Partial Exams

If so desired, the student can sit two partial exams. The first will be held midcourse and the second one together with the final examination of the first call. To follow this method of evaluation, the student must do all the laboratory sessions and submit the team works proposed during the course. The taking of these partial exams means that the first call of examination is used up.

If the first partial exam is not passed, the student cannot sit for the second one, but he must sit for the global exam. If the student passes the first partial exam, he may choose to sit only for the second partial exam or for the global exam on the first call.

The structure of the first partial exam is as follows:

- Problem (30% of the final score)

- Theory related questions and exercises (15%)

The structure of the the second test is as follows:

- Problem (30%)

- Theoretical and lab work related questions and exercises:

Theory (15%)

Lab work (7.5%)

A minimum of 3 points out of 10 is required in each of the parts of the exam (Problem #1, Problem #2, Theory and Lab work) to qualify for the global average.

The team works proposed during the course will account for 2.5% of the final grade.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

For the subject a learning process is designed based on the following:

1. Lectures, given to the entire group, in which the teacher will explain the theory of the subject and resolve problems relevant to the calculation of duct systems and the geometry of pumps/turbines.

2. Lab. These practices are highly recommended for a better understanding of the subject because elements described and calculated on the blackboard are seen in actual operation.

3. Tutorials related to any topic of the subject.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks:

Lectures. They are developed at the rate of four hours per week, to complete the 50 hours that we consider appropriate to complete the syllabus.

Lab practices. Five sessions will be held at two hours per session with groups of three / four students. Initially scheduled practices are:

Disassembling and selection of centrifugal pumps
Pump tests. Cavitation.
Fan tests
Measurement of losses in pipelines and other elements
Simulation of pumping facilities.

Study and personal work. This off-site part is valued at about 90 hours, necessary for the study of theory, problem-solving and reviewing of lab work.

Tutorship. Each teacher will publish a scheduled timetable to attend the students throughout the semester.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Module 0. Introduction. Types and operation of fluid machines. Classification of fluid machines.
Module 1. Review of principles. Energy exchange in turbomachinery. Powers, losses and efficiencies.
Module 2. Fundamental Theory of turbomachinery. Geometric and kinematic aspects of flow impeller.
Module 3. Theory 1-D of radial turbomachinery. Characteristic curves. Aerodynamic theory of axial machines and turbines.
Module 4. Dimensional analysis of turbomachinery. Modeling. Scale effects.
Module 5. Specific parameters.
Module 6. Operation of pumping and ventilation lines. Fluid distribution networks.
Module 7. Flow control in lines, pumping and ventilation.
Module 8. Cavitation. Effects of cavitation in turbomachinery. Dimensional analysis of cavitation.

4.4. Course planning and calendar

Lectures of theory and problems are given in the timetable established by the center, as well as the hours assigned to the lab work.

At the beginning of each course, dates and times of lectures will be found on the degree website, which can be found at:

http://titulaciones.unizar.es/

At the beginning of the course, students will also know the dates and locations of the necessary examinations in order to pass this subject.

4.5. Bibliography and recommended resources

Link:
http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=30018&year=2019

Curso Académico: 2020/21

436 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

30018 - Máquinas e instalaciones de fluidos

Información del Plan Docente

Año académico:

2020/21

Asignatura:

30018 - Máquinas e instalaciones de fluidos

Centro académico:

110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura

Titulación:

436 - Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Créditos:

6.0

Curso:

Periodo de impartición:

Segundo semestre

Clase de asignatura:

Obligatoria

Materia:

---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

La asignatura Máquinas e instalaciones de fluidos se centra en el cálculo y diseño de instalaciones de fluidos y sus elementos activos: bombas y turbinas.

El diseño hidráulico de una máquina de fluidos consiste en la determinación de la mejor forma constructiva que ésta debe tener para aportar/recibir al/del fluido la energía especificada. Para ello se describe con una teoría unidimensional simplificada la influencia de la geometría interna de la máquina en la energía de interacción fluido/máquina.

El cálculo de instalaciones requiere el empleo de criterios de optimización con respecto a criterios especificados que permitan el diseño de una instalación energéticamente eficiente. Se incidirá especialmente en instalaciones de bombeo que son las más habituales en la práctica de la ingeniería industrial.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura Máquinas e instalaciones de fluidos forma parte integrante del grupo de asignaturas obligatorias dentro de la rama industrial. Se trata de una asignatura de 6 créditos ETCS que se imparte en el segundo cuatrimestre de segundo curso. Es materia constituyente de una parte fundamental dentro de la ingeniería industrial como es el transporte y distribución de fluidos, así como la interacción de estos con los elementos móviles y fijos en máquinas de generación de energía.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Es recomendable haber cursado y entendido adecuadamente la asignatura de Mecánica de Fluidos del tercer cuatrimestre. Hay conceptos de dicha asignatura empleados con profusión en el desarrollo de la presente. Es conveniente que los estudiantes adopten un sistema de estudio continuado y que utilicen de manera frecuente las tutorías con el profesor para resolver aquellas dudas que de seguro surgirán en el aprendizaje de la materia.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para...

La aplicación de conocimientos de mecánica de fluidos y el cálculo, diseño y ensayo de sistemas y máquinas fluidomecánicas.

Resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico.

Usar las técnicas, habilidades y herramientas de la ingeniería industrial necesarias para la práctica de la misma.

Aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo

2.2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

Comprende el funcionamiento y aplicaciones de las máquinas de fluidos
Es capaz de dimensionar una máquina de fluidos sometida a unas especificaciones técnicas generales.
Tiene la capacidad de dimensionar una instalación de fluidos.
Aplica criterios de eficiencia en el diseño de una instalación.
Sabe diseñar protocolos de operación y explotación de instalaciones en base a criterios de eficiencia, economía y fiabilidad.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales se enfrentará en su vida profesional a múltiples situaciones en las que de una manera u otra tendrá que trabajar con instalaciones que trasiegan fluidos. Esta asignatura es la clave para que éstas sean diseñadas con criterios básicos de eficiencia energética.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluacion

El alumno puede escoger ser evaluado por evaluación continua o mediante prueba global.

1: Prueba global

Según el calendario de exámenes del centro habrá dos convocatorias. En ambas se realizará una prueba escrita global de toda la asignatura, que supondrá el 100% de la nota final.

La prueba escrita global constará tres partes

- Problema #1 (30% de la nota final)

- Problema #2 (30%)

- Cuestiones teórico-prácticas:

* Teoría (30%)

* Prácticas (10%)

Se exigirá un mínimo de 3 puntos sobre 10 en cada una de las partes del examen mencionadas arriba (Problema 1, Problema 2, Teoría y Prácticas) para poder promediar.

Si el alumno ha optado por no realizar las prácticas de laboratorio a lo largo del curso, la evaluación de las mismas se realizará mediante una prueba de carácter práctico en el laboratorio. Esta prueba sustituirá a la pregunta de prácticas en el examen escrito, por lo que supondrá también el 10% de la nota final. Será necesario obtener una nota mínima de 3 sobre 10 en esta prueba para poder promediar con el resto de los bloques.

2: Evaluación continua

Si lo desea, el alumno podrá presentarse a dos pruebas parciales. La primera se realizará a mitad del curso y la segunda coindiendo con examen final de la primera convocatoria. Para seguir este método de evaluación, el alumno deberá necesariamente realizar las prácticas de laboratorio y presentar los trabajos de asignatura que se propondrán durante el curso. Si ha superado la primera prueba parcial el alumno puede elegir presentarse a la segunda prueba parcial o al examen final.

Si la primera prueba parcial no es superada, el alumno no podrá presentarse a la segunda, debiendo presentarse a la prueba global. Si supera el primer examen parcial, podrán elegir entre presentarse a la segunda prueba parcial o a la prueba global en la primera convocatoria.

La estructura de la primera prueba parcial es:

- Problema (30% de la nota final)

- Cuestiones teórico-prácticas (15%)

Y la de la segunda prueba:

- Problema (30%)

- Cuestiones teórico-prácticas:

* Teoría (15%)

* Prácticas (7.5%)

De igual manera, se exigirá un mínimo de 3 puntos sobre un máximo de 10 en cada una de las partes de las pruebas parciales. Los trabajos de asignatura propuestos supondrán el 2.5% de la nota final.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

1. Clases magistrales, impartidas al grupo completo, en las que el profesor explicará la teoría de la asignatura y resolverá problemas relevantes para el cálculo de instalaciones y la determinación de la geometría de bombas/turbinas.

2. Prácticas de laboratorio. Estas prácticas son altísimamente recomendables para una mejor comprensión de la asignatura porque se ven en funcionamiento real elementos cuyo cálculo se realiza ‘en pizarra’.

3. Tutorías relacionadas con cualquier tema de la asignatura.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades:

Clases magistrales. Se desarrollarán a razón de cuatro horas semanales, hasta completar las 50 horas que consideramos oportuno dedicar para completar el temario planteado que se puede consultar en el epígrafe siguiente.

Prácticas de laboratorio. Se realizarán cinco sesiones a razón de dos horas por sesión con subgrupos de tres/cuatro personas. Las prácticas programadas inicialmente son:

1. Despiece y selección de bombas centrífugas

2. Ensayo de bombas. Cavitación

3. Ensayo de ventiladores

4. Pérdidas de carga

5. Simulación de instalaciones de bombeo

Estudio y trabajo personal. Esta parte no presencial se valora en unas 90 horas, necesarias para el estudio de teoría, resolución de problemas, revisión de guiones y elaboración de trabajos.

Tutorías. Cada profesor publicará un horario de atención a los estudiantes a lo largo del cuatrimestre.

4.3. Programa

Temario planteado

Tema 0. Introducción. Tipos y funcionamiento de las máquinas de fluidos. Clasificación de las máquinas de fluidos.

Tema 1. Revisión de principios. Intercambio de energía en turbomáquinas. Potencias, pérdidas y rendimientos.

Tema 2. Teoría fundamental de turbomáquinas. Aspectos geométricos y cinemáticos del flujo en rodete.

Tema 3. Teoría 1-D de turbomáquinas radiales. Curvas características. Teoría aerodinámica de máquinas axiales y aeroturbinas.

Tema 4. Teoría de semejanza en turbomáquinas. Modelización. Efectos de escala.

Tema 5. Parámetros específicos.

Tema 6. Funcionamiento de líneas de bombeo y ventilación. Redes de distribución de fluidos.

Tema 7. Regulación de caudal en líneas de bombeo y ventilación.

Tema 8. Cavitación. Efectos de la cavitación en turbomáquinas. Semejanza en cavitación.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las clases magistrales de teoría y problemas se imparten en el horario establecido por el centro, así como las horas asignadas a las prácticas.

Al comienzo de cada curso las fechas y horas de impartición se encontrarán en la página web del Grado, que se puede encontrar en:

http://titulaciones.unizar.es/

Asimismo los alumnos dispondrán al principio de curso de las fechas y lugares de los exámenes necesarios para superar esta materia.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

La bibliografía de la asignatura se podrá consultar en este enlace:
http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=30018&year=2019