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Academic Year/course: 2019/20

435 - Bachelor's Degree in Chemical Engineering

29917 - Fluid Mechanics


Syllabus Information

Academic Year:
2019/20
Subject:
29917 - Fluid Mechanics
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
435 - Bachelor's Degree in Chemical Engineering
ECTS:
6.0
Year:
2
Semester:
Second semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

There are two learning methodologies: (1) learning in the class or in the lab supervised by the teacher (2)  individual learning out of the class.

There will be three types of supervised learning activities: (1) big group classes (2) reduced group classes (half of the group) and (3) lab sessions (four groups of three students each).

In each context, the most suited tools will be used to increase the performance of the learning activities.

On the other hand, the student will have to review some readings and videos to supplement his learning outside the class. Besides, the student will have to reply to some questions every week.

In addition, the student will be able to contact the teacher individually to solve specific problems.

4.2. Learning tasks

Big group classes

Each session will be divided into three parts:

  1. Brief lecture to give an overview of the main concepts.
  2. The students solve an example of the lecture.
  3. The example is solved in front of the class and some debate is carried out.

Small group classes

Each session will last for one hour.

  • The teacher chooses two exercises.
  • The students solve these problems in pairs.
  • The teacher walks around the class and replies to questions.
  • Finally, the solution is discussed.

Lab sessions

There will be five lab sessions within the term, each one lasting two hours.

In each session, there will be four groups of three students each.

In this context, the teacher will have a wonderful opportunity to explain the most relevant topics of Fluid Mechanics.

Student individual work

The student will have to carry out and submit some short exercises every week. This will encourage the student to keep up the attention on the course throughout the whole term.

On the other hand, to improve communications and autonomous-learning skills, a small project will be carried out in groups involving two more courses from the same term ("Materials Engineering" and "Mechanics"). In this project, the methodology "Problem Based Learning" will be employed. 

Clinical tutorials

The teacher will be available to discuss the doubts with the students individually.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics: 

  1. Introduction
  2. Kinematics
  3. Statics of fluids
  4. Conservation equations
  5. Dimensional Analysis and Similarity
  6. Dimensionless equations
  7. Unidirectional flow of viscous fluids
  8. Ideal fluids flow
  9. Boundary layer
  10. Open channel flow
  11. Lubrication

4.4. Course planning and calendar

    Full group class Small group  
Week   Lecture Individual work Assessment Exercises Lab
1 Introduction. Kinematics 0.67 0.67 0.67 1  
2 Statics of Fluids 0.67 0.67 0.67 1  
3 Conservation equations 0.67 0.67 0.67 1 2
4 Conservation equations 0.67 0.67 0.67 1  
5 Dimensional analysis 0.67 0.67 0.67 1 2
6 Dimensional analysis 0.67 0.67 0.67 1  
7 Unidirectional flow of viscous fluids 0.67 0.67 0.67 1  
8 Unidirectional flow of viscous fluids 0.67 0.67 0.67 1 2
9 Flow of ideal fluids 0.67 0.67 0.67 1  
10 Flow of ideal fluids 0.67 0.67 0.67 1 2
11 Boundary layer 0.67 0.67 0.67 1  
12 Boundary layer 0.67 0.67 0.67 1 2
13 Open channel flow. Lubrication 0.67 0.67 0.67 1  
14 Review 0.67 0.67 0.67 1  
  TOTAL 9.30 9.30 9.30 14 10

 

4.5. Bibliography and recommended resources

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=29917&year=2019


Curso Académico: 2019/20

435 - Graduado en Ingeniería Química

29917 - Mecánica de fluidos


Información del Plan Docente

Año académico:
2019/20
Asignatura:
29917 - Mecánica de fluidos
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
435 - Graduado en Ingeniería Química
Créditos:
6.0
Curso:
2
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:

El objetivo de la asignatura Mecánica de Fluidos, ubicada en el primer cuatrimestre del 2º curso de grado es proporcionar al Graduado en Ingeniería Química el conocimiento y las habilidades relacionadas con los fundamentos de la mecánica de fluidos al servicio de la Ingeniería. Dado su carácter generalista el programa es amplio y atiende principalmente a aspectos básicos que proporcionarán al alumno sólidas bases y rigor técnico-científico.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura Mecánica de Fluidos corresponde al módulo de Formación común de la rama industrial y se imparte en el segundo cuatrimestre del segundo curso. En esta asignatura los alumnos reciben todos los fundamentos físicos de la mecánica de fluidos para poder afrontar otras asignaturas de tecnología específicad de química industrial y asignaturas optativas.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Son recomendables conocimientos previos de Física y Matemáticas. En particular, es necesario el conocimiento de: el origen y significado de fuerzas y momentos; propiedades de y operaciones con vectores y matrices, cálculo de derivadas (totales y parciales) e integrales (definidas e indefinidas); de operadores diferenciales como el operador vectorial nabla en sus diferentes formas y familiaridad con el significado físico y la manipulación de ecuaciones diferenciales e integrales. El estudio y trabajo continuado son fundamentales para la adquisición estructurada del conocimiento y superación de esta asignatura. Para orientarle en el aprendizaje y ayudarle a resolver sus dudas, el estudiante cuenta con la asesoría del profesor, tanto durante las clases como, especialmente, en las horas de tutoría específicamente destinadas a ello.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

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

Competencias genéricas:

  • C04 - Capacidad para resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico.
  • C07 - Capacidad para usar las técnicas, habilidades y herramientas de la Ingeniería Industrial necesarias para la práctica de la misma.
  • C11 - Capacidad para aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo.

Competencias específicas:

  • C19 - 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.

2.2. Resultados de aprendizaje

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

  • Sabe describir un flujo mediante sus líneas características.
  • Interpreta el sentido físico de las ecuaciones de conservación.
  • Sabe hacer balances de masa, fuerzas, momento angular y energía sobre volúmenes de control.
  • Emplea técnicas del análisis dimensional para diseñar experimentos y de análisis de órdenes de magnitud para simplificar problemas.
  • Conoce las características de los principales flujos de interés en ingeniería (aerodinámica externa, flujo en conductos, flujo en canales, flujo en capa límite, flujo en láminas delgadas).
  • Conoce los principios de funcionamiento y la operación de los instrumentos básicos para medir presión, caudal, velocidad y viscosidad.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje de la asignatura son fundamentales porque proporcionan al alumno un conocimiento básico y las herramientas metodológicas necesarias para interpretar y resolver problemas en las tecnologías en las que la Mecánica de Fluidos juega un papel. A su vez, son el punto de partida para otras asignaturas del Grado, como Fluidotecnia (3º curso) y Diseño de Instalaciones de Fluidos (4º curso).

3. Evaluación

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

Opción 1 (Evaluación continua):

  • Para aprobar, es obligatorio:

    • Entregar (en el plazo) al menos el 80% de los entregables semanales.

    • Superar todos los conocimientos imperdonables (examen sin libros).

    • Asistir todas las prácticas de laboratorio.

  • Cálculo del promedio: 15% laboratorio + 10% opinión del profesor + 65% conocimientos imperdonables + 10% trabajo "Aprendizaje Basado en Problemas".

Opción 2 (Evaluación global):

Aquellos alumnos que no quieran seguir la evaluación de la opción 1, pueden optar por presentarse al examen de convocatoria (100% de la nota final) de similares características que el examen de "conocimientos imperdonables" de la opción 1.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje se desarrollará en dos contextos: (1) en clase/laboratorio supervisado por el profesor y (2) fuera de clase y de forma autónoma.

Habrá tres tipos de sesiones presenciales: (1) clases de grupo grande (2) clases de grupo reducido (la mitad de los matriculados) (3) clases de laboratorio (4 grupos de 3 alumnos cada uno).

En cada contexto se emplearán las herramientas adecuadas para conseguir un mayor rendimiento del aprendizaje.

Por otro lado, el alumno deberá revisar una serie de lecturas/vídeos al alumno para complementar su formación fuera de la clase. Asímismo, deberá responder semanalmente a una serie de preguntas sobre este material adicional.

Adicionalmente, el alumno podrá contactar al profesor mediante las tutorías para resolver sus dudas de forma personalizada.

4.2. Actividades de aprendizaje

Actividades con la clase completa

 Cada sesión de clase (1h) se dividirá en tres partes:

  1. Exposición teórica de los conceptos.
  2. Realización de un ejercicio breve sobre el tema explicado.
  3. Autocorrección del ejercicio y resolución de dudas.

Actividades con un grupo reducido

Estas sesiones duran 1h.

  • El profesor selecciona un par de problemas.
  • Los alumnos hacen estos problemas en parejas.
  • El profesor pasea por las mesas y resuelve dudas.
  • Finalmente se pone en común la solución.

Prácticas de laboratorio

A lo largo del cuatrimestre se realizan cinco prácticas de laboratorio de dos horas de duración cada una.

En cada sesión se formarán cuatro grupos de tres alumnos.

En este contexto, el profesor tendrá una oportunidad excelente de explicar los fenómenos de la Mecánica de Fluidos.

Trabajo personal del alumno

El alumno deberá entregar semanalmente una serie de ejercicios breves propuestos por el profesor. Esto servirá de aliciente para que el alumno mantenga el ritmo de estudio durante todo el cuatrimestre.

Por otro lado, para potenciar la comunicación y el aprendizaje autónomo, se desarrollará un trabajo en grupos que podrá implicar a otras asignaturas del mismo cuatrimestre de la titulación (Sistemas Automáticos, Ingeniería de Materiales y Mecánica). En este trabajo se utilizará la metodología de "Aprendizaje Basado en Problemas".

Tutorías

El profesor estará a disposición del alumno para resolver dudas de forma personalizada.

4.3. Programa

  1. Introducción
  2. Cinemática
  3. Fluidostática
  4. Ecuaciones integrales de conservación
  5. Análisis dimensional y semejanza
  6. Adimensionalización de ecuaciones
  7. Flujos unidireccionales de fluidos viscosos 
  8. Flujo de fluidos ideales 
  9. Capa límite
  10. Flujo en canales abiertos
  11. Lubricación

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

 

    Clase completa Grupos pequeños  
Semana   Explicación Trabajo individual Evaluación Problemas Laboratorio
1 Introducción y Cinemática 0.67 0.67 0.67 1  
2 Fluidostática 0.67 0.67 0.67 1  
3 Ecuaciones integrales 0.67 0.67 0.67 1 2
4 Ecuaciones integrales 0.67 0.67 0.67 1  
5 Análisis Dimensional 0.67 0.67 0.67 1 2
6 Adimensionalización Ecuaciones 0.67 0.67 0.67 1  
7 Flujo de fluidos viscosos 0.67 0.67 0.67 1  
8 Flujo de fluidos viscosos 0.67 0.67 0.67 1 2
9 Flujo de fluidos ideales 0.67 0.67 0.67 1  
10 Flujo de fluidos ideales 0.67 0.67 0.67 1 2
11 Capa límite 0.67 0.67 0.67 1  
12 Capa límite 0.67 0.67 0.67 1 2
13 Flujo en canales abiertos. Lubricación 0.67 0.67 0.67 1  
14 REPASO 0.67 0.67 0.67 1  
  TOTAL 9.30 9.30 9.30 14 1

 

Las fechas de inicio y finalización de la asignatura y las horas concretas de impartición se podrán encontrar en la página web de la EINA.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://biblos.unizar.es/br/br_citas.php?codigo=29917&year=2019