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Academic Year/course: 2023/24

430 - Bachelor's Degree in Electrical Engineering

29625 - Fluid Mechanics


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
29625 - Fluid Mechanics
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
430 - Bachelor's Degree in Electrical Engineering
ECTS:
6.0
Year:
3
Semester:
Second semester
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

1. General Information

The objective of the Fluid Mechanics subject is to train the student in its fundamentals and applications, and especially in those that are relevant to the degree. These approaches and objectives are aligned with some of those of the Sustainable Development Goals, SDGs, of the 2030 Agenda (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/) and certain goals, so that the acquisition of the learning results of the subject provides training and competence to the student to contribute to some extent to their achievement:

  • Goal 6. Ensure the Availability and Sustainable Management of Water and Sanitation for All.
    • Target 6.4. By 2030, significantly increase the efficient use of water resources in all sectors and ensure the sustainability of freshwater abstraction and supply to address water scarcity and significantly reduce the number of people suffering from water scarcity.
  • Goal 8. Promote sustained, inclusive and sustainable economic growth, full and productive employment and decent work for all.
    • Target 8.2. Achieve higher levels of economic productivity through diversification, technological upgrading and innovation, including by focusing on high value-added and labor-intensivesectors.
  • Goal 9. Industry, Innovation and Infrastructure.
    • Target 9.5. Increase scientific research and improve the technological capacity of industrial sectors of all countries, particularly developing countries, including by fostering innovation and significantly increasing, by 2030, the number of people working in research and development per million inhabitants and public and private sector expenditures on research and development.
  • Goal 11. Making cities and human settlements inclusive, safe, resilient and sustainable.
    • Target 11.5. By 2030, significantly reduce the number of deaths caused by disasters, including water-related disasters, and the number of people affected by disasters, and significantly reduce direct economic losses caused by disasters compared to global gross domestic product, with particular emphasis on protecting the poor and people in vulnerable situations.

2. Learning results

The student, in order to pass this subject, must demonstrate the following results.

 

1) Know how to describe a flow by means of its characteristic lines.

2) Interpret the physical meaning of conservation equations.

3) Know how to balance mass, forces, angular momentum and energy over control volumes.

4) Employ dimensional analysis techniques to design experiments and order-of-magnitude analysis to simplify problems.

5) Know the characteristics of the main flows of interest in engineering (external aerodynamics, duct flow, channel flow, boundary layer flow).

6) Know the principles of operation and the operation of basic instruments for measuring pressure, flow, velocity and  viscosity.

7) Analyze and calculates pipe networks for fluid conduction. Apply Kirchhoff's laws for the solution, and respect the Darcy-Weisbach equation to achieve a proper final solution.

Importance of learning results

The student acquires basic knowledge about the behavior of fluids, and about the most relevant applications for their degree.

The student is able to make transcendental analogies to relate and apply knowledge of electrical circuits with the knowledge about the calculation of hydraulic circuits.

3. Syllabus

The program includes the study of the following topics:.

 

1. Introduction. Historical background and development of Fluid Mechanics.

2. Kinematics. Fluid flow description lines.

3. Forces in fluids. The stress tensor and its physical interpretation.

4. Fluidostatics. Rest.

5. Fundamental equations of Fluid Mechanics. Integral and differential equations.

6. Basic applications: laminar, unidirectional, and ideal fluid flow.

7. Dimensional analysis and similarity.

8. Fluid Instrumentation.

9.  Duct flow. Linear losses and singular losses. Simple Fluid Networks.

10.  Boundary layer and aerodynamics.

4. Academic activities

Planning of academic activities for the correct learning of the subject, and calendar of key dates.

Schedule of classroom sessions and presentation of works.

The theory and problem classes, as well as the practical sessions in the laboratory, are given according to the schedule established by the Center. The schedule for the latter will be announced at the beginning of the school year.

The professors' tutoring schedule is posted in their offices and in the Digital Teaching Ring.

The rest of the activities will be planned during the term, and will be announced well in advance in the Digital Ring.

The subject is composed of theory, problems, and practical and case studies.

  • Theory and its application to problem solving are taught in the classroom. Each student receives a total of 3 hours per week, of which, the problem sessions will be done once the conceptsrequired for their correct analysis, reasoning and solution.
  • There are a total of 10 hours of practice. At the end of each practical, the experimental data obtained are reviewed, and emphasizes on the correct analysis of the data to relate them to the theory seen in class. The student should bring a complementary, individual, and answer a series of questions that will allow him/her to confirm their knowledge.

Schedules are determined by the Center.

5. Assessment system

Type of tests and their value on the final grade, and assessment criteria for each test.

The student must demonstrate that they have  achieved the expected learning results by means of the assessment activities.

1) Continuous assessment.

Students who opt for continuous assessment must pass 3 (three) exams, divided into three sections each:

1. Theory, with (approximately) 3 questions that can be purely theory or a brief practical explanation;

2. Two practical problems that demonstrate ability to apply the knowledge acquired;

3. Laboratory practices, with about 2 questions related to the practices carried out so far.

 

The final grade of the subject, in continuous assessment, is calculated as follows:

Final_grade=0.25*(average theory)+0.6*(average problems)+0.15*practicals


Curso Académico: 2023/24

430 - Graduado en Ingeniería Eléctrica

29625 - Mecánica de fluidos


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
29625 - Mecánica de fluidos
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
430 - Graduado en Ingeniería Eléctrica
Créditos:
6.0
Curso:
3
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

El objetivo de la asignatura de Mecánica de Fluidos es formar al alumno en sus fundamentos y aplicaiones, y en especial en aquéllos que son relevantes para la titulación. Estos planteamientos y objetivos están alineados con algunos de los de los Objetivos de Desarrollo Sostenible, ODS, de la Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), y determinadas metas concretas, de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia al estudiante para contribuir en cierta medida a su logro:

  • Objetivo 6. Garantizar la disponibilidad de agua y su gestión sostenible y el saneamiento para todos.
    • Meta 6.4. De aquí a 2030, aumentar considerablemente el uso eficiente de los recursos hídricos en todos los sectores y asegurar la sostenibilidad de la extracción y el abastecimiento de agua dulce para hacer frente a la escasez de agua y reducir considerablemente el número de personas que sufren falta de agua.
  • Objetivo 8. Promover el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo pleno y productivo y el trabajo decente para todo.
    • Meta 8.2. Lograr niveles más elevados de productividad económica mediante la diversificación, la modernización tecnológica y la innoación, entre otras cosas centrándose en los sectores con gran valor añadido y un uso intensivo de la mano de obra.
  • Objetivo 9. Industria, innovación e infraestructuras.
    • Meta 9.5. Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales de todos los países, en particular los países en desarrollo, entre otras cosas fomentando la innovación y aumentando considerablemente, de aquí a 2030, el número de personas que trabajan en investigación y desarrollo por millón de habitantes y los gastos de los sectores público y privado en investigación y desarrollo.
  • Objetivo 11. Lograr que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles.
    • Meta 11.5. De aquí a 2030, reducir significativamente el número de muertes causadas por los desastres, incluidos los relacionados con el agua, y de personas afectadas por ellos, y reducir considerablemente las pérdidas económicas directas provocadas por los desastres en comparación con el producto interno bruto mundial, haciendo especial hincapié en la protección de los pobres y las personas en situaciones de vulnerabilidad.

2. Resultados de aprendizaje

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

1) Sabe describir un flujo mediante sus líneas características.

2) Interpreta el sentido físico de las ecuaciones de conservación.

3) Sabe hacer balances de masa, fuerzas, momento angular y energía sobre volúmenes de control.

4) Emplea técnicas del análisis dimensional para diseñar experimentos y de análisis de órdenes de magnitud para simplificar problemas.

5) Conoce las características de los principales flujos de interés en ingeniería (aerodinámica externa, flujo en conductos, flujo en canales, flujo en capa límite).

6) Conoce los principios de funcionamiento y la operación de los instrumentos básicos para medir presión, caudal, velocidad y viscosidad.

6) Análiza y calcula redes de tuberías para conducción de fluidos. Aplica las leyes de Kirchhoff para la solución, y respetar la ecuación de Darcy-Weisbach para lograr una solución final adecuada.

Importancia de los resultados de aprendizaje.

El alumno adquiere conocimientos básicos sobre el comportamiento de los fluidos, y sobre las aplicaciones más relevantes para su titulación.

El alumno es capaz de hacer analogías trascendentes para relacionar y aplicar conocimientos de circuitos eléctricos con los conocimientos sobre el cálculo de circuitos hidráulicos.

 

3. Programa de la asignatura

El programa contempla el estudio de los siguientes temas:.

  1. Introducción. Antecedentes históricos y desarrollo de la Mecánica de Fluidos.
  2. Cinemática. Líneas de descripción del flujo de fluidos.
  3. Fuerzas en fluidos. El tensor de esfuerzos y su interpretación física.
  4. Fluidostática. El reposo.
  5. Ecuaciones fundamentales de la Mecánica de Fluidos. Ecuaciones integrales y diferenciales.
  6. Aplicaciones básicas: flujos laminares, unidireccionales, y flujo de fluido ideal.
  7. Análisis dimensional y semejanza.
  8. Instrumentación para Fluidos.
  9. Flujo en conductos. Pérdidas lineales y pérdidas singulares. Redes sencillas de Fluidos.
  10. Capa límite y aerodinámica.

4. Actividades académicas

Planificación de las actividades académicas para el correcto aprendizaje de la asignatura, y calendario de fechas clave.

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

Las clases de teoría y de problemas, y las sesiones de prácticas en el laboratorio se imparten según horario establecido por el Centro. El calendario de las últimas se anunciará a principios de curso.

El horario de tutorías de los profesores está expuesto en sus despachos y en el Anillo Digital Docente.

El resto de actividades se planificará durante el curso, y se darán a conocer con la suficiente antelación en el Anillo Digital.

La asignatura se compone de teoría, problemas, y prácticas y casos prácticos.

  • La teoría y su aplicación para la resolución de problemas se imparten en el aula de clase. Cada alumno recibe un total de 3 horas por semana, de las cuales, las sesiones de problemas  se realizarán una vez vistos los conceptos requeridos para su correcto análisis, razonamiento y solución.
  • Hay un total de 10 horas de prácticas. Al final de cada práctica se revisan los datos experimentales obtenidos, y se enfatiza sobre el correcto análisis de los mismos para relacionarlos con la teoría vista en clase. El alumno deberá realizar trajo complementario, individual, y contestar una serie de preguntas que le permitan confirmar sus conocimientos.

Los horarios son los determinados por el Centro.

5. Sistema de evaluación

Tipo de Pruebas y su valor sobre 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.

1) Evaluación continua:

Los alumnos que opten por la evaluación continua deberá aprobar 3 (tres) exámenes, divididos en tres apartados cada uno:

  1. Teoría, con (aproximadamente) 3 cuestiones que pueden ser puramente de teoría o una breve explicación práctica;
  2. Dos problemas prácticos que demuestren habilidad para aplicar los conocimientos adquiridos;
  3. Prácticas de laboratorio, con  alrededor de 2 cuestiones relacionadas con las prácticas realizadas hasta el momento.

La nota final de la asignatura, en evaluación continua, se calcula como:

Nota_final=0.25*(promedio de teoría)+0.6*(promedio de problemas)+0.15*prácticas

Los alumnos que no superen esta evaluación continua, o que no deseen realizarla, deberán presentarse a la prueba final, global.

2) Prueba globa:

La asignatura se evalúa mediante un examen, que se compone de tres partes:

  1. Teoría, con (aproximadamente) 8 cuestiones que pueden ser puramente de teoría o una breve explicación práctica;
  2. Problemas, con aproximadamente cuatro ejercicios prácticos con lo que deberá demostrar su habilidad para aplicar los conocimientos adquiridos de todo el temario;
  3. Prácticas, con 6 cuestiones relacionadas con cada una de las prácticas realizadas, y que permitan conocer el entendimiento de cada una y el trabajo personalizado realizado por cada alumno.

La nota final de la asignatura, para los alumnos que opten por la prueba global, se calcula de la misma manera:

Nota_final=0.3*teoría+0.6*problemas+0.1*prácticas