Gestión Académica

La asignatura de Máquinas y Sistemas Fluidomecánicos, enmarcada dentro de los créditos obligatorios de la materia de Energía y Medio Ambiente, común al módulo de tecnologías mecánicas del Plan de Estudios de Grado en Ingeniería Mecánica, es una asignatura de 6 créditos ECTS con una orientación claramente tecnológica. La asignatura se plantea como una materia de tercer curso cuyo objetivo es proporcionar al alumno el conocimiento de los principios de funcionamiento y aplicaciones de las máquinas de fluidos e introducirles en las tecnologías de transporte de fluidos, transmisión de potencia, propulsión, conversión energética y otras aplicaciones de la ingeniería de fluidos.

Dispone de un 40% de presencialidad teórica, esto es, 28 horas de clases de teoría a las que hay que sumar las horas destinadas a seminarios (14 horas), así como las horas de prácticas de laboratorio y simulación numérica (14 horas).

A pesar del carácter tecnológico de la asignatura, también en este caso es pertinente dar un cierto enfoque fundamental a los contenidos, que facilite su desarrollo en el mayor rango posible de aplicaciones prácticas. Particularmente frecuente y relevante es el papel de los fluidos en muchos procesos tecnológicos de transferencia energética, en los que precisamente un fluido actúa como receptor o proveedor de energía mecánica a través de la acción de una determinada máquina. Con el enfoque indicado, la asignatura de Máquinas y Sistemas Fluidomecánicos bien se puede considerar como una continuación directa de la asignatura de Mecánica de Fluidos, de la que obviamente necesita sus principios básicos.

Por lo tanto, al acabar de cursar la asignatura, el alumno debe dominar los siguientes contenidos:

• Conceptos básicos de los tipos de sistemas fluidodinámicos y aplicación de los mismos.
• Principios de transferencia de energía en sistemas de transporte de fluidos y en sistemas de potencia.
• Tipología, diseño y características fundamentales de las máquinas de fluidos.
• Conocimiento de la aplicación de las técnicas de semejanza en las turbomáquinas.
• Identificación de los fenómenos limitadores del funcionamiento de las máquinas.
• Relación entre la energía gestionada por las máquinas y los niveles energéticos de los circuitos en los que operan.
• Conocimientos de tecnologías oleohidráulicas y neumáticas.
• Metodologías de análisis y experimentación en la Ingeniería de Fluidos.

Sería muy recomendable que los alumnos hubieran superado la asignatura de Mecánica de Fluidos con el objeto de haber adquirido las destrezas necesarias para aplicar los contenidos básicos en un ámbito tecnológico. En particular, se considera recomendable disponer de:

• Conocimiento de las ecuaciones fundamentales que rigen el movimiento de los fluidos.
• Conceptos de capa límite, flujo potencial y ecuación de energía.
• Flujo viscoso en conductos y turbulencia.
• Fenómenos no estacionarios.
• Semejanza dimensional y teoría de modelos.

Se pretende que los estudiantes adquieran las competencias generales CG1 a CG12 y CG14 a CG15 recogidas en la Memoria de Verificación del Grado.

Las competencias específicas que se deben afianzar con esta asignatura comprenden las competencias CC2 y CM3, en especial la de adquirir "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". Además se debe adquirir la competencia tipificada como CM6 en la memoria de verificación del Grado, expresada como el “conocimiento aplicado de los fundamentos de los sistemas y máquinas fluidomecánicas”. Al finalizar el curso, estas competencias se deben concretar en unos resultados de aprendizaje. De forma más concreta, se destacan:

• Comprender y aplicar los fundamentos de los sistemas y máquinas fluidomecánicas (RFM-1).
• Realizar medidas de variables fluidomecánicas y ensayos de prestaciones de máquinas de fluidos (RFM-2).
• Diseñar, calcular, proyectar y operar sistemas de transporte de fluidos (RFM-3).
• Modelizar, analizar y optimizar el funcionamiento de sistemas y máquinas fluidomecánicos (RFM-4).
• Manejar especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento relacionadas con las máquinas y sistemas fluidomecánicos (RFM-5).

La asignatura comprende 150 horas de trabajo personal del alumno, de las cuales 60 horas son de trabajo presencial (clases expositivas, prácticas de laboratorio, tutorías grupales y sesiones de evaluación) y 90 horas de trabajo no presencial (uso del Campus Virtual y trabajos individuales). Los contenidos de la asignatura se estructuran en cinco bloques o unidades didácticas:

1. Introducción a las máquinas y sistemas de fluidos

2. Principios generales de transferencia de energía en máquinas de desplazamiento positivo

          - Tipos de máquinas
          - Nociones básicas de oleohidráulica y neumática industrial

3. Principios generales de transferencia de energía en turbomáquinas

          - Ecuación de Euler de las turbomáquinas
          - Transferencia de energía. Rendimientos
          - Tipologías geométricas
          - Máquinas generadoras: bombas, ventiladores y compresores

4. Sistemas de bombeo y ventilación

          - Curvas características y punto de diseño
          - Acoplamiento a circuitos
          - Regulación y control
          - Semejanza
          - Cavitación
          - Esfuerzos estáticos y dinámicos

5. Turbinas hidráulicas y eólicas

          - Centrales Hidráulicas
          - Turbinas Pelton, Francis y Kaplan
          - Aerogeneradores y parques eólicos

Orientación profesional:

Esta asignatura proporciona los conocimientos y competencias básicas para el diseño, evaluación y explotación de sistemas y maquinarias en las que los fluidos realizan intercambios energéticos. Tiene una orientación de marcado carácter práctico y con acomodo en las labores diarias de muchas empresas de ingeniería dedicadas al sector de la energía, el suministro y abastecimiento de líquidos y gases, la generación de energía, el transporte o la transformación en procesos industriales. También es de aplicación en labores de diseño de equipos y mantenimiento de instalaciones. 

Compromiso con el medio ambiente:

La asignatura presenta una íntima relación con conceptos actuales tales como sostenibilidad, responsabilidad social para con el Medio Ambiente o transición ecológica. En particular, ser tratan en profundidad temas relacionados con el ahorro y la eficiencia energética de instalaciones, sistemas de bombeo o maquinaria fluidomecánica y se abordan en detalle las principales tecnologías de generación de energía renovable, tales como turbinas eólicas e hidráulicas.

La distribución de la asignatura contempla 60 horas presenciales frente a 90 horas no presenciales.  Se han considerado 2 horas semanales de clases teóricas durante las 14 semanas que dura el semestre, de modo que se puedan contabilizar las 28 horas de clases magistrales estipuladas. También se introducen 14 horas de sesiones de prácticas de aula (7 sesiones de 2 horas cada una), así como 14 horas de prácticas de laboratorio y simulación.

La metodología de trabajo se puede estructurar en cuatro apartados diferentes: aprendizaje en grupo con el profesor, estudio individual, seminarios y trabajos en prácticas, y la nota final será acorde al correcto desarrollo de estos apartados.

De forma excepcional, si las circunstancias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial. En ese caso, se informará a los alumnos de los cambios efectuados.

Para las pruebas ordinarias, la calificación final de la asignatura es una media ponderada entre la nota del examen y la nota correspondiente a otras actividades realizadas por el alumnado. El examen supone un 70% de dicha calificación final, mientras que las actividades suponen el 30% restante (que podrán corresponder a prácticas de laboratorio y a otras actividades como realización de cuestionarios, participación en foros de discusión, visionado o lectura de material adicional, resolución y entrega de problemas propuestos, entrega de trabajos, etc.). Dentro de ese 30% de prácticas de laboratorio y de otras actividades, se reserva un tercio de la nota para calificar la participación activa del alumnado.

Para aprobar la asignatura se establece una nota mínima de 4.0 puntos sobre 10 en el examen; si la calificación del examen es inferior a 4.0 puntos la asignatura se considera suspensa, independientemente de la calificación obtenida en las actividades, de tal forma que la ponderación final de la nota del examen con el resto de actividades se limitará a un máximo de 4.0 puntos. La nota obtenida, tanto en las prácticas como en el resto de actividades durante un curso académico es válida únicamente para las convocatorias oficiales de dicho curso académico.

Para las pruebas extraordinarias, si el alumnado no ha realizado ninguna actividad complementaria, el examen será la única prueba a realizar y se ponderará (al igual que en las pruebas ordinarias) en un 70%. Es decir, la máxima nota a la que puede optar el alumnado que no realice ninguna actividad complementaria será de 7.0 puntos (sobre 10).

La prueba de evaluación diferenciada, en el caso de que así se solicite, consistirá en un único examen escrito sobre 10 puntos que se ponderará sobre un 100% de la nota final. Dicho examen podrá incluir preguntas acerca de las prácticas de laboratorio y del resto de actividades desarrolladas durante el curso.

Además, se tendrá especialmente en cuenta a la hora de calificar, tanto los exámenes como las actividades en que proceda:

• Orden, limpieza y presentación general.
• Redacción adecuada y ausencia de faltas de ortografía.
• Claridad, estructura lógica y nivel de detalle de la resolución.
• Uso de unidades adecuadas. Se considerará especialmente grave el uso de unidades incorrectas que no mantengan la coherencia dimensional de las ecuaciones.
• Validez de los resultados, sin que estos sean disparatados o físicamente imposibles.

Habitualmente el examen será escrito y presencial. Si las circunstancias lo requieren, dicho examen se podrá sustituir por un examen no presencial, manteniéndose las mismas puntuaciones y requerimientos globales de la asignatura. En ese caso, se informará a los alumnos de los cambios efectuados.

Libros de referencia:

• Blanco, E.; Velarde, S.; Fernández, J.; 1994, “Sistemas de Bombeo”; Universidad de Oviedo.
• González, J., Ballesteros, R., Parrondo, J.L.; 2005; “Problemas de oleohidráulica y neumática”; Servicio de Publicaciones de la Universidad de Oviedo (EdiUno).
• Lecuona, A.; Noguiera, J.I; 2000, “Turbomáquinas”; Ed. Ariel.

Libros de texto complementarios:

• Blanco, E.; Ballesteros, R.; 1994; “Análisis de incertidumbre en Mecánica de Fluidos”; Universidad de Oviedo.
• Brennen, C.E.; 1994; “Hydrodinamics of Pumps”; ETI-Oxford.
• Dixon, S.L.; 1981; “Termodinámica de las turbomáquinas”; Dossat.
• Horlock; 1985; "Axial Flow Compressors", Krieger.
• Karassik, I.; 1983; “Bombas centrífugas. Selección, operación y mantenimiento”, CECSA.
• Labonville, R.; 1991; “Circuits Hydrauliques”, Ecole Politechnique du Montreal.
• Lakshminarayana, B.; 1996; “Fluid Dynamics and Heat Transfer of Turbomachinery”, Wiley.
• McKenzie, A.B.; 1997; “Axial flow fans and compressors”, Ashgate.