La Mecánica de Fluidos es una materia fascinante y excitante, con una gran cantidad de aplicaciones prácticas que van desde el flujo de la sangre en los capilares hasta el movimiento de los aviones o la propulsión de las naves espaciales.



La Mecánica de Fluidos ha tenido una importancia relevante a lo largo de la Historia. Hay que tener en cuenta que la vida sobre la Tierra descansa sobre el soporte de fluidos como el agua y el aire. Los fenómenos relacionados con la Mecánica de Fluidos están presentes, por ejemplo, con el movimiento de las nubes en la atmósfera, el vuelo de los pájaros, el flujo de agua en los ríos, etc. Otros aspectos de nuestra vida relacionados con la Mecánica de Fluidos son el flujo en tuberías y en canales, el movimiento del aire y de la sangre en el cuerpo, la resistencia al movimiento de un objeto producida por el aire, las cargas del viento sobre edificios, el movimiento de proyectiles, chorros, ondas de choque producidas por los aviones, lubricación, combustión, irrigación… En meteorología, hidrología y oceanografía es básico el estudio de los fluidos porque, tanto la atmósfera como los océanos, son fluidos. En aeronáutica es necesario su estudio para el diseño de motores con propulsión a chorro y cohetes. El flujo de aire sobre objetos, la aerodinámica, es de importancia fundamental en el diseño de aviones, aerogeneradores y todo tipo de vehículos.



¿Para qué sirve la Mecánica de Fluidos para un/a ingeniero/a?



Si nos fijamos exclusivamente en la Ingeniería, se puede decir que es necesario el estudio de la Mecánica de Fluidos para que un/a ingeniero/a pueda diseñar adecuadamente sistemas de abastecimiento de agua, estaciones depuradoras de aguas residuales, instalaciones de bombeo de fluidos en industrias, aliviaderos de presas, válvulas, caudalímetros, transmisiones automáticas, aviones, barcos, submarinos, cohetes, turbinas, bombas, instalaciones de ventilación y de aire acondicionado, instalaciones de gases combustibles, instalaciones de aire comprimido, sistemas neumáticos y oleohidráulicos, aerogeneradores, órganos artificiales, etc. Hay que tener en cuenta, además, que la bomba hidráulica es, tras el motor eléctrico, la máquina más común en la industria. Tampoco se podría realizar adecuadamente el diseño de pelotas de golf, piraguas, bicicletas o los coches de fórmula 1 sin un adecuado conocimiento de la mecánica de fluidos. Es evidente que la vida de toda persona está afectada por la Mecánica de Fluidos de muchas formas.



La asignatura de Mecánica de Fluidos tiene carácter obligatorio y se imparte en 2º curso de los grados señalados en Ingeniería. Presenta una carga docente de 6 créditos, de los cuales 4,5 (45 horas) se imparten en el aula y 1,5 (15 horas) corresponden a prácticas de laboratorio.

1.3. Contextualización.



La Mecánica de Fluidos es una asignatura básico-tecnológica que proporciona unas competencias y conocimientos básicos que posteriormente se aplican en las siguientes asignaturas de carácter más tecnológico, impartidas por el mismo departamento (sólo en el Grado en Ingeniería Mecánica):



- Instalaciones y Máquinas Hidráulicas (Asignatura troncal, 3º curso, 2º cuatrimestre, 6 créditos.

- Sistemas Neumáticos y Oleohidráulicos (asignatura optativa, 4º curso, 2º cuatrimestre, 6 créditos.



El alumnado del grado en Ingeniería Química Industrial aplicará los conocimientos de esta asignatura a otras de tercer curso, como Fisicoquímica, Control de Procesos Químicos y Experimentación en Ingeniería Química I.



El alumnado del Grado en Ingeniería en Automoción, aplicará posteriormente los conocimientos adquiridos en la asignatura de Aerodinámica, de tercer curso.



A su vez, debe señalarse que el estudio de la Mecánica de Fluidos está fundamentado en conocimientos de asignaturas de primer curso, fundamentalmente Física y las relacionadas con Matemáticas. De las materias cursadas en 2º curso, la Ingeniería Térmica es la materia más estrechamente relacionada con la Mecánica de Fluidos, ya que en ambas se utilizan los conceptos de sistema y volumen de control, así como las ecuaciones de continuidad, de Bernouilli o de la energía y el teorema de conservación de la cantidad de movimiento aplicado a fluidos.



La Mecánica de Fluidos es la ciencia de la mecánica de líquidos y gases, y está basada en los mismos principios fundamentales que se emplean en la mecánica de sólidos. Por tanto, está muy relacionada también con la asignatura de Mecánica Aplicada, también de 2º curso.



En definitiva, la Mecánica de Fluidos es una asignatura de un gran interés en la formación de los graduados en las ramas industriales de la Ingeniería, por su gran cantidad de aplicaciones industriales prácticas.

Los resultados de aprendizaje de la asignatura son los siguientes:

- Conocer, comprender y aplicar los conceptos básicos de la Mecánica de Fluidos para el desarrollo profesional de la ingeniería en el campo de los fluidos.

- Aplicar las estrategias propias de la metodología científica en la mecánica de fluidos: analizar la situación problemática cualitativa y cuantitativamente, plantear hipótesis y soluciones.

- Comunicar adecuadamente los conocimientos, procedimientos, resultados, destrezas y aspectos inherentes a la mecánica de fluidos, utilizando el vocabulario y la terminología específicos y los medios apropiados.

- Trabajar eficazmente en grupo integrando capacidades y conocimientos para adoptar decisiones en el desarrollo de los trabajos propios de la mecánica de fluidos, adoptando una actitud responsable, ordenada en el trabajo y dispuesta al aprendizaje.

- Planificar y desarrollar diseños y procesos en el ámbito de la mecánica de fluidos de acuerdo con la tecnología específica correspondiente, aplicando los principios y métodos de la calidad y analizando y valorando el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas adoptadas.



De las competencias de la titulación se trabajan C3 (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), C4 (Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial. y las competencias transversales C12 (Adoptar una actitud responsable, ordenada en el trabajo y dispuesta al

aprendizaje considerando el reto que planteará la necesaria formación continua), C13 (APLICAR LAS ESTRATEGIAS PROPIAS DE LA METODOLOGÍA CIENTÍFICA: ANALIZAR LA SITUACIÓN PROBLEMÁTICA CUALITATIVA Y CUANTITATIVAMENTE, PLANTEAR HIPÓTESIS Y SOLUCIONES UTILIZANDO LOS MODELOS PROPIOS DE LA INGENIERÍA INDUSTRIAL, ESPECIALIDAD MECÁNICA) y C14 (TRABAJAR EFICAZMENTE EN GRUPO INTEGRANDO CAPACIDADES Y CONOCIMIENTOS PARA ADOPTAR DECISIONES EN EL ÁMBITO DE LA INGENIERÍA INDUSTRIAL, ESPECIALIDAD

MECÁNICA).

Para lograr la adquisición por parte de los/las estudiantes de las competencias señaladas, se dispone del siguiente programa, que se divide en 5 unidades temáticas: Hidrostática, Cinemática y dinámica, Análisis dimensional y semejanza y efectos de la viscosidad en flujos, Flujo en conductos cerrados y en canales y Máquinas hidráulicas e instalaciones. Para una adecuada adquisición de las competencias de la asignatura, se realizarán también 17 prácticas de laboratorio, que se intentarán compaginar con la docencia teórica y con los problemas de la asignatura.



Hidrostática.



1. Introducción a la Mecánica de Fluidos. Conceptos previos.

2. Propiedades físicas de los fluidos. Definiciones.

3. Estática de Fluidos incompresibles.

4. Neumática e Hidráulica. Conceptos básicos.

5. Circuitos neumáticos e hidráulicos

6. Estática de fluidos compresibles en el campo gravitatorio.

7. Fuerzas sobre superficies.

8. Fuerzas sobre cuerpos cerrados.



Cinemática y dinámica



9. Fundamentos del movimiento de fluidos.

10. Teorema de conservación de la masa. Ecuación de continuidad.

11. Ecuaciones fundamentales de la dinámica de fluidos.

12. Ecuación de Bernouilli.

13. Aplicaciones de la ecuación de Bernouilli. Aparatos de medida.

14. Teoremas de la cantidad de movimiento y del momento de la cantidad de movimiento.

15. Aplicaciones del teorema de la cantidad de movimiento.



Análisis dimensional y semejanza y efectos de la viscosidad en flujos.



16. Análisis dimensional y semejanza dinámica.

17. Efectos de la viscosidad en flujos.



Flujo en conductos cerrados y en canales.



18. Estudio de pérdidas de carga en conductos cerrados.

19. Flujo permanente de fluidos en conductos cerrados. Cálculo práctico de conducciones. Redes.

20. Régimen variable en tuberías.

21. Flujo permanente en conductos abiertos. Canales.



Máquinas hidráulicas e instalaciones.



22. Máquinas hidráulicas. Principios fundamentales. Turbomáquinas.

23. Turbinas hidráulicas. Centrales hidroeléctricas.

24. Bombas hidráulicas.

25. Instalaciones de bombeo.

26. Dispersión de contaminantes en la atmósfera y en masas y corrientes de agua.



Las prácticas de laboratorio a realizar son las siguientes:



1. VISCOSIDAD (tema 2).

2. LÍQUIDOS SOMETIDOS A ROTACIÓN UNIFORME (tema 5).

3. FUERZAS SOBRE SUPERFICIES. (tema 7)..

4. TEOREMA DE BERNOUILLI. ((tema 12)

5. DESCARGA DE DEPÓSITOS POR ORIFICIOS (tema 13).

6. MEDIDA DE CAUDALES (tema 13).

7. VERTEDEROS DE AFORO (tema 13).

8. FUERZAS DE CHORROS (tema 15).

9. PÉRDIDAS DE CARGA PRIMARIAS (tema 18)

10. PÉRDIDAS DE CARGA SECUNDARIAS (tema 18).

11. CAVITACIÓN (tema 22).

12. ENSAYO DE UNA TURBINA PELTON (tema 23).

13. ENSAYO DE UNA BOMBA CENTRÍFUGA (tema 24).

14. VENTILADOR CENTRÍFUGO (temas 22 y 24).

15. TIEMPO DE VACIADO DE UN DEPÓSITO POR UN ORIFICIO (tema 13).

16. TÚNEL DE VIENTO (tema 17).

17. GOLPE DE ARIETE. (tema 20).

Se van a utilizar las metodologías del Aprendizaje Cooperativo (AC) y del Aprendizaje Basado en Proyectos (ABP) como línea conductora del trabajo a realizar en la asignatura para desarrollar las competencias y objetivos de aprendizaje señalados, ya que es una metodología que permite implicar de una manera activa al alumno en su proceso de aprendizaje. La docencia, tanto en las clases magistrales como en las de prácticas de laboratorio, se realizará de una manera colaborativa con los alumnos, de manera que éstos trabajaran en grupos de 3/4 alumnos formados por el profesor al principio de curso. Dentro de cada grupo se repartirán de una manera rotativa los distintos roles y responsabilidades.



La razón de la utilización de los equipos de trabajo es que la sociedad demanda actualmente ingenieros/as que tengan un perfil basado en tres componentes:



- Conocimientos: Hechos que conocen y conceptos que comprenden.

- Habilidades: que utilizan para gestionar y aplicar su conocimiento, tales como la programación, experimentación, análisis, síntesis, diseño, evaluación comunicación, liderazgo y trabajo en equipo.

- Las actitudes, que dictan los objetivos hacia los cuales se orientarán su conocimiento y sus habilidades: valores personales, preocupaciones, preferencias.



El conocimiento es la base de datos de un ingeniero/a profesional; las habilidades son las herramientas usadas para manipular el conocimiento, con objeto de conseguir los objetivos dictados o fuertemente influenciados por las actitudes.



Este cambio en la formación de los/las futuros/as ingenieros/as da lugar a que se tengan que desarrollar las competencias señaladas anteriormente y ello sería imposible sin la utilización de equipos de trabajo. Además, cada vez más, el ingeniero va a trabajar en uno o varios equipos en la empresa. Parte del tiempo de clase se empleará en el trabajo en dichos equipos.



El proceso de aprendizaje de la asignatura consta de dos partes. Durante las primeras 10 semanas se utilizarán diversas técnicas de aprendizaje cooperativo, tanto en las clases magistrales como en las de laboratorio, mediante las que se desarrollarán los resultados de aprendizaje correspondientes a los temas 1 a 17, además de los relacionados con las competencias transversales. Se favorecerá el trabajo activo y en grupo de los/las alumnos/as, integrándose en todo momento los contenidos teóricos con la realización de problemas y de las correspondientes prácticas de laboratorio



Durante las últimas 5 semanas de docencia, se aplicará la metodología del Aprendizaje Basado en Proyectos para la elaboración, en los mismos grupos de alumnos formados a principio de curso, de un Proyecto de una Instalación de Bombeo, mediante la cual se desarrollarán los resultados de aprendizaje 20 a 29 (relativos a los temas 18 a 26), además de los correspondientes a las competencias transversales.



Las actividades a realizar están diseñadas con objeto de que el alumnado adquiera las competencias de la asignatura, traducidas en los resultados de aprendizaje señalados anteriormente, y son las siguientes (se muestran entre paréntesis las competencias relacionadas con cada actividad):



Encuesta inicial de la asignatura (CE1)



Elaboración de un documento de grupo: reglas de funcionamiento del grupo y ¿qué se necesita para que un grupo funcione bien? (CE4).



Formación sobre qué es el trabajo en equipo y sobre en qué consiste el Aprendizaje Cooperativo (CE4).



Clases expositivas y de resolución de problemas de tipo colaborativo. En las clases expositivas habrá un cambio de actividad cada unos 20 minutos, introduciéndose en muchas ocasiones actividades grupales. Para las clases expositivas se utilizarán diversas técnicas cooperativas. (CE1, CE2, CE3, CE4, CE5).



Lecturas individuales del material de los apuntes (CE1, CE2, CE5).



Otros distintos tipos de actividades cooperativas.



Tareas a realizar en grupo relacionadas con la resolución de problemas o cuestiones, cada una de las cuales lleva asociada la elaboración del acta correspondiente (CE1, CE2, CE3, CE4, CE5). El enunciado de cada tarea se proporciona a través de la plataforma Moodle. Mediante las mismas se pretende que el alumnado adquiera compromiso con su aprendizaje.



Examen individual de los primeros 17 temas de la asignatura. (CE1, CE2, CE3, CE5)



2 tutorías grupales con el profesor, para analizar el funcionamiento de cada equipo. (CE1, CE2, CE3, CE4, CE5)



Evaluación entre compañeros, de manera que cada grupo evaluará algunos entregables preparados por otros grupos (CE4).



Prácticas de laboratorio, realizadas de forma cooperativa, en los mismos equipos de trabajo utilizados en el resto de las actividades.



Un Proyecto a realizar en grupo, que consistirá en el diseño y cálculo de una instalación de bombeo de un líquido (CE1, CE2, CE3, CE4, CE5). Todos los parámetros de la instalación serán definidos por el propio equipo, de acuerdo con criterios especificados por el profesor.

• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 30
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 30
  • Trabajos en equipo (resolución de problemas, diseño de proyectos) (%): 30
  • Exposición de trabajos, lecturas… (%): 10

La evaluación de la asignatura se realizará mediante un sistema de evaluación continua, según el esquema siguiente:



20 % Entrega y evaluación de los entregables/tareas del curso, en equipo, realizados durante las 10 primeras semanas de docencia de la asignatura. En caso de que se entreguen menos del 80% de los entregables, la calificación será de No presentado. Interviene también la calidad del trabajo en equipo realizado. Se individualizará la nota para cada miembro del equipo, en función de la actitud y el trabajo realizado. El objetivo de las tareas y actividades de clase es favorecer el aprendizaje del alumnado, por lo cual se devolverán corregidas en el menor tiempo posible, con anotaciones y sugerencias de mejora.



15 % Trabajo sobre las prácticas de laboratorio, realizado en grupo. El trabajo consistirá en un video explicativo sobre 4 de las prácticas y un informe que recoja los resultados obtenidos en las demás. Conviene recoger los datos necesarios en todas las prácticas y obtener los resultados correspondientes, porque será necesario utilizarlos en el examen grupal en el laboratorio. Es obligatorio realizar las prácticas y el trabajo correspondiente para aprobar la asignatura. Interviene también la calidad del trabajo en equipo realizado. NOTA: El Informe de las Prácticas supone un 10% y las exposiciones un 5%.



30 % Habrá un examen individual al finalizar el tema 17 de la asignatura, como paso previo a la realización del proyecto. Es necesario aprobar dicho examen para aprobar la asignatura. Para reforzar la interdependencia positiva y la responsabilidad individual y grupal (dos de las 5 características del aprendizaje cooperativo), si todos los miembros del grupo alcanzan una nota en el examen superior a 6, todos ellos recibirán un punto extra en dicho examen. De suspender el examen, el alumnado se puede presentar a la convocatoria ordinaria de la asignatura para superarlo.



35 % Realización de un Proyecto en equipo. Interviene la presentación oral del mismo (5% en caso de poder realizarse por el número de alumnado),la calidad del trabajo en equipo desempeñado, así como las pruebas de evaluación individuales y/o grupales que se realicen durante las 5 últimas semanas del curso.



Se utilizarán rúbricas o matrices de valoración para evaluar:



- la calidad de los entregables

- la calidad del trabajo en equipo desarrollado

- las presentaciones orales.

- las tareas de resolución de problemas.

- la calidad del informe de las prácticas de laboratorio.



Los entregables serán evaluados por el profesor y, algunos de ellos, también por los alumnos. Se individualizará la nota para cada miembro del equipo.



En el caso de que no se pueda realizar una evaluación presencial de la asignatura, se realizarán los cambios pertinentes para la realización de una evaluación on line mediante la utilización de las herramientas informáticas existentes en la UPV/EHU. Las características de esta evaluación on line será publicadas en las guías de estudiante y en eGela.



Los/as alumnos/as que no sigan la asignatura según el sistema descrito anteriormente, previo aviso al profesorado de renuncia a la evaluación continua, se presentarán al examen final en la convocatoria ordinaria, en la que se evaluarán todas las competencias y los resultados de aprendizaje señalados. La renuncia a la evaluación continua podrá realizarse durante el período de docencia de la asignatura. De todas maneras, se solicita al alumnado que no pueda seguir la asignatura de una manera presencial por encontrarse trabajando o por cumplir los requisitos de la normativa de gestión para las enseñanzas de primer y segundo ciclo, que se ponga en contacto con el profesorado para el planteamiento de un programa adaptado de desarrollo de las competencias y objetivos de aprendizaje de la asignatura.

El alumnado que no participe en los exámenes y/o en el proyecto y/o en las prácticas de laboratorio, recibirá la calificación de "No Presentado" en la convocatoria correspondiente.

En la convocatoria extraordinaria se evaluarán todas las competencias de la asignatura, conservándose todos los resultados positivos obtenidos por el alumnado en cuanto a tareas, prácticas de laboratorio, proyecto, etc, a lo largo del curso. En esta convocatoria extraordinaria tendrá la posibilidad de evaluarse de todos los resultados de aprendizaje de la asignatura, de manera que, además del examen relacionado con los primeros 17 temas de la asignatura, se realizarán pruebas de evaluación sobre las prácticas de laboratorio y sobre el proyecto de instalación de bombeo.

Empleando la plataforma egela, se proporcionarán al alumno los siguientes materiales:

- Apuntes y presentaciones en powerpoint disponibles de los temas de la asignatura.
- Material relacionado con las características del trabajo en grupo.
- Problemas resueltos y enunciados de problemas de los distintos temas.
- Tablas y diagramas recopilados por el profesor.
- Instrucciones sobre prácticas de laboratorio.
- Rúbricas o matrices de valoración de los distintos entregables.
- Material auxiliar disponible en egela.

Bibliografía básica

Toda la bibliografía señalada, y más, se puede encontrar en la signatura 532 en la Biblioteca de las Nieves.

- Apuntes de teoría, problemas y prácticas de laboratorio disponibles en la plataforma egela

- White, Frank M. Mecánica de Fluidos. Ed. McGraw-Hill. 2008.

- Agüera Soriano, José. Mecánica de Fluidos Incompresibles y Turbomáquinas Hidráulicas. 5ª edición. Edit. Ciencia . 2002

- Streeter, V.L., Wylie, E.B y Bedford, K.W. Mecánica de los fluidos. 9ª Ed. McGraw-Hill. 2000.

- Cengel, Yunus A. y Cimbala, John M. Mecánica de Fluidos. Fundamentos y Aplicaciones. Ed. Mc Graw-Hill. 2006.

- Gerhart, P.M, Gross,R.J. y Hochstein, J.I. Fundamentos de Mecánica de Fluidos, 2ª edición. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana S.A. 1995.

- Mataix, C. Mecánica de Fluidos y Máquinas Hidráulicas. 2ª edición. Ediciones del Castillo. 1986.

Bibliografía de profundización

- Fox, R.W. McDonald, A.T. Introducción a la Mecánica de Fluidos. 4ª Ed. McGraw-Hill. 1995.
- Shames, Irving H. Mecánica de Fluidos. Mc Graw-Hill. 1995.
- Potter, Merle C., Wiggert, David C. Mecánica de Fluidos. Thomson. 2002.
- Finnemore, E.J.. y Franzini, J.B. Fluid Mechanics with engineering applications. 2002.

Revistas

- Computers and Fluids.
- El instalador.
- Environmental Fluid Mechanics
- European Journal of Mechanics. Series B. Fluids
- Experimental Thermal and Fluid Science
- Experiments in Fluids
- Flow Measurement and Instrumentation
- Fluid Dynamics Research
- Fluidos
- Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamics
- Ingeniería del Agua
- International Journal of Multiphase Flow
- International Journal of Heat and Fluid Flow
- International Journal of Heat and Mass Transfer
- Journal of Fluid Mechanics.
- Journal of Fluids Engineering
- Journal of Hydraulic Engineering
- Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics
- Montajes e instalaciones
- Physicochemical Hydrodynamics
- Physical review A. Statistical physics, plasmas, fluids, and related interdisciplinary topics
- Physical review E. Statistical physics, plasmas, fluids, and related interdisciplinary topics
- Physics of fluids
- Physics of fluids A. Fluid dynamics.
- Tecnología del agua

Direcciones web

- Hydraulic Institute. www.pumps.org
- Pump-Flo Co. www.pump-flo.com/manulist.asp
- Animated software company, www.animatedsoftware.com
- Pumps and systems magazine: www.pump-zone.com.
- http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/introduccion/Introduccion.htm.
- National Committee for Fluid Mechanics Films (NCFMF)
http://web.mit.edu/fluids/www/Shapiro/ncfmf.html
- IIHR- Hydroscience & Engineering, College of Engineering, The University of Iowa
http://www.iihr.uiowa.edu/:
- Enciclopedia básica sobre fluidos:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/fluid.html#flucon
- Principios de aeronáutica:
http://wings.avkids.com/Libro/advanced.html
- Simulación de redes de distribución de fluidos:
http://www.epa.gov/nrmrl/wswrd/dw/epanet.html
- UNESCO-IHE Institute for Water Education: http://www.unesco-ihe.org/
- Manual de vuelo: http://www.inicia.es/de/vuelo/