La asignatura de Instalaciones y Maquinas Hidráulicas tiene como principal objetivo dotar al alumno del grado de ingeniería mecánica de los conocimientos básicos de los principios fundamentales de la ingeniería fluidomecanica aplicada a instalaciones industriales y a maquinas hidráulicas de gran relevancia en nuestra sociedad, haciendo hincapié en aquellas de producción de energía de ultima generación, necesario para el desempeño de las funciones prácticas de la ingeniería mecánica.

La asignatura de Máquinas Hidráulicas se oferta a los alumnos de la titulación de Grado de Ingeniería Mecánica.

Se trata de una continuación de la asignatura de Mecanica de Fluidos basada en la aplicación de los principios de la Mecánica de Fluidos al diseño y cálculo de los distintos tipos de máquinas hidráulicas: turbobombas, bombas de desplazamiento positivo, turbinas hidráulicas, ventiladores y aerogeneradores, así como a las instalaciones a ellas asociadas: instalaciones de bombeo, instalaciones de ventilación y centrales hidroeléctricas.



Las máquinas hidráulicas han sido utilizadas desde tiempos históricos. La rueda hidráulica de paletas, el tornillo de Arquímedes, las panémonas para el aprovechamiento de la energía del viento, se utilizan desde varios siglos antes de Jesucristo. Las máquinas hidráulicas fueron uno de los motores de la revolución industrial y sigue teniendo su estudio una gran importancia en la formación de los ingenieros, por la gran presencia de este tipo de máquinas e instalaciones en las industrias.



Las competencias específicas a desarrollar en la materia son las siguientes. El alumno será capaz de:



1. Identificar, interpretar y explicar la terminología, las características constructivas, partes fundamentales, funcionamiento, campos de aplicación y mantenimiento de los diferentes tipos de máquinas hidráulicas: bombas, ventiladores, turbinas hidráulicas y aerogeneradores y manejar dichos conocimientos para elegir la máquina adecuada para cada instalación, atendiendo a criterios técnicos y económicos.



2. Interpretar, acotar y resolver problemas prácticos de cálculo de máquinas hidráulicas y de las instalaciones a ellas asociadas, para poder elaborar proyectos técnicos.



3. Preparar, presentar y defender a otros, de forma oral y escrita, conocimientos, trabajos e informes acerca de la materia.



4. Manejar de una manera competente, utilizando una metodología científica, los equipos, instrumentos de medición y los parámetros básicos de funcionamiento de los distintos tipos de máquinas hidráulicas: bombas, ventiladores y turbinas.



5. Realizar un Proyecto Técnico de una instalación en la que intervengan Máquinas Hidráulicas, evaluando el impacto ambiental de las centrales hidroeléctricas y eólicas, para comprender la responsabilidad ética y profesional del ingeniero.



6. Tomar decisiones en equipo ante situaciones prácticas relacionadas con las máquinas hidráulicas.

Turbomáquinas hidráulicas: generalidades y principios fundamentales Se definen y clasifican las máquinas hidráulicas, así como las partes fundamentales de una turbomáquina, sus formas de representación y los triángulos de velocidades. Se incluye también la nomenclatura correspondiente a alturas, caudales, potencias, pérdidas y rendimientos, tanto en bombas como en turbinas. Se estudia también la aplicación del teorema fundamental de las turbomáquinas o de Euler a turbinas y a bombas, así como las distintas aplicaciones de las turbomáquinas hidráulicas.

Semejanza y análisis dimensional aplicado a las turbomáquinas Se analizan las semejanzas y analogías que deben existir entre dos turbomáquinas para poder transferir sus respectivos comportamientos. Mediante la utilización del teorema de Buckingham se determinan los parámetros adimensionales más importantes en turbomáquinas, analizando el teorema fundamental de Combes-Bertrand-Rateau. Se introduce el conceptos de velocidad específica y se presentan ejemplos de turbomáquinas homólogas

Turbobombas hidráulicas Se estudian los elementos, los tipos constructivos, las curvas características, la regulación y el funcionamiento de las turbobombas.

Máquinas de desplazamiento positivo Se analizan los distintos tipos de máquinas de desplazamiento positivo, sus elementos, su forma de funcionamiento y sus curvas características.

Instalaciones de bombeo Se estudia el cálculo y los detalles constructivos de las instalaciones de bombeo simples, las compuestas y las instalaciones de sobrepresión

Ventiladores e instalaciones de ventilación Se analizan los elementos, los tipos constructivos, las curvas características, la regulación y el funcionamiento de las ventiladores, así como su aplicación a las instalaciones de ventilación.

Centrales hidroeléctricas Se describe la disposición de conjunto de centrales hidroeléctricas, se analizan los tipos de saltos a considerar, los tipos de centrales hidroeléctricas, así como sus elementos constitutivos fundamentales. Se estudia también el problema del cálculo del caudal de un río y los distintos tipos de curvas características y sistemas de regulación.

Turbinas hidráulicas. Se analizan los elementos, los tipos constructivos, las curvas características, la regulación y el funcionamiento de las turbinas hidráulicas

Centrales eólicas. Se explica la teoría general de los aerogeneradores, la ley de Betz, y se describen los distintos tipos de aerogeneradores disponibles.

Redes de abastecimiento de agua y de saneamiento Se estudian la captación, regulación, conducción y distribución de agua, así como la recogida y distribución de aguas residuales.



La practicas de ordenador se basarán en un programa de simulacion fluidodinamica presentado por el profesor. Se realizaran varias practicas de aprendizaje en la sala de ordenadores correspondiente y por ultimo se realizara una simulacion de un perfil aerodinamco NACA propuesto por el profesor.

Se va a utilizar la estrategia del Aprendizaje Cooperativo (AC) 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 se realizará de una manera colaborativa con los alumnos, de manera que éstos trabajaran en grupos de 3 alumnos formados por el profesor al principio de curso. Dentro de cada grupo se repartirán de una manera rotativa los distintos roles y responsabilidades. Las actividades a realizar son las siguientes:



Encuesta inicial de la asignatura.



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



Formación sobre qué es el trabajo en equipo y sobre el Aprendizaje Cooperativo.



Clases expositivas y de resolución de problemas de tipo colaborativo. Cada grupo de alumnos deberá preparar la exposición de un tema del temario. En las clases expositivas habrá un cambio de actividad cada unos 20 minutos. Para las clases expositivas se utilizarán diversas técnicas.



Lecturas individuales del material de los apuntes.



Puzzles, mediante los cuales los estudiantes se repartirán el trabajo de estudiar algunos temas teóricos de la asignatura, explicarse mutuamente estos temas y asegurarse de que todos los miembros del grupo los han aprendido.



7 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.



Un análisis de un caso (tarea 8) que implica la resolución de un problema numérico relacionado con la ética en la profesión de Ingeniería. A realizar en los mismos equipos.



2 pruebas individuales. Para dichos exámenes se empleará la técnica del examen de 2 etapas. Cada examen constará de dos partes, una primera individual, que supone el 75 % de la nota del examen, y una segunda parte realizada en los grupos de AC, que supone el 25 % restante. Pero, si la nota de esta segunda parte es menor que la de la primera, sólo interviene en la nota del examen la correspondiente a la primera parte (dividida por 0,75).



2 tutorías grupales con el profesor.



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



Prácticas de laboratorio, realizadas de forma cooperativa, que llevan asociadas la realización de un informe.



Un Proyecto a realizar en grupo, que será acordado entre el grupo de trabajo y el profesor.



Presentación oral del Proyecto, que será evaluada por el profesor y por el resto de los alumnos. La asistencia a las sesiones dedicadas a las presentaciones es obligatoria para todos los alumnos.



Autoevaluación y coevaluación individual sobre el funcionamiento de los miembros del grupo



Autoevaluación grupal sobre el funcionamiento del grupo.



Cuestionario individual de evaluación del proyecto. Examen individual para valorar el grado de consecución de los objetivos de aprendizaje relacionados con el proyecto.

• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 25
  • Defensa oral (%): 20
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 10
  • Trabajos individuales (%): 10
  • Trabajos en equipo (resolución de problemas, diseño de proyectos) (%): 30
  • Exposición de trabajos, lecturas… (%): 5

Para todo el alumnado, excepto para los que justifiquen la imposibilidad de realizarla en la dirección de la Escuela:

Evaluación continuada:

- Exámen final en la convocatoria de Junio: para el alumno que no apruebe la asignatura mediante la evaluación continuada. 100 % de la nota.



Para el alumnado que justifique la imposibilidad de realizar la evaluación continuada en la dirección de la Escuela:



- Examen final (convocatoria de Mayo y Junio). 100 % de la nota.



- La prueba de examen final será la misma en todos los grupos de la asignatura.



El artículo 43 de la Normativa de gestión para las enseñanzas de grado y de primer y segundo ciclo, contempla las causas que justifican la no participación en la evaluación continuada (motivos laborales, víctimas de violencia de género, parto, adopción, acogimiento o hijas e hijos menores de tres años a su cargo, cuidado de familiar dependiente, alumnado con discapacidad igual o superior al 33%, deportista de alto nivel, actividades artístico/culturales que implican viajes o gran dedicación, compatibilización con otros estudios superiores, compatibilización con cargos políticos, sindicales, representación estudiantil, asociaciones, ONGs, u otros)



Una vez que el alumno ha tomado parte en una de las pruebas parciales de la evaluación continua, se asume que está siguiendo la evaluación continua y obtendrá una nota final calculada mediante la ponderación de todas las pruebas. SÓLO en el caso de que no se presente a ninguna de las pruebas, obtendrá la calificación de "No presentado".



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

Vease apartado anterior, Convocatoria Ordinaria.

Empleando la plataforma Moodle, 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 Moodle.

Bibliografía básica

Toda la bibliografía señalada, y más, se puede encontrar en las signaturas 532, 621.22, 621.6 621.65 y 520.9 en la Biblioteca de las Nieves.



- Apuntes de Máquinas Hidráulicas del profesor Javier Sancho.

- Máquinas hidráulicas: Primera parte: turbinas hidráulicas y centrales hidroeléctricas. Segunda parte: Bombas hidráulicas. Fernando Santos Sabrás. Escuela superior de Ingenieros Industriales de San Sebastián. 1994.

- Turbomáquinas hidráulicas. Claudio Mataix. Ediciones ICAI. 1975.

- Agüera Soriano, José. Mecánica de Fluidos Incompresibles y Turbomáquinas Hidráulicas. Edit. Ciencias. 1992.

Bibliografía de profundización

BIBLIOGRAFÍA DE PROFUNDIZACIÓN.

- Mecánica de fluidos incompresibles y turbomáquinas hidraulicas. José Agüera Soriano. Gráficas Lormo. 1996.
- Bombas centrífugas. Igor J. Karassik y Roy Carter. CECSA. 1987
- Manual de bombas. Igor J. Karassik, William C. Kruztsch, Warren H. Fraser y Joseph P. Messina. McGraw-Hill. 1983
- Máquinas hidráulicas y de fluidos. Justo Pastor. Centro de Publicaciones de la E.T.S.I.I. e I.T. de Bilbao.
- Bombas. Teoría, diseño y aplicaciones. Manuel Viejo Zubicaray. Limusa. 2000
- Bombas. Selección, uso y mantenimiento. Kenneth McNaughton. McGraw-Hill. 1987.
- Guía práctica de la ventilación. W.C. Osborne y C.G. Turner. Blume.
- Ventilación industrial. Cálculo y aplicaciones. E. Carnicer Royo. Paraninfo.
- Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas. José Mª Hernández Crahe. UNED. 1976.
- Turbomáquinas. Procesos, análisis y tecnología. Antonio Lecuona Neumann y José Ignacio Nogueira Goriba. Ed. Ariel Ciencia y Tecnología. 2000.
- Elementos de centrales eléctricas. I. Gilberto Enriquez Harper. Ed. Limusa. 1982.
- Centrales hidroeléctricas: su estudio, montaje, regulación y ensayo. Gaudencio Zopetti Júdez. Ed. Gustavo Gili. 1969.
- Bombas centrífugas. E Carnicer, C. Mainar. Ed. Paraninfo. 1995.

- Environmental fluid mechanics

Revistas

- Ingeniería del agua - Journal of fluid mechanics
- Tecnología del agua - Journal of hydraulic engineering.
- El instalador. - World pumps.
- Montajes e instalaciones. - Pump industry analyst
- Fluidos.

Direcciones web

DIRECCIONES DE INTERÉS EN INTERNET.

- Hydraulic Institute. www.pumps.org
- Pump-Flo Co. www.pump-flo.com/manulist.asp
- Animated software company, www.animatedsoftware.com
- www.pump-zone.com