Asignatura grado 2024
Curso 2023/2024 Código Asignatura: 68022059
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Guía de la Asignatura Curso 2023/2024
- Primeros Pasos
- Presentación y contextualización
- Requisitos y/o recomendaciones para cursar esta asignatura
- Equipo docente
- Horario de atención al estudiante
- Competencias que adquiere el estudiante
- Resultados de aprendizaje
- Contenidos
- Metodología
- Sistema de evaluación
- Bibliografía básica
- Bibliografía complementaria
- Prácticas de laboratorio
- Recursos de apoyo y webgrafía
Código Asignatura: 68022059
La guía de la asignatura ha sido actualizada con los cambios que aquí se mencionan.
| Nombre y apellidos | ALICIA MAYORAL ESTEBAN |
| Correo electrónico | amayoral@ind.uned.es |
| Teléfono | 91398-6461 |
| Facultad | ESCUELA TÉCN.SUP INGENIEROS INDUSTRIALES |
| Departamento | INGENIERÍA ENERGÉTICA |
| Nombre y apellidos | FERNANDO VARELA DIEZ |
| Correo electrónico | fvarela@ind.uned.es |
| Teléfono | 91398-6468 |
| Facultad | ESCUELA TÉCN.SUP INGENIEROS INDUSTRIALES |
| Departamento | INGENIERÍA ENERGÉTICA |
| Nombre y apellidos | MERCEDES IBARRA MOLLA (Coordinador de Asignatura) |
| Correo electrónico | mibarra@ind.uned.es |
| Teléfono | 91398-6068 |
| Facultad | ESCUELA TÉCN.SUP INGENIEROS INDUSTRIALES |
| Departamento | INGENIERÍA ENERGÉTICA |
| Nombre y apellidos | JOSE DANIEL MARCOS DEL CANO |
| Correo electrónico | jdmarcos@ind.uned.es |
| Teléfono | 91398-8221 |
| Facultad | ESCUELA TÉCN.SUP INGENIEROS INDUSTRIALES |
| Departamento | INGENIERÍA ENERGÉTICA |
| NOMBRE DE LA ASIGNATURA | |
|---|---|
| NOMBRE DE LA ASIGNATURA | TERMODINÁMICA (I.ELECTRÓNICA INDUSTRIAL) (PLAN 2009) |
| CÓDIGO | |
| CÓDIGO | 68022059 |
| CURSO ACADÉMICO | |
| CURSO ACADÉMICO | 2023/2024 |
| DEPARTAMENTO | |
| DEPARTAMENTO | INGENIERÍA ENERGÉTICA |
| TÍTULO EN QUE SE IMPARTE | |
| TÍTULO EN QUE SE IMPARTE | |
| GRADO EN INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA | |
| CURSO - PERIODO - TIPO |
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MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
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| Nº ECTS | |
| Nº ECTS | 5 |
| HORAS | |
| HORAS | 125 |
| IDIOMAS EN QUE SE IMPARTE | |
| IDIOMAS EN QUE SE IMPARTE | CASTELLANO |
La termodinámica es la parte de la física que estudia la energía, la transformación entre sus distintas manifestaciones, como el calor, y de su capacidad para producir un trabajo. Es una materia excitante y fascinante que trata sobre algo esencial para la conservación de la vida como es la energía. Por ello también se la conoce popularmente como la ciencia de la energía.
Los ingenieros utilizan los principios derivados de la termodinámica, para analizar y diseñar objetos destinados a satisfacer las necesidades humanas. El vasto campo de aplicación de estos principios abarca desde los organismos microscópicos hasta los electrodomésticos, pasando por los vehículos de transporte (automoción, aviones, cohetes), las centrales eléctricas, los sistemas criogénicos, los sistemas de calefacción, ventilación, refrigeración y aire acondicionado, los sistemas de energía alternativas, las aplicaciones biomédicas e incluso la filosofía.
Los ingenieros buscan perfeccionar los diseños y mejorar el rendimiento para obtener como consecuencia el aumento en la producción de algún producto deseado, la reducción del consumo de un recurso escaso, una disminución en los costes totales o un menor impacto ambiental. Los principios de la Termodinámica juegan un papel importante a la hora de alcanzar estos objetivos.
La termodinámica se cursa en el segundo semestre del segundo curso y es una asignatura fundamental en la formación académica, profesional y personal del estudiante dentro del plan de estudios para la obtención del grado. Al ser competencia de la termodinámica los balances de energía y las propiedades de las sustancias puras, es imprescindible para comprender otras asignaturas tales como Mecánica de Fluidos, Máquinas térmicas, Centrales termoeléctricas, etc.
Para poder entender el fundamento de los principios y deducir las ecuaciones Termodinámicas, es muy recomendable que el estudiante posea unos conocimientos sólidos de Física General, Química y Cálculo infinitesimal.
El alumno podrá dirigirse al Equipo Docente de la asignatura a través de los foros habilitados al efecto en el curso virtual (preferentemente) o el correo electrónico, en todo momento, o bien mediante consulta presencial o telefónica durante el horario de guardia que se indica a continuación.
La dirección postal es la siguiente:
ETS de Ingenieros Industriales (UNED)
Despacho 2.20
C/ Juan del Rosal, 12 (28040-Madrid)
Horario de guardia:
- Dr. D. Fernando VARELA DÍEZ (Profesor Titular de Universidad)
Miércoles de 10:00 a 14:00 horas.
Teléfono: 91 398 6468
Email: fvarela@ind.uned.es
Despacho 2.20 E.T.S. Ingenieros Industriales
- Dr. D. Alicia MAYORAL ESTEBAN (Profesora Contratada Doctora)
Martes de 10:00 a 14:00 horas.
Teléfono: 91 398 6465
Email: amayoral@ind.uned.es
Despacho 2.21 E.T.S. Ingenieros Industriales
En el enlace que aparece a continuación se muestran los centros asociados y extensiones en las que se imparten tutorías de la asignatura. Estas pueden ser:
Tutorías de centro o presenciales: se puede asistir físicamente en un aula o despacho del centro asociado.
Tutorías campus/intercampus: se puede acceder vía internet.
COMPETENCIAS BÁSICAS, GENERALES Y ESPECÍFICAS DEL GRADO (ORDEN CIN 351-2009)
COMPETENCIAS BÁSICAS
CB1. Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
CB2. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3. Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética;
COMPETENCIAS GENERALES
CG.3. 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.
CG.4. 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.
CG.5. Conocimientos para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos.
CG.6. Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.
CG.10. Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar.
COMPETENCIAS ESPECÍFICAS COMUNES RAMA INDUSTRIAL
CEC.1. Conocimientos de termodinámica aplicada y transmisión de calor. Principios básicos y su aplicación a la resolución de problemas de ingeniería.
OTRAS COMPETENCIAS DE LA ASIGNATURA
- Comunicación y expresión matemática, científica y tecnológica.
- Manejo de las tecnologías de la información y comunicación (TICs).
- Capacidad para gestionar información.
- Integración de conocimientos transversales en el ámbito de las tecnologías industriales.
(OBSERVACIONES: Memoria del Grado en proceso de revisión)
Con el estudio de esta asignatura se pretende que el alumno llegue a comprender los fundamentos teóricos precisos para el análisis del funcionamiento de las máquinas térmicas y de los equipos asociados a las mismas, para lo cual se establecen los siguientes objetivos:
- Asimilar en profundidad los conceptos de temperatura, energía, trabajo, calor, entropía y exergía.
- Utilizar las relaciones entre propiedades de una sustancia pura, así como el manejo de ecuaciones de estado y tablas de datos de propiedades.
- Asimilar las técnicas precisas para efectuar balances de materia, energía, entropía y exergía en sistemas cerrados y abiertos.
Los resultados de aprendizaje esperados, que indican el cumplimiento de dichos objetivos, son:
- Saber evaluar propiedades de una sustancia pura.
- Saber aplicar los principios de la Termodinámica a procesos reales.
- Saber efectuar balances de materia, energía, entropía y exergía en equipos concretos.
- Saber analizar la eficiencia térmica y exergética de equipos y procesos.
- Saber valorar los impactos sociales, económicos y ambientales de procesos térmicos.
TEMA 1. CONCEPTOS BÁSICOS Y DEFINICIONES. EQUILIBRIO TÉRMICO Y TEMPERATURA
- Magnitudes, dimensiones y unidades
Definiciones. El Sistema Internacional de Unidades (SI). Número de moles y masa molar. Unidades secundarias o derivadas. Peso y aceleración de la gravedad.
- Naturaleza de la Termodinámica
Definición de Termodinámica. Leyes o postulados de la termodinámica
- Sistema, propiedad y estado
Sistema, Frontera, Exterior y Entorno Termodinámicos. Propiedad, Estado, Equilibrio y Proceso. Funciones de proceso y funciones de estado
- Densidad, volumen específico y densidad relativa
Densidad. Densidad Relativa. Volumen Específico. Peso Específico.
- La presión
Unidades de presión. La atmósfera estándar. Presiones absoluta y manométrica. El manómetro y el barómetro.
- Ley cero y temperatura
La ley cero. Propiedades termométricas y termómetros. Escalas de temperatura. Termómetro de gas ideal a volumen constante.
TEMA 2. ENERGÍA, TRABAJO Y CALOR
- La primera ley de la Termodinámica. Principio de conservación de la energía para sistemas cerrados
Distintas formas de expresar la ecuación anterior. Aplicaciones importantes de la ecuación general de conservación de la energía para sistemas cerrados.
- Concepto de trabajo
El trabajo mecánico y la potencia mecánica. El trabajo en un eje. El trabajo eléctrico. El trabajo de un muelle elástico. Trabajo de compresión de una barra sólida.
- Trabajo de expansión
- Concepto de calor
Formas de transmisión de calor
- Concepto de energía interna
- La función entalpía
- Las capacidades térmicas específicas
Capacidad térmica específica a volumen constante
Capacidad térmica específica a presión constante
TEMA 3. PROPIEDADES DE UNA SUSTANCIA PURA, SIMPLE Y COMPRESIBLE
- El postulado de estado
Postulado de Estado para sustancias puras compresibles
- La superficie PvT
Transiciones de fase en sustancias puras compresibles
- Diagramas de fase
Diagrama presión - volumen específico.Punto crítico. Punto triple. Diagrama presión-temperatura. Diagrama temperatura – volumen específico
- Tablas de propiedades de las sustancias puras
Tablas de propiedades de saturación. Tablas de vapor sobrecalentado.
Tabla de líquido comprimido o subenfriado. Selección de los datos apropiados de las propiedades
TEMA 4. GASES IDEALES, GASES REALES Y SUSTANCIAS INCOMPRESIBLES
- Ecuación térmica de estado de un gas ideal
Expresiones de la ecuación de los gases ideales (en base molar y másica).
- Energía interna, entalpía y capacidades térmicas específicas de los gases ideales
Energía interna de un gas ideal. Entalpía de un gas ideal. Relación de Mayer.
- Estimación de propiedades de gases ideales
Capacidades térmicas específicas de gases monoatómicos. Integración de expresiones algebraicas con cp y cv. Tablas de gas ideal. Aproximación con valores medios de las capacidades térmicas.
- El factor de compresibilidad. El principio de estados correspondientes
Variables reducidas. El principio de los estados correspondientes.
- Propiedades de sustancias incompresibles
Variaciones de energía interna y entalpía. Aproximaciones para sustancias incompresibles.
TEMA 5. ANÁLISIS ENERGÉTICO DE VOLÚMENES DE CONTROL
- Concepto de volumen de control
- Conservación de la masa para un volumen de control
Hipótesis importantes para definir el modelo. Aplicaciones típicas.
- Conservación de la energía para un volumen de control
Interacciones de trabajo para un volumen de control. Ecuación de la energía para un volumen de control
- Aplicaciones del principio de conservación de la energía para un volumen de control
- Aplicaciones técnicas en las que aparecen volúmenes de control en régimen estacionario
Toberas y difusores.Turbinas, compresores y ventiladores. Intercambiadores de calor. Procesos de mezcla. Dispositivos de estrangulamiento. Flujo en tuberías.
- Introducción a los ciclos termodinámicos
Ciclo simple de potencia de vapor. Ciclo de refrigeración por compresión de vapor.
- Análisis de flujos no estacionarios
Aplicación a un proceso no estacionario. Llenado de un depósito. Análisis de sistemas no estacionarios con variación de volumen.
TEMA 6. EL SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
- Procesos reversibles e irreversibles
- Máquinas bitérmicas
Concepto de una Fuente Térmica. Motor Térmico. Máquina Frigorífica. Bomba de Calor.
- Enunciados clásicos de la segunda ley
Enunciado de Kelvin – Planck. Enunciado de Clausius.
- Temperatura termodinámica y entropía
Temperatura Termodinámica. Entropía.
- Flujo de entropía y producción de entropía
Flujo de Entropía. Producción de Entropía.
- Segunda ley y entropía
- Limitaciones de la segunda ley al funcionamiento de máquinas térmicas
Motor Térmico. Máquinas Frigoríficas. Bombas de Calor.
- Transferencia de calor y entropía
Procesos Internamente Reversibles y Diagrama T-s. Producción de Entropía Asociada a la Transmisión de Calor. Pérdida de Potencial de Trabajo Asociada a la Transmisión de Calor.
- Balance de entropía en un volumen de control
Casos Particulares de Interés
TEMA 7. OBTENCIÓN DE VALORES DE ENTROPÍA. DIAGRAMAS. PROCESOS ISENTRÓPICOS y ADIABÁTICOS
- Ecuaciones Tds
- Algunas relaciones de interés
Pendientes de las isobaras e isócoras en diagramas T-s . Pendientes de las isobaras e isotermas en diagramas h-s .
- Diagramas entrópicos
El diagrama Temperatura-Entropía. El Diagrama Entalpía-Entropía.
- Empleo de datos tabulados de entropía
- Variación en la entropía de un gas ideal
Empleo de datos de capacidades térmicas medias. Empleo de expresiones polinómicas de las capacidades térmicas. Empleo de datos integrados de capacidades térmicas.
- Variación en la entropía de una sustancia incompresible
- Procesos isentrópicos
Modelo de Gas Ideal. Modelo de Sustancia Incompresible.
- Rendimiento isentrópico de procesos adiabáticos
Rendimiento adiabático de una turbina. Rendimiento adiabático de una tobera. Rendimiento adiabático de un compresor. Rendimiento adiabático de una bomba.
- Influencia de las irreversibilidades en procesos adiabáticos
Turbina. Compresor.
TEMA 8. ANÁLISIS EXERGÉTICO
- Introducción
- Balances de exergía en sistemas cerrados
El Estado Muerto. Energía Utilizable o Exergía de un Sistema Cerrado. Trabajo y Energía Utilizable. Calor y Energía Utilizable. Balance de Exergía en una Masa de Control. Índice de Calidad de un Proceso.
- Balance de exergía en sistemas abiertos
- Rendimiento exergético
Concepto. Rendimiento exergético de dispositivos en régimen estacionario.
El estudio de cada uno de los temas debe comenzar con la lectura detallada del correspondiente capítulo del texto base, para después proceder al estudio propiamente dicho: identificación y análisis de los puntos fundamentales, elaboración de esquemas conceptuales y sinópticos, relaciones del tema en estudio con otros temas. Cada capítulo contiene numerosos ejemplos de ejercicios que esclarecen los contenidos e ilustran el uso de los principios básicos. Se recomienda el seguimiento detallado de estos ejemplos de ejercicios como una actividad que facilita el aprendizaje de la asignatura.
La labor personal y continuada del alumno es imprescindible para el proceso de aprendizaje, por lo que, cuando se halla comprendido cada tema perfectamente, se pasará a la resolución de forma completa y detallada del mayor número posible de los ejercicios incluidos en el texto base al final de cada capítulo, repasando todos aquellos conceptos que se hallan manifestado oscuros por algún “tropiezo” en la resolución de los mismos. También es importante hacer un análisis del resultado de los ejercicios, con el doble fin de relacionar unos procesos con otros y de adquirir un cierto sentido de la “medida”.
Si después de un esfuerzo personal razonable, se le plantea alguna duda sobre los contenidos teóricos o bien, no puede resolver algún ejercicio, no dude en acudir a su tutor o en cualquier caso, al equipo docente de la asignatura en la Sede Académica Central (bien personándose en la Escuela, bien a través del teléfono, e-mail, o bien a través de los foros habilitados al efecto en el curso virtual).
TIPO DE PRUEBA PRESENCIAL |
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|---|---|
| Tipo de examen | |
| Tipo de examen | Examen de desarrollo |
| Preguntas desarrollo | |
| Preguntas desarrollo | 2 |
| Duración | |
| Duración | 120 (minutos) |
| Material permitido en el examen | |
| Material permitido en el examen | Todo tipo de material escrito y calculadora. |
| Criterios de evaluación | |
| Criterios de evaluación | Bloque de cuestiones. Se considerarán válidas las respuestas que estén debidamente justificadas (Usando: principio termodinámico, definición, expresión matemática, diagrama térmico, ejemplo, etc.). Bloque de problemas. Se corregirán de forma general, de acuerdo con los siguientes criterios:
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| % del examen sobre la nota final | |
| % del examen sobre la nota final | 90 |
| Nota mínima del examen para aprobar sin PEC | |
| Nota mínima del examen para aprobar sin PEC | 5,6 |
| Nota máxima que aporta el examen a la calificación final sin PEC | |
| Nota máxima que aporta el examen a la calificación final sin PEC | 9 |
| Nota mínima en el examen para sumar la PEC | |
| Nota mínima en el examen para sumar la PEC | 5 |
| Comentarios y observaciones | |
| Comentarios y observaciones | La prueba presencial constará de dos bloques:
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PRUEBAS DE EVALUACIÓN CONTINUA (PEC) |
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|---|---|
| ¿Hay PEC? | |
| ¿Hay PEC? | Si |
| Descripción | |
| Descripción | Las pruebas de evaluación continua consisten en dos pruebas on-line. Todos los detalles referente a las mismas se ofrecerán en el curso virtual. |
| Criterios de evaluación | |
| Criterios de evaluación | La evaluación recaerá sobre el resultado numérico.
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| Ponderación de la PEC en la nota final | |
| Ponderación de la PEC en la nota final | 1/10 |
| Fecha aproximada de entrega | |
| Fecha aproximada de entrega | (PEC1/01/04/2023) y (PEC2/20/05/2023) |
| Comentarios y observaciones | |
| Comentarios y observaciones | La contribución de las PEC a la evaluación final se tendrá en cuenta siempre que la calificación obtenida el la prueba presencial del correspondiente curso académico sea no inferior a 5 puntos. Cada prueba de evaluación a distancia podrá valorarse hasta 1 punto.
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OTRAS ACTIVIDADES EVALUABLES |
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|---|---|
| ¿Hay otra/s actividad/es evaluable/s? | |
| ¿Hay otra/s actividad/es evaluable/s? | Si |
| Descripción | |
| Descripción | Prácticas de la Asignatura El trabajo del curso incluye la realización de unas prácticas obligatorias. Los enunciados de la misma están disponibles en el curso virtual de la asignatura. |
| Criterios de evaluación | |
| Criterios de evaluación | Se evaluará la elaboración correcta del guion de las distintas prácticas haciendo hincapié en la comprensión de los principales conceptos termodinámicos involucrados en la realización experimental. |
| Ponderación en la nota final | |
| Ponderación en la nota final | Es requisito indispensable obtener la calificación de "Apto" en las prácticas para superar la asignatura. En caso de que la calificación fuera de 'No Apto" deberá repetir las prácticas el curso siguiente. |
| Fecha aproximada de entrega | |
| Fecha aproximada de entrega | PRACTICAS/ 21/06/2023 |
| Comentarios y observaciones | |
| Comentarios y observaciones | Las prácticas son obligatorias.No se puede superar la asignatura sin haber obtenido en las prácticas la calificación de Apto. El alumno deberá asistir al grupo que se le asigne en el calendario de las mismas. Una vez superadas las prácticas, la nota quedará guardada para cursos siguientes en caso necesario. |
¿Cómo se obtiene la nota final? |
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|---|---|
Para superar la asignatura es necesario aprobar la prueba presencial (PP) y las prácticas de laboratorio (Lab). La nota final se obtiene sumando a la nota del examen presencial (PP) la obtenida por las dos PEC y en las prácticas de laboratorio.
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ISBN(13): 9789701039663
Título: TERMODINÁMICA 6ª Autor/es: Cengel, Yunus A.;Boles, Michael A.; Editorial: MC GRAW HILL |
El texto base recomendado incluye todos los contenidos teóricos precisos para la preparación teórica de la asignatura. Explicaciones amplias, exentas de palabrería, junto con numerosos ejemplos bien explicados, hacen el texto agradable e idóneo para el autoaprendizaje.
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ISBN(13): 9788428337113
Título: TERMODINÁMICA TÉCNICA. TEORÍA Y 222 EJERCICIOS RESUELTOS 1ª Autor/es: Mª Pilar Morales Ortiz;Manuel Celso Juárez Castelló; Editorial: Editorial Paraninfo |
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ISBN(13): 9788429143133
Título: FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA TÉCNICA 1ª Autor/es: Moran, Michael J.;Shapiro, Howard N.; Editorial: REVERTÉ |
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ISBN(13): 9788448128296
Título: TERMODINÁMICA 6ª Autor/es: Richards, Donald;Wark, K.; Editorial: MC GRAW HILL |
Aquellos alumnos interesados en profundizar en el estudio de la asignatura, pueden consultar también alguno de los textos propuestos como bibliografía básica.
- Es obligatorio realizar prácticas de laboratorio de esta asignatura.
- El calendario de las prácticas de laboratorio se encuentra en la página web de la Escuela.
A través del curso virtual se suministrarán al alumno diversos materiales de interés para el estudio de la asignatura: resúmenes teóricos de los diversos temas, ejercicios propuestos, ejemplos de exámenes, etc.
El alumno puede efectuar consultas directas al Equipo docente de la asignatura, personalmente durante el horario de guardias, por teléfono o a través de los foros habilitados al efecto en el curso virtual. También podrá solicitar al equipo docente tutorías web personales.