silabus espe 2013 - ccmm i- final-actual
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VICERRECTORADO ACADÉMICOUnidad de Desarrollo Educativo
SÍLABO INSTITUCIONAL
DATOS INFORMATIVOSASIGNATURA:
CIENCIA DE MATERIALES I
CÓDIGO:
EMEC-14039
NRC: NIVEL:TERCERO
CRÉDITOS:4
DEPARTAMENTO:CIENCIAS DE ENERGÍA Y MECÁNICA
CARRERAS:MECÀNICA Y MECATRÓNICA
ÁREA DEL CONOCIMIENTO:DISEÑO Y MECÁNICA COMPUTACIONAL
PERÍODO ACADÉMICO:FEBRERO 2013 – JULIO 2013
FECHA ELABORACIÓN:2013/02/20
SESIONES/SEMANA: EJE DE FORMACIÓN:
PROFESIONALTEÓRICAS:
3 H
LABORATORIOS:
1 H
PRE-REQUISITOS: ]QUÍMICA I [EXCT-12311] , DIBUJO MECÁNICO [EMEC-10014]
CO-REQUISITOS:
DOCENTE:
Nombre: Víctor Andradee-mail: vandrade@éspe.edu.ec
Grado académico o título profesional:Ingeniero Mecánico
Ing. Mecánico (ESPE),Master en Metalurgia Física y Mecánica (U. Navarra-España).Ex Director de las carreras de Mecánica y Mecatronica de la ESPEAsesor de la UDE
1. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA:
Ciencia de Materiales I es una asignatura básica específica de profesionalización, que conjuga el conocimiento de los fundamentos científicos de la microestructura y propiedades de los materiales de ingeniería con el conocimiento tecnológico de las técnicas de tratamiento y ensayo. Adquiere especial relevancia la interrelación entre los fundamentos de estructura-propiedades-procesamiento y el entorno, de esta manera se dota al futuro graduado en Ingeniería Mecatrónica de los conocimientos básicos para comprender, clasificar y seleccionar los materiales más adecuados para cada aplicación industria
2. OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA O MÓDULO
Desarrollar en los estudiantes primero la capacidad de discernir los fundamentos generales de los materiales (clasificación de los materiales, estructura y organización atómica), segundo identificar las imperfecciones en el arreglo atómico, movimiento de los átomos en los materiales a fin de analizar sus implicaciones en aplicaciones industriales, y tercero valorar las principales técnicas para el control de la microestructura y de las propiedades mecánicas de los materiales.
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VICERRECTORADO ACADÉMICOUnidad de Desarrollo Educativo
3. RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Resultado del aprendizaje(objetivos específicos)
Nivel Forma de evidenciarlo
Identificar los tipos de materiales de uso industrial de acuerdo a la estructura cristalina o amorfa y sus influencias en las propiedades de los mismos
- Visitas técnicas a fábricas del sector industrial.
- Prácticas de laboratorio para identificar propiedades básicas de los materiales de uso industrial.
Identificar los principales defectos o imperfecciones en las estructuras cristalinas y sus implicaciones en los comportamientos de los materiales.
- Prácticas de medición de tamaño de grano en los laboratorios
Practicar aplicaciones industriales en base al movimiento de los átomos conocido como difusión.
- Prácticas de sinterizado, cementado, soldadura entre puntos en los laboratorios
Analizar el comportamiento básico de los materiales de uso industrial al relacionar estructuras, propiedades, procesamiento, y medio ambiente a fin de valorar su desempeño y su control.
- Desarrollo de un proyecto integrador en el que describen los componentes de un producto, los materiales, procesos de manufactura, sus propiedades y relaciones entre ellos.
- Prácticas de laboratorio para controlar propiedades de los materiales ( trabajo en frio , en caliente, Recocido , Temple y Revanido)
Nivel:(B= básico, M= medio, A= alto).
4. METODOLOGÍA: a. Estrategias metodológicas:
El estudiante deberá preparar los temas, previa su asistencia a las sesiones de acuerdo a la asignación programada para cada sesión.
Consultas puntuales podrán ser hechas al profesor mediante el uso del correo electrónico. El profesor actuará como un facilitador, por lo tanto, es obligación de los estudiantes traer
preparados los temas correspondientes a cada sesión, de manera que puedan establecerse intercambio de opiniones sobre los temas tratados.
La nota de participación en los encuentros será evaluada de acuerdo a la calidad de los aportes que los estudiantes realicen en las discusiones en clase, o a los aportes adicionales vía correo electrónico.
b. Orientaciones metodológicas:
5. CONDUCTA Y COMPORTAMIENTO ÉTICOS:
Se exige puntualidad, no se permitirá el ingreso de los estudiantes con retraso. La copia de exámenes o quizes será severamente castigada, inclusive podría ser motivo de la
pérdida automática del semestre, (código de ética de la universidad) Respeto en las relaciones docente- alumno y alumno-alumno será exigido en todo momento, esto
será de gran importancia en el desarrollo de las discusiones en clase.
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En los trabajos se deberán incluir las citas y referencias de los autores consultados (de acuerdo a normativas aceptadas, v. g. APA). Si un plagio es evidenciado, podría ser motivo de la separación del curso del o los involucrados.
Si es detectada la poca o ninguna participación en las actividades grupales de algún miembro de los equipos de trabajo y esto no es reportado por ellos mismos, se asumirá complicidad de ellos y serán sancionados con la nota de cero en todo el trabajo final (implica la pérdida del curso) dado el peso ponderado del trabajo en la nota final.
Los casos y trabajos asignados deberán ser entregados el día correspondiente. No se aceptarán solicitudes de postergación.
6. RECURSOS:
Aula virtual, materiales propios de la asignatura, TIC`s
7. EVALUACIÓN:% /20
Trabajos fuera de clase: Deberes 10% 2Prácticas de laboratorio 20% 4Participación en clase- control de lecturas 20% 4Portafolio estudiantil (opcional) 5% 1Pruebas 20 % 4Examenes 30% 6Otros (especifique)TOTAL 100%+5% 20+1
opcional
8. Acuerdos y compromiso
Estos acuerdos y compromisos lo definen entre el profesor y los estudiantes.
9. FUENTES DE INFORMACIÓN
BIBLIOGRAFIA BÁSICA
TITULO AUTOR EDICIÓN AÑO IDIOMA EDITORIAL
CIENCIA E INGENIERIA DE MATERIALES
Donald R.Askeland
4ta 2004 Español Thomson
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FUENTES RECOMENDADAS
TITULO AUTOR EDICIÓN AÑO IDIOMA EDITORIAL
INTRODUCCION DE LA METALURGIA FISICA
Sidney H. Avner 2da 1995 Español Macgraw-hill
CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES
William D. Callister 2da 1995 Español Reverte
FUNDAMENTOS DE LA CIENCIA Y INGENIERIA DE MATERIALES
Smith William 3ra 1999 Español McGRAW-HILL
1.
LECTURAS COMPLEMENTARIAS
1. CICLO DEL ACERO: http://www.apta.com.es/otua/otuaesp.html
2. TEST PROPIEDADES DE LOS MATERIALES : http://contenidos.educarex.es/mci/2007/15/testpropmat2/propmat_all/propmat_all.html
http://iesmonre.educa.aragon.es/dep/tecno/recursos/propiedades_materiales.html
http://www.daypo.com/test-materiales-propiedades.html
3. TEST LOS METALES : http://contenidos.educarex.es/mci/2007/15/testmetal2/metal_all/metal_all.html
4. TALLER VIRTUAL DE TECNOLOGÍA: http://ntic.educacion.es/w3/recursos/secundaria/tecnologia/taller_tec/taller/
5. LOS PLÁSTICOS: http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1079
6. RECICLADO DEL PAPEL : http://conteni2.educarex.es/mats/19252/contenido/
7. MATERIALES DE USO TÉCNICO: http://www.librosvivos.net/test.asp?idud=1145&id_libro=1012&id_marca=1003&idCodigoCesma=114442&est=2,0,0
http://dl.dropbox.com/u/10210487/2eso/Actividades/T05-Materiales%20de%20uso%20tecnico/Propiedades_materiales.htm
8. TEST TECNOLOGÍA DE MATERIALES: http://www.educaplay.com/es/recursoseducativos/577447/siderurgia.htm
9. Construcción de mapas conceptuales (aplicación informática): https://bubbl.us/
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10. Para organizar y compartir información (aplicación informática) : www.evernote.com
11. USO DE EVERNOTE Y SUS VENTAJAS PARA RECOPILAR, EVALUAR Y ANALIZAR INFORMACIÓN :
http://www.eduteka.org/modulos/1/162/2124/1
12. CARACTERÍSTICAS DE “GOOGLE” :
http://www.eduteka.org/modulos/1/162/102/1
13.- Cálculo del modulo elástico del acero : http://www.youtube.com/watch?v=tAjdpA3XEXA&feature=related
14.- Falla del Titanic : http://www.youtube.com/watch?v=Xn7Of0YGR6w
10.- CONTENIDOS
No. UNIDADES DE ESTUDIO Y SUS CONTENIDOSEVIDENCIA DEL APRENDIZAJE Y SISTEMA
DE TAREAS
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Unidad 1:
1 FUNDAMENTOS GENERALES DE LOS MATERIALES (Clasificación de los materiales, Estructura y organización atómica).
Producto de unidad:
ENTREGA DEL PRIMER AVANCE DEL PRODUCTO INTEGRADOR; PLANOS DE CONJUNTO Y DE DESPIECE DE UN EJEMPLO ESCOGIDO POR GRUPO DE TRABAJO , TABLA DE VALORES (IDENTIFICACIÓN DE CADA PARTE, FUNCIONES, MATERIAL UTILIZADO, PROPIEDADES
1.1 Ciclo de los materiales
1.2 Clasificación de los materiales1.2.1 De acuerdo a las propiedades de los materiales1.2.2 De acuerdo a la manera de presentarse en la naturaleza1.2.3 De acuerdo a los usos industriales1.2.3.1 Metales1.2.3.2 Polímeros1.2.3.3 Cerámicos1.2.3.4 Biológicos1.2.3.5 Compuestos
1.3 Relación estructura, propiedades, procesamiento1.3.1 Efectos ecológicos sobre el comportamiento de materiales1.3.2 Diseño y selección de materiales
1.4 Organización Atómica1.4.1 Introducción1.4.2 Orden de corto alcance comparado con orden de largo alcance1.4.3 Celdas unitarias1.4.4 Transformaciones alotrópicas y polimórficas1.4.5 Puntos, direcciones y planos en la celda unitaria1.4.6 Sitios intersticiales1.4.7 Cristales Iónicos1.4.8 Estructuras covalentes1.4.9 Difracción de Rayos-X
Tarea principal 1.1:Mapa conceptual sobre la historia de la Ciencia de los Materiales
Tarea principal 1.2:
Práctica de laboratorio Características y propiedades principales de materiales de uso industrial
Tarea principal 1.3:
Estructuras cristalinas de los materiales, características y propiedades principales, ejercicios
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Unidad 2:
IMPERFECCIONES EN EL ARREGLO ATÓMICO, MOVIMIENTO DE LOS ÁTOMOS EN LOS MATERIALES
Producto de unidad:
ENTREGA DEL SEGUNDO AVANCE DEL PRODUCTO INTEGRADOR: CORRECCIÓN DEL PRIMER AVANCE , ADICIONAR JUSTIFICACIONES DEL USO DEL MATERIAL ORIGINAL DE CADA COMPONENTE, JUSTIFICACIÓN DEL USO DE UN MATERIAL ALTERNATIVO PARA CADA COMPONENTE
2.1 Imperfecciones en Arreglo Atómico2.1.1 Introducción2.1.2 Dislocaciones2.1.3 Significado de las dislocaciones2.1.4 Ley de Schmid2.1.5 Influencia de la estructura cristalina2.1.6 Defectos Puntuales2.1.7 Defectos de Superficie2.1.8 Control del proceso de deslizamiento
2.2 Movimiento de los átomos en los materiales2.2.1 Introducción2.2.2 Estabilidad de los átomos2.2.3 Mecanismos de difusión2.2.4 Energía de activación para la difusión2.2.5 Velocidad de difusión (Primera y segunda ley de Fick)2.2.6 Perfil de Composición (Segunda ley de Fick)2.2.7 Difusión y procesamiento de los materiales
2.3 Introducción a la propiedades mecánicas de los materialesTracción, corte, dureza, impacto
2.3.1 Tracción, corte, dureza, impacto
Tarea principal 2.1:Resolución de problemas relacionados a los temas planteados
Tarea principal 2.2:Prácticas de laboratorio referentes a la aplicación de la difusión; Cementado, Sinterizado, Soldadura por Difusión, coloreado de polímeros
Tarea principal 2.3:
Análisis y practicas de laboratorio con diferentes ensayos y pruebas mecánicas realizadas en materiales metálicos
3 Unidad 3:
CONTROL DE LA MICROESTRUCTURA Y DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES.
Producto de unidad:
ENTREGA DEL PRODUCTO INTEGRADOR CON LA CORRECCIONES DEL SEGUNDO AVANCE , ADICIONAR COSTOS DE MATERIA PRIMA Y DE FABRICACIÓN DE CADA COMPONENTE DEL EJEMPLO ESCOGIDO
1.1 Endurecimiento por deformación y recocido3.1.1 Introducción3.1.2 Relación del Trabajo en frío con la curva esfuerzo-deformación3.1.3 Mecanismos de endurecimiento por deformación3.1.4 Propiedades en función del porcentaje del trabajo en frío3.1.5 Microestructura y esfuerzos residuales3.1.6 Características del trabajo en frío3.1.7 Las tres etapas del Recocido3.1.8 Control del Recocido3.1.9 Recocido y procesamiento de materiales3.1.10 Trabajo en caliente3.1.11 Conformación superplástica
3.2 Diagramas de Fase3.2.1 Introducción3.2.2 Fases y diagrama de fases de sustancias puras3.2.3 Soluciones y solubilidad3.2.4 Condiciones para una solubilidad sólida ilimitada3.2.5 Endurecimiento por solución sólida3.2.6 Tipos de Diagramas de Fase
3.3 Aleaciones Hierro – Carbono
Tarea principal 3.1:
Practica de laboratorio : efectos del trabajo en frio y en caliente en un material metálico
Tarea principal 3.2:
Ejercicios de diferentes materiales con diagramas de fase.
Tarea principal 3.3:
Ejercicios sobre el diagrama hierro-carbono
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3.3.1 Diagrama Hierro - Carbono3.3.2 Fundiciones3.3.3 Clasificación y Nomenclatura de aceros
2. PLANIFICACIÓN DIARIA
SESIÓN Nº
CONTENIDO MATERIAL TAREARESULTADOS DE APRENDIZAJES EVIDENCIABLES
1 Explicación sílabo y metodología
sílabo impreso Leer el sílabo, analizarlo
2 Ciclo de los materiales - Ver video de la Historia de Ciencia de materiales N° 3
- Consultar el proceso de fabricación de una botella de plástico de polietileno
- Presentar mapa conceptual de la Historia de Ciencia de Materiales
- Elaborar el ciclo de vida del polietileno
3 Clasificación de los materiales de acuerdo el uso industrial
Visita aun empresa del sector industrial
Presentar un informe de la visita en la que se incluya:
- Materia prima- Procesos de
fabricación- Recursos humanos- Contaminación
Industrial
4 Propiedades de los materiales de uso industrial
- Diapositivas de la clasificación de materiales
- Revisión de pag. Web ciclo del acero
Realizar la práctica de laboratorio comprobación de las propiedades de los materiales de uso industrial
Presentar diagrama en V sobre esta práctica de laboratorio
5 Relación estructura, propiedades, procesamiento
Escoger por grupo un producto integrador referido a un componente mecánico constituido por al menos tres materiales
Presentación de avance del producto integrador en que conste dibujos técnicos del componentes , materiales de cada
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diferentes, de fabricación nacional y que no se repita en entre los grupos
componentes, propiedades mecánicas , físicas , químicas, sensoriales y otras que deben tener cada parte para cumplir su función, detallar los procesos de fabricación de cada parte, fecha de presentación: en la prueba conjunta
6 Principios de selección de materiales
Fabricación de un cilindro para contener gas a presión
Presentar matriz de selección de materiales
7 Organización AtómicaCeldas unitarias
Principales celdas cristalinas y sus características
Elaboración de un modelo con esferas de poliestireno de 5cm de diámetro
8 Puntos, direcciones y planos en la celda unitaria
Utilizar software para ubicar puntos direcciones y planos en celdas unitarias
Validación de resolución de ejercicios teóricos con el uso del software
9 Sitios intersticiales Control de lectura Debate en clase sobre el tema
10 Cristales Iónicos y Estructuras covalentes
- Construir modelos con esferas de poloiestireno
- Modelar mediante un software
- Caracterizar modelos efectuados (parámetros de red, calculo de densidades, direcciones y planos compactos)
- Presentar modelamiento en 3D mediante un software.
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11 Difracción de Rayos-X Visita al centro de investigaciones del a ESPE
Presentar informe sobre los fundamentos de rayos X , equipos utilizados y aplicaciones.
12 Primera Evaluación
Imperfecciones en Arreglo AtómicoTipos de imperfecciones
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Dislocaciones y su significado
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Defectos de superficie - Practica de laboratorio , preparación de muestras metalográficas y medición de tamaño de grano
- Presentar informe y diagramas en V de las prácticas efectuadas
Deslizamiento y maclaje
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Movimiento de los átomos en los materiales
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Primera y segunda ley de Fick. Aplicaciones de la Difusión
Prácticas de laboratorio sobre sinterizado, cementado y soldadura de puntos
- Presentar informe y diagramas en V de las prácticas efectuadas
Ensayos y propiedades Mecánicas
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Fundamentos de los principales Ensayos Mecánicos y tecnológicos
Prácticas de laboratorio sobre pruebas de dureza, microdureza, aplastamientom de
- Presentar informe y diagramas en V de las prácticas efectuadas
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tubos, doblamiento,
Segunda EvaluaciónEndurecimiento
por deformación y recocido
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Trabajo en frio y en Caliente
Prácticas de laboratorio relativo a trabajo en frio y en caliente
- Presentar informe y diagramas en V de las prácticas efectuadas
Control del Recocido
Endurecimiento por solución sólida, diagrama de fases isomorfo
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Endurecimiento por dispersión durante la solidificación
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Diagrama de fases eutéctico
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Endurecimiento por dispersión mediante transformación de fase y tratamiento. Reacción eutectoide , Diagrama Fe-C
Prácticas de laboratorio relativo a Identificación de micro constituyentes de los aceros
- Presentar informe y diagramas en V de las prácticas efectuadas
Clasificación y Nomenclatura de aceros
Control de lectura Debate en clase sobre el tema
Tercera Evaluación
Firma: Prof.
El formato de este sílabo tiene como referencia varias fuentes, principalmente el entregado por Morán, E., Gangotena, R. (2013) y el antiguo sílabo que a nivel institucional se estaba utilizando. Trata de responder a los requerimientos señalados por el CEAACES, ABET y SACS.
Sangolquí, 25 de febrero 2013
Elaborado por: Aprobado por:
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VICERRECTORADO ACADÉMICOUnidad de Desarrollo Educativo
Prof. Dra. Aída N. Bedón B. Crnl. Mauricio ChávezDIR. UNIDAD DE DESARROLLO VICERRECTOR ACADÉMICO EDUCATIVO
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