Foro 2015 material didactico

8/19/2019 Foro 2015 material didactico

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DISEÑO Y PRODUCCIÓN DE MATERIALES DIDÁCTICOS PARA APOYAR LA

LICENCIATURA EN INGENIERÍA MECÁNICA

Javier Jiménez García

Facultad de Estudios Superiores Aragón. Centro Tecnológico Aragón. México DF.

Avenida Rancho Seco S/N, Colonia Impulsora, Nezahualcóyotl, Estado de México

E-mail: [email protected] Tel. 56230960, Fax 56230864

RESUMEN

En este trabajo se propone el diseño y producción de materiales didácticos, como áreas de

oportunidad, para apoyar la asignatura de Tribología, materia obligatoria de la

especialización de diseño, recién incorporada a los Planes de Estudio de las ingenierías.

Considerando dos objetivos: primero fortalecer la currícula del ingeniero aragonés,

mediante la elaboración de los apuntes de la asignatura, la generación de protocolos de

prácticas y manuales en las temáticas afines (fricción, desgaste, lubricación), promoviendo

la actualización, impartiendo y organizando conferencias y cursos, con base en las

necesidades y estilos de aprendizaje del alumnado; y segundo, avanzar hacia el desarrollo

de entornos educativos generando escenarios alternativos de enseñanza – aprendizaje que

posibilite el desarrollo de competencias en el campo de la tribología.

Palabras clave: Didáctica. Tribología.

ABSTRACT

The design and production of teaching materials, as areas of opportunity, to support the

subject of Tribology, obligatory matter of the specialization of design, newly incorporated

into the Plans of Study of the engineering’s is proposed in this paper . Considering two

mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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objectives, first to strengthen the curricula of the Aragonese engineer, through the

elaboration of the notes of the course, the generation of protocols, practices and manuals on

related subjects (friction, wear, lubrication), promoting the update, teaching and organizing

conferences and courses, based on the student’s learning needs; and second, to advance

towards the development of educational environments, generating an alternative scenarios

of teaching / learning allowing the development of competences in the field of Tribology.

Key Words: Didactics. Tribology.

INTRODUCCIÓN

Con base en la modificación del Plan de Estudios de la carrera en ingeniería Mecánica de la

FES Aragón (2007), es imprescindible el diseño y la producción de materiales didácticos,

que cubran los nuevos programas tanto de las materias obligatorias, optativas, así como de

especialización, que no existían en el plan anterior. Con el aporte primordial de que el

alumnado cuente con la incorporación de contenidos actualizados y las referencias de

nuevos desarrollos en investigación, para estar a la vanguardia de los principales avances

científicos y tecnológicos que tienen lugar en las diversas disciplinas que conforman las

carreras profesionales.

Por ello, se plantea el diseño y producción de herramientas didácticas, como áreas de

oportunidad, para apoyar la asignatura de Tribología, materia obligatoria de la

especialización de diseño, recién incorporada al plan de estudios. Con un doble objetivo,

primero fortalecer la currícula del ingeniero aragonés, debido al impacto tecnológico y

ambiental que esta ciencia tiene, ya que incide directamente en la formación profesional de

nuestros egresados en áreas de interés prioritario para el sector productivo nacional, como

son: el diseño de maquinaria, la fabricación, el diagnóstico, el control de calidad y el

mantenimiento proactivo; y segundo, ser la punta de lanza para que se genere un programa


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de actualización permanente de material didáctico en las demás áreas constitutivas del plan

de ingeniería Mecánica.

Así, se contempla elaborar, publicar y difundir los apuntes de la asignatura de “Tribología”;

instrumentar y generar protocolos de prácticas en las temáticas afines (fricción, desgaste y

lubricación), y facilitar la actualización de los docentes, impartiendo y organizando

conferencias y cursos de interacción de alumnos y profesores, todo ello con la finalidad de

fortalecer los procesos de enseñanza y de aprendizaje. Con lo cual se dará respuesta a la

currícula de ingeniería y al perfil de egreso planteado en el diseño de los nuevos Planes de

Estudio de las ingenierías en la Facultad de Estudios Superiores Aragón.

Cabe destacar que el proyecto beneficiará el desarrollo de competencias de los alumnos y

alumnas en el campo profesional, ya que esta temática es transversal e impacta

directamente en las asignaturas de Ciencia y Tecnología de Materiales, Diseño de

elementos de máquinas, Introducción al estudio de los mecanismos, Conformado de

Materiales, Procesos de corte de Materiales, Diseño de Herramental, Diseño mecánico y

Vibraciones mecánicas.

JUSTIFICACIÓN

La tribología es un campo de investigación y de aplicación, relativamente nuevo, poco

conocida por los no especialistas, que implica una interdisciplinaridad estrecha entre

físicos, químicos, hidrodinámicos y sobre todo ingenieros, teniendo un desarrollo

considerable en el transcurso de las últimas décadas.


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Desarrollo que se ha visto impulsado por la complejidad y la creciente sofisticación de la

ingeniería de los sistemas utilizados en múltiples sectores (transporte, espacio, robótica,

tecnologías médicas).

Hecho que ha obligado a los involucrados a centrar sus investigaciones en comprender y

mejorar el comportamiento tribológico de los materiales, ya que son especialmente

importantes en términos de seguridad, fiabilidad consecuentes y sobre todo para el ahorro

de energía.

Así, en la actualidad se estudia y analiza tanto la resistencia que presentan los diferentes

tipos de materiales con base en la fricción y el desgaste resultante por su interacción, así

como la optimización de los rendimientos de la transmisión de potencia por los sistemas

mecánicos y la lubricación compleja e indispensable que necesitan, constituyendo así a la

tribología como una disciplina científica y tecnológica especializada.

Por ello, es fundamental que nuestro alumnado cuente con la incorporación de contenidos

actualizados y las referencias de nuevos desarrollos en investigación, para estar a la

vanguardia de los principales avances científicos y tecnológicos que tienen lugar en las

diversas disciplinas que conforman las carreras profesionales.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Debido a que en los Planes de Estudio de las carreras de ingeniería mecánica, eléctrica e

industrial, de la FES - Aragón que se tenían desde su inicio, no contemplaban una

asignatura específica denominada tribología, ni se tenían líneas de investigación en dicho

campo, los alumnos egresados no desarrollaron sus competencias en aspectos tan

relevantes como es el estudio de materiales tribológicos, teniendo un desconocimiento de


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cómo reducir las cuantiosas pérdidas económicas por el inadecuado manejo de materiales

en el diseño de sistemas mecánicos.

Afortunadamente con la actualización de los planes de estudio de las ingenierías, que ya

contemplan a la tribología como una asignatura de especialización, se podrá abordar dicha

temática.

Con lo cual se dará respuesta a la currícula de ingeniería y al perfil de egreso que se

planteó en el diseño de los nuevos Planes de Estudio de las ingenierías en la Facultad de

Estudios Superiores Aragón.

OBJETIVO GENERAL

Mejorar los procesos de enseñanza y aprendizaje de la Licenciatura en Ingeniería Mecánica

a través del diseño y producción de herramientas didácticas, que generen líneas de

investigación, con la participación directa de alumnos, alumnas y profesores.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Fortalecer el trayecto formativo de la Licenciatura en Ingeniería Mecánica debido al

impacto tecnológico y ambiental que tiene la tribología en áreas de interés

prioritario para el sector productivo nacional

Facilitar el aprendizaje por parte del alumnado, incentivados por el uso de

publicaciones actuales y contenidos didácticos innovadores

Robustecer la formación de recursos profesionales a partir del entendimiento teórico

del fenómeno, la investigación descriptiva y experimental


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Generar un programa de servicio social acorde con las labores de investigación del

campo tribológico

Avanzar hacia el desarrollo de entornos educativos generando un escenario

alternativo de enseñanza – aprendizaje que posibilite al alumnado el desarrollo de

competencias en el campo de la tribología

HIPÓTESIS O SUPUESTOS

La tribología es un campo de investigación y de aplicación, relativamente nuevo, poco

conocida por los no especialistas, que implica una interdisciplinaridad estrecha entre

físicos, químicos, hidrodinámicos y sobre todo ingenieros, teniendo un desarrollo

considerable en el transcurso de las últimas décadas.

Desarrollo que se ha visto impulsado por la complejidad y la creciente sofisticación de la

ingeniería de los sistemas utilizados en múltiples sectores (transporte, espacio, robótica,

tecnologías médicas), obligando así a los involucrados a centrar sus investigaciones en

mejorar el comportamiento tribológico de los materiales, ya que son especialmente

importantes en términos de seguridad, fiabilidad consecuentes y sobre todo para el ahorro

de energía, (Jiménez, J., 2013).

Por otro lado, los avances de la tribología se deben igualmente a la emergencia de

herramientas tecnológicas cada vez más especializados en su análisis y a la manipulación

de la materia, como son: la deposición de las películas finas, la formulación de los

lubricantes, espectrografía, plasmas de alta energía, entre otros, (Jiménez, J., 2008).

Así, en la actualidad se estudia y analiza tanto la resistencia que presentan los diferentes

tipos de materiales con base en la fricción y el desgaste resultante por su interacción, así


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como la optimización de los rendimientos de la transmisión de potencia por los sistemas

mecánicos y la lubricación compleja e indispensable que necesitan, constituyendo así a la

tribología como una disciplina científica y tecnológica especializada.

MARCO TEÓRICO

La tribología es una ciencia, rama de la mecánica clásica, que estudia la relación entre

fenómenos de desgaste, fricción y lubricación y de cómo estos interactúan en beneficio o

en contra del correcto funcionamiento de los equipos y componentes de maquinarias.

Sin duda alguna, en la interacción entre dos superficies aparecen diversos fenómenos cuyo

conocimiento es de vital importancia. El primero de ellos, la fricción, que proviene de la

existencia de fuerzas tangenciales que aparecen entre dos superficies sólidas en contacto

cuando permanecen unidas por la existencia de esfuerzos normales a las mismas. El

segundo, desgaste, es la desaparición de material de la superficie de un cuerpo como

consecuencia de la interacción con otro cuerpo y el tercero, la lubricación, que son las

sustancias aplicadas a las superficies de rodadura, deslizamiento o contacto de las máquinas

para reducir el rozamiento entre las partes móviles.

Cabe destacar que estos tres fenómenos están siendo ampliamente estudiados por las

comunidades científicas mundiales, ya que con base en estudios recientes, las pérdidaseconómicas que sufre un país industrializado por problemas tribológicos y a la corrosión

de los materiales, alcanzan el 4,5 % del Producto Nacional Bruto, (Bharat, G., 2009).


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Asimismo en el campo energético, se estima que en EE.UU. un 11% de la energía total

consumida en cuatro grandes sectores: transportes, turbo máquinas, generadores de

potencia y procesos industriales, pueden ser ahorrados introduciendo avances tribológicos.

Es importante mencionar que el estudio tribológico de materiales, no sólo contribuirá a

reducir las grandes pérdidas económicas que se presentan en los sectores automotriz,

aeroespacial y en general en los constructores de maquinaria, sino que también permitirá

salvaguardar el medio ambiente, ya que al utilizar materiales más confiables y duraderos se

reducirá el consumo de materias primas y la utilización de lubricantes altamente

contaminantes, que se descargan libremente al medio ambiente ocasionando un daño

ecológico irreversible (Jiménez, J., 2008).

METODOLOGÍA

Como estrategias metodológicas a desarrollar se plantean los siguientes puntos:

Investigación documental de la relación que existe entre fenómenos de desgaste,

fricción y lubricación del campo tribológico y de cómo estos interactúan en

beneficio o en contra del correcto funcionamiento de los equipos y componentes de

maquinarias.

Generar líneas de investigación a través de la participación directa de profesores y

alumnos con el diseño de tesis.

Implementar el trabajo colaborativo con los profesores de las diferentes áreas

involucradas de las ingenierías.

Lograr la asignación de becas para alumnos que participen en el proceso de

investigación.

Gestionar la participación de conferencistas para el enriquecimiento y

retroalimentación de los aspectos teóricos prácticos.


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Actualización a través de cursos y diplomados relacionados con la temática

abordada.

Promoción de la investigación en el campo tribológico, mediante folletos, trípticos,

carteles y cápsulas informativas.

Generar redes estratégicas para establecer alianzas con instituciones afines a la

temática tribológica.

Asistencia y participación a congresos nacionales e internacionales sobre el campo

descrito.

Generar los apuntes de la asignatura tribología de especialización con base en el

programa propuesto para su desarrollo.

Promover la difusión a nivel interno y externo de los avances logrados en el campo

tribológico.

HALLAZGOS Y AVANCES SIGNIFICATIVOS

Con base en la metodología de la investigación propuesta, se obtuvieron los siguientes

hallazgos y avances y significativos:

Investigación documental del campo tribológico con las siguientes fuentes de

información: libros, artículos, monografías, tesis, documentos, trabajos de

investigación presentados en conferencias, congresos y seminarios.

Colaborar con la planta docente de la FES Aragón en el área de las ingeniería para

impartir la asignatura de Tribología en la especialización de diseño.

Ela borar el 50% de los apuntes de la asignatura de “Tribología”, con base en los

contenidos temáticos del programa.

Generación del protocolo de dos nuevas prácticas en las temáticas afines (fricción y

desgaste).


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Difusión de la temática de tribología a alumnos y docentes mediante conferencias,

trípticos, carteles y capsulas informativas en la página WEB de la FES Aragón del

CTA.

Desarrollar temas de tesis referentes al campo de estudio tribológico.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos al Programa de Apoyo a Proyectos para la Innovación y Mejoramiento de la

Enseñanza, PAPIME PE100614, UNAM, por el financiamiento y apoyo brindado para la

realización de este proyecto.

APARATO CRÍTICO

(1) Jiménez, J., (2013). “Tribology and Proactive Maintenance”. XII Inter – American

Conference on Materials Technology”. Cozumel, MEXICO. May 20-28.

(2) Jiménez, J., (2012). “Tribology and Lubrication”, International Conference on

Mechanical Engineering. Advanced Technology for Industrial Production. 9 th Congress

in Florencia, Italia. December 3-11.

(3) Jiménez, J., (2011). “Tribological study of nylon”. International Conference on

Mechanical Engineering. Advanced Technology for Industrial Production. 8 th Congress

in Roma, Italia. December 4-11.

(4)

Bharat, Gupta. (2009). Handbook of Tribology. McGraw-Hill.

REFERENCIAS

(1)

Jiménez, J., (2003). “Desing of Tribological Machine”, Inter. – American Conference

on Materials Technology, Cozumel, México. Octubre 2 – 7.

(2) Friction and Wear Testing, (1997). Source Book: Selected References from ASTM

Standardsand ASM Handbooks. 1997. P. 47.

(3) Jiménez, J., and Grinberg, A., (1994). Efecto de los tratamientos Térmicos sobre la


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resistencia al desgaste por fricción en una aleación de aluminio termotratable".

Memorias del IV Congreso en Ciencia de Materiales. Cancún, Quintana Roo, México.

Ponencia M-29. Septiembre 26-30.

(4)

Jiménez, J., and Barba, A., (1993). "Estudio tribológico de Zinalco" Memorias del I

Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica. Madrid, España. ed., p. 308-312.

Septiembre 6-9.

(5) Zum, K., (1987). “Microstructure and wear of materials”, Institute of Materials

technology. University of Siegen., Elsevier Science Publisher B. V. New York.

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