Silabus Espe 2013 - Ccmm I- Final-Actual

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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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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https://bubbl.us/

http://www.educaplay.com/es/recursoseducativos/577447/siderurgia.htm



http://www.librosvivos.net/test.asp?idud=1145&id_libro=1012&id_marca=1003&idCodigoCesma=114442&est=2,0,0

http://www.librosvivos.net/test.asp?idud=1145&id_libro=1012&id_marca=1003&idCodigoCesma=114442&est=2,0,0

http://conteni2.educarex.es/mats/19252/contenido/

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1079

http://ntic.educacion.es/w3/recursos/secundaria/tecnologia/taller_tec/taller/

http://contenidos.educarex.es/mci/2007/15/testmetal2/metal_all/metal_all.html

http://www.daypo.com/test-materiales-propiedades.html

http://iesmonre.educa.aragon.es/dep/tecno/recursos/propiedades_materiales.html

http://contenidos.educarex.es/mci/2007/15/testpropmat2/propmat_all/propmat_all.html

http://www.apta.com.es/otua/otuaesp.html


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” :


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


Estructuras cristalinas de los materiales, características y propiedades principales, ejercicios

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http://www.youtube.com/watch?v=tAjdpA3XEXA&feature=related




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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


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


Practica de laboratorio : efectos del trabajo en frio y en caliente en un material metálico


Ejercicios de diferentes materiales con diagramas de fase.


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


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


Movimiento de los átomos en los materiales


Primera y segunda ley de Fick. Aplicaciones de la Difusión

Prácticas de laboratorio sobre sinterizado, cementado y soldadura de puntos


Ensayos y propiedades Mecánicas


Fundamentos de los principales Ensayos Mecánicos y tecnológicos

Prácticas de laboratorio sobre pruebas de dureza, microdureza, aplastamientom de


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tubos, doblamiento,

Segunda EvaluaciónEndurecimiento

por deformación y recocido


Trabajo en frio y en Caliente

Prácticas de laboratorio relativo a trabajo en frio y en caliente


Control del Recocido

Endurecimiento por solución sólida, diagrama de fases isomorfo


Endurecimiento por dispersión durante la solidificación


Diagrama de fases eutéctico


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


Clasificación y Nomenclatura de aceros


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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Prof. Dra. Aída N. Bedón B. Crnl. Mauricio ChávezDIR. UNIDAD DE DESARROLLO VICERRECTOR ACADÉMICO EDUCATIVO

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