PRE: Electricidad Magnetismo y Laboratorio

Transcripción

1 Código-Materia: MATERIALES EN INGENIERIA Requisito: PRE: Electricidad Magnetismo y Laboratorio Programa Semestre: Ingeniería Industrial Quinto Semestre Período académico: Enero a Mayo de 2016 Intensidad semanal: 4 horas semanales Créditos: 3 Generales: S El estudiante desarrollará la capacidad de proponer materiales o procesos para generar productos durables según condiciones de servicio y el ambiente de exposición o trabajo, a partir de la ciencia de los materiales donde describirá la naturaleza de los materiales, pudiendo explicar la relación entre la micro-estructura de un material, sus propiedades, su resistencia y el comportamiento final de un producto, con el objeto de seleccionar materiales producción y en particular, tendrá elementos para analizar y proponer transformaciones sencillas de los residuos industriales y urbanos. Terminales: Al terminar el curso, el estudiante estará en capacidad de: Explicar la síntesis de los materiales de ingeniería, su diversidad, sus categorías y sus propiedades. Seleccionar el material más apropiado para un uso específico de acuerdo a condiciones de trabajo, clima y medioambiente. Proponer materiales compuestos que respondan a características definidas. Diferenciar las causas y efectos de los procesos de deterioro de los materiales básicos de ingeniería. Específicos: De formación académica: Materiales en Ingeniería 1

2 GENERAL: El estudiante desarrollará la capacidad de proponer materiales o procesos para generar productos durables según condiciones de servicio y el ambiente de exposición o trabajo, a partir de la ciencia de los materiales donde describirá la naturaleza de los materiales, pudiendo explicar la relación entre la micro-estructura de un material, sus propiedades, su resistencia y el comportamiento final de un producto, y de la ingeniería de materiales con el objeto de abordar los procesos de manufactura o de producción y en particular, tendrá elementos para analizar los residuos industriales y urbanos. TERMINAL 1: Explicar la síntesis de los materiales de ingeniería, su diversidad, sus categorías y sus propiedades. UNIDAD 1: Introducción al curso y la disponibilidad de los materiales UNIDAD 2: Ingeniería de los Materiales y sus Propiedades 1. Ubicarse realmente frente a esta disciplina de los materiales. 2. Diferenciar entre ciencia e ingeniería de los materiales 3. Entender el ciclo de los materiales (describir su mundo y la relación directa entre los materiales de ingeniería, el universo). 4. Definir brevemente los procesos industriales como derivados de los procesos geológicos. 5. Expresar el uso y las aplicaciones de los materiales tanto en los países desarrollados como en aquellos en vías de desarrollo. 1. Definir que la mayoría de los materiales pertenecen a 5 categorías de materiales. 2. Explicar la síntesis de los materiales de ingeniería y cómo su diversidad real solo es de forma. 3. Explicar las propiedades de los materiales y calcular su resistencia a) Físicas b) Mecánicas (Esfuerzos y deformaciones en los materiales) c) Térmicas (Deformaciones térmicas) d) Superficie TERMINAL 2: Seleccionar el material más apropiado para un uso específico de acuerdo a condiciones de trabajo, resistencia, clima y medioambiente. UNIDAD 3: La ciencia de los materiales Parcial No. 1 UNIDAD 4: Los Metales y sus usos UNIDAD 5: Los cerámicos y sus usos S ESPECIFICOS: 1. Explicar los enlaces primarios y secundarios. 2. Explicar el empaquetamiento de los átomos en estructuras cristalinas. 3. Ilustrar las relaciones que hay entre las propiedades de los materiales tales como la dureza, la maleabilidad, la densidad, etc., en función de los enlaces atómicos que contienen las molécula cristalina o amorfa de un material definido. S ESPECÍFICOS 1. Definir qué son los metales y las características poseen. 2. Diferenciar la amplia variedad de metales de ingeniería, así como las posibilidades de uso. 3. Seleccionar metales de acuerdo con las exigencias o solicitaciones de una aplicación particular, teniendo en cuenta sus esfuerzos mecánicos (axiales, cortantes, de torsión y de flexión) 1. Definir qué son los cerámicos y las características poseen. 2. Diferenciar la variedad de cerámicos de ingeniería, así como las posibilidades de uso. 3. Proponer bajo qué circunstancia deberá seleccionar y emplear los materiales cerámicos. TERMINAL 3: Proponer materiales compuestos que respondan a características definidas. TERMINAL 4: Diferenciar las causas y efectos de los procesos de deterioro de los materiales básicos de ingeniería. UNIDAD 6: Los polímeros y sus usos UNIDAD 7: Los compuestos y sus usos UNIDAD 8: Patología de materiales Pruebas de laboratorio Visitas técnicas Examen Final 1. Definir qué son los polímeros y las características poseen. 2. Diferenciar la amplia variedad de polímeros de ingeniería, así como las posibilidades de uso. 3. Proponer bajo qué circunstancia deberá seleccionar y emplear los materiales poliméricos. 1.Definir qué son los materiales compuestos y las características especiales poseen. 2.Diferenciar la amplia variedad de materiales compuestos de ingeniería, así como las posibilidades de uso. 3.Diseñar un material compuesto, ya que es la base del trabajo final del curso (presentar un material compuesto diseñado y elaborado por ellos). 4. Demostrar que existen transformaciones para la mayoría de los residuos sin tener que acudir a la disposición final. 1.Describir los principios básicos del deterioro acelerado de los materiales y productos. 2. Proponer medidas preventivas para controlar el deterioro de los materiales, teniendo un impacto económico en la productividad real de las empresas. Exposiciones de diseño del material compuesto Materiales en Ingeniería 2

3 De formación en valores y competencias: Tolerantes, al promover el respeto y el interés por comprender a los otros y colaborar con el cumplimiento de los objetivos de aprendizaje. Autónomos e interesados por ir más allá de lo que es enseñado en el salón de clase. Perseverantes por medio del desarrollo de las actividades propuestas en el curso, siendo la motivación principal la autoformación y el amor por aprender cosas nuevas. Capacidad de análisis, a través de la identificación de los elementos necesarios para la solución de problemas planteados. Comprometidos al permanecer actualizados en la disciplina. Responsables con la selección de materiales y como consecuencia evitar daños al producto final elaborado, así como al ser humano en contacto con él. Conscientes de su rol en la profesión y la responsabilidad con el medio ambiente, en el momento de seleccionar y procesar los materiales. Responsables con la sociedad al prever y minimizar las fallas de los materiales como consecuencia del entendimiento de sus propiedades. METODOLOGÍA Se trabajarán 60 horas de clase. Las clases tendrán una duración de 2 horas los días lunes y 2 horas los días miércoles. En ellas se presentará el tema a tratar y los estudiantes trabajarán en torno a lecturas, libros de referencia, notas del curso e información extraída del internet. Con base en esta información se realizarán preguntas y se generarán discusiones. Dentro de esta dinámica, también se resolverán las inquietudes que surjan en torno a los diferentes contenidos. Paralelamente se llevarán a cabo controles de clase, quices, trabajos individuales y en grupo. El aprendizaje se complementa y uniformiza con la preparación y ejecución de un proyecto donde se elabora un material novedoso. Los estudiantes en grupos de 3, preparan un anteproyecto calificable que tratará sobre cómo, dónde, cuándo, con qué y para qué elaborarán su material. Luego ejecutarán el proyecto presentando el resultado, el material diseñado y elaborado, al final del semestre. Esta última presentación se realizará por medio de un Poster. Actividades del estudiante Antes de la clase: El estudiante deberá realizar las consultas pertinentes a los temas a tratar según el programa entregado, para lo cual utilizará como herramienta básica los materiales diapositivas, textos de consulta y lecturas propuestas. Materiales en Ingeniería 3

4 Durante la clase: En el desarrollo de los primeros 30 minutos de clase los estudiantes responderán preguntas relativas al tema programado el cual deben haber estudiado. Las intervenciones del profesor aclararán conceptos y avanzará el tema tratado. Durante algunas clases el estudiante tendrá acceso a videos relativos a los avances de ciencia, tecnología, diseño, producción y utilización de materiales. Posteriormente, el estudiante recibirá una complementación del tema estudiado, atendiendo una clase magistral de 60 minutos. Luego el profesor chequeará el nivel de comprensión con preguntas y solicitando ejemplos relativos a los temas tratados o en curso. Después de la clase: El estudiante resolverá ejercicios y tareas así como preparará el material de la siguiente clase. Se estima que para desarrollar todo esto requiere una dedicación de 3 horas semanales. EVALUACIÓN Exámenes Porcentaje Unidades a Semana de Evaluar realización Exámen Parcial 20% 1, 2, 3 Semana 8 Exámen Final 30% 4, 5, 6, 7 y 8 Semana 16 Proyecto diseño de un material 27.5% (7.5% escrito, 20% exposición) Semana 18 Exposición de un material 5% Durante el Semestre Talleres, tareas, pruebas cortas 7.5% Durante el Semestre Visitas técnicas y prácticas de laboratorio 10% Durante el Semestre Se hará un examen parcial, con un valor del 20% de la nota total y un examen final del semestre, vale el 30% de la nota total. En grupo de tres estudiantes y durante todo el semestre, prepararán la investigación de un material novedoso (a libre elección) el cual tendrá un anteproyecto escrito y una exposición final. Este trabajo tendrá un valor del 27.5% de la nota del curso, repartida así: 7.5% el anteproyecto escrito y defendido. El 20% restante corresponde la sustentación que debe realizarse mediante la presentación de un poster y la presentación del proyecto escrito al final del semestre. El anteproyecto debe cumplir los siguientes pasos: o Introducción o Antecedentes Estado del Arte o Objetivos o Metodología de fabricación o Recursos, insumos, espacio o Tratamiento de los datos obtenidos o Bibliografía Materiales en Ingeniería 4

5 El poster debe constar de: o Resumen o Introducción o Objetivos o Materiales o Metodología de Fabricación o Resultados (Potencial aplicación) o Conclusiones o Bibliografía Durante el curso se realizarán tareas, talleres y pruebas cortas. Tendrá un valor 7.5% de la nota final. Durante el curso se realizarán visitas técnicas y prácticas de laboratorio. Tendrá un valor 10% de la nota final. Durante el curso el estudiante prepara un trabajo específico sobre un material definido. Algunos de los materiales a trabajar y exponer son: 1. Asfaltos 14. Cementos Hidráulicos 2. Fibra de vidrio 15. Aceros Especiales 3. Fibra de carbono 16. Polímeros Biodegradables 4. Geopolímeros 17. Poliuretano 5. Puzolanas cementos puzolánicos 18. Madera 6. Refractarios Industriales 19. Cerámica 7. Bronce 20. Vidrio 8. PVC 21. Materiales Aislantes: térmicos, 9. Ionómetros acústicos, eléctricos. 10. Materiales Piezoeléctricos 22. Aditivos para concreto 11. Pulvimetalúrgia 23. Siliconas 12. Recubrimientos duros industriales 24. Yeso - Cal 13. Elastómeros 25. Resinas Epóxicas La exposición dura 20 minutos y abarca la: - Historia - microestructura, - proceso productivo, - importancia económica en el mundo y en Colombia (precios), - fabricantes nacionales e internacionales, - normas técnicas en el mundo y en Colombia. El valor de este trabajo es del 5% de la nota final. Materiales en Ingeniería 5

6 BIBLIOGRAFÍA Ashby, M.F., Jones, D.R.H., Engineering Materials 1, 2. An Introduction to their Properties and Applications, International Series on Materials Science and Technology, Pergamon Press, Askeland, Donald R., Ciencia e ingeniería de los materiales, 3º Edición, International Thomson Editores, Shackelford J.F., Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros, 4 edición, Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., Keyser C.A., Ciencia de Materiales para Ingeniería, Limusa, Hurlbut, C.S., Jr., Manual de Mineralogía de Dana, Editorial Reverté, S.A., Reed, J.S., Introduction to the Principles of Ceramic Processing, John Wiley & Sons, Edited by Jan P. Skalny, Materials Science of Concrete I, II, III, The American Ceramic Society, Inc., 1989, 1991, DEGARMO, P.E., Materials and Processes in Manufacturing, International Editions DOYLE, L.E., Procesos y materiales de Manufactura para ingenieros, Prentice-Hall México, 1992, 1017 págs. ALTING, L., Procesos para Ingeniería de Manufactura, Alfaomega, México 1990, 369 págs. ISBN SALAZAR, ALEJANDRO, Síntesis de la Tecnología del Concreto. Una manera de entender a los Materiales Compuestos, 3 edición, Editado por la CORPORACIÓN CONSTRUIR, Cali, junio de 2002, 4 edición en julio 2004, 5 o edición en mayo SALAZAR, ALEJANDRO, Production of Eco-Materials from Solid Industrial and Building Waste in Colombia, BASIN-GTZ, Technical Brief, December, Materiales en Ingeniería 6