Guía docente de la asignatura Diseño de Elementos de Máquinas Titulación: Grado en Ingeniería Mecánica Curso 2012-2013
Guía Docente 1. Datos de la asignatura Nombre Materia Módulo Diseño de Elementos de Máquinas Diseño de Máquinas y Mecanismos (Machine and Mechanisms Design) Materias específicas a la Rama Industrial Código 508103001 Titulación/es Plan de estudios 2009 Centro Tipo Grado en Ingeniería Mecánica Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Obligatoria específica Periodo lectivo Anual Curso 3º Idioma Castellano ECTS 9 Horas / ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) 270 Horario clases teoría Horario clases prácticas GRUPO 1 primer cuatrimestre - jueves de 9 a 10:50 h y viernes de 12:10 a 13 h GRUPO 2 primer cuatrimestre - jueves de 18:10 a 20 h y viernes de 16 a 16:50 h GRUPO 1 segundo cuatrimestre - jueves de 9 a 10:50 h y viernes de 10 a 10:50 h GRUPO 2 segundo cuatrimestre - jueves de 18:10 a 20 h y viernes de 16 a 16:50 h GRUPO 1 primer cuatrimestre - lunes de 16 a 17:50 h GRUPO 2 primer cuatrimestre - miércoles de 9 a 10:50 h GRUPO 1 segundo cuatrimestre - lunes de 16 a 17:50 h y miércoles de 16 a 17:50 h GRUPO 2 segundo cuatrimestre - martes de 11:10 a 13 h y miércoles 11:10 a 13 h Aula Lugar Ver web ETSII Hospital Marina 2. Datos del profesorado Profesor responsable Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Jorge Ripoll Camús Ingeniería Mecánica Ingeniería Mecánica Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina
Teléfono 968326441 Fax 968326449 Correo electrónico URL / WEB Horario de atención / Tutorías jorge.ripoll@upct.es http://dimec.upct.es Ubicación durante las tutorías Despacho 2037 Primer cuatrimestre lunes de 12 a 14 h; martes de 12 a 14 y de 15:45 a 17:45 h Segundo cuatrimestre lunes de 12 a 14 h; martes de 15:45 a 17:45; viernes de 12 a 14 h (En caso de alteración en las horas de tutoría se comunicará a los alumnos en el aula y se publicará en el tablón del departamento y en el Aula Virtual) Profesor responsable Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Pedro Adolfo Meroño Pérez Ingeniería Mecánica Ingeniería Mecánica Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina Teléfono 968326440 Fax 968326449 URL / WEB Horario de atención / Tutorías pedro.adolfo@upct.es http://dimec.upct.es Ubicación durante las tutorías Despacho 2037 Lunes de 11 a13 h; martes de 10 a 11 y 17 a 19 h Jueves de 11 a 12 h (En caso de alteración en las horas de tutoría se comunicará a los alumnos en el aula y se publicará en el tablón del departamento y en el Aula Virtual) Profesor responsable Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Correo electrónico Ignacio González Pérez Ingeniería Mecánica Ingeniería Mecánica Segunda Planta del Edificio Hospital de Marina Teléfono 968326429 Fax 968326449 URL / WEB Horario de atención / Tutorías ignacio.gonzalez@upct.es http://dimec.upct.es Ubicación durante las tutorías Despacho 2049 Primer cuatrimestre lunes de 12 a 14 h; miércoles de 12 a 14 y de 18 a 20 h Segundo cuatrimestre lunes de 12 a 14 y de 16 a 18 h; miércoles de 12 a 14 h (En caso de alteración en las horas de tutoría se comunicará a los alumnos en el aula y se publicará en el tablón del departamento y en el Aula Virtual)
3. Descripción de la asignatura 3.1. Presentación La signatura Diseño de Elementos de Máquinas constituye la base para que el ingeniero desarrolle su función dentro del ámbito del diseño, construcción y funcionamiento de las máquinas. Pretende que el estudiante adquiera los fundamentos teóricos y desarrolle las competencias técnicas que le permitan asumir el diseño y/o selección de elementos de máquinas, así como la comprensión de la función de estos elementos en el conjunto de una máquina industrial. 3.2. Ubicación en el plan de estudios La asignatura Diseño de Elementos de Máquinas se estudia en el tercer curso del Grado en Ingeniería Mecánica, es de carácter anual. Se complementa con la asignatura Teoría de Mecanismos y Máquinas, del mismo curso. Para el seguimiento de la asignatura son necesarios los conocimientos básicos en mecánica y en resistencia de materiales adquiridos en asignaturas de cursos anteriores. El conocimiento de los elementos de máquinas será de gran interés para las asignaturas optativas Ingeniería del Mantenimiento Industrial y Diseño Computacional de Máquinas. 3.3. Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional La signatura Diseño de Elementos de Máquinas constituye para el graduado en Ingeniería Mecánica, una introducción al mundo de la maquinaria industrial y es una base importante para el desarrollo de la actividad laboral relacionada con la maquinaria y su funcionamiento, tanto en actividades de diseño, construcción, mantenimiento o comercialización. En una primera parte se estudian los principios básicos en la ingeniería de diseño de máquinas, estudio de las solicitaciones y de las condiciones de fallo tanto para consideraciones de carga estática como variable, así como el estudio de diferentes criterios para la predicción del fallo en una pieza conocidas las cargas que va a soportar. En una segunda parte, más extensa, se aborda la descripción y cálculo de elementos de máquinas. Se estudian diferentes elementos mecánicos que habitualmente se encuentran en las máquinas: elementos de apoyo en ejes, elementos para la transmisión de potencia, elementos de acoplamiento. Se abordan orientaciones para el diseño, considerando diferentes aspectos como la resistencia, la fabricación y el montaje. 3.4. Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones La signatura Diseño de Elementos de Máquinas es una asignatura de aplicación práctica de los conocimientos adquiridos en otras asignaturas como Mecánica de Máquinas, Elasticidad y Resistencia de Materiales. Las condiciones de equilibrio estático o dinámico permitirán el cálculo de las cargas que actúan sobre los elementos de las máquinas. De forma muy importante son necesarios los conocimientos de Elasticidad y Resistencia de Materiales para el cálculo de las solicitaciones y esfuerzos, imprescindibles para la aplicación de criterios de fallo o el dimensionado de las piezas. La falta o deficiencia de estos conocimientos básicos, impedirá un correcto aprendizaje y adquisición de competencias en la asignatura Diseño de Elementos de Máquinas. Muchos de los elementos mecánicos que se abordan en esta asignatura han sido estudiados de forma previa en las asignaturas Diseño Industrial y Mecánica de Máquinas. En esta asignatura se profundiza en otros aspectos, como son el dimensionado o la selección de dichos elementos.
3.5. Medidas especiales previstas No se prevé ninguna medida especial de aplicación general. No obstante, aquellos alumnos con discapacidades, o que simultanean el trabajo y los estudios, o que pertenecen a algún programa de movilidad, deberán comunicarlo al profesor al inicio del cuatrimestre para estudiar cada caso particular y realizar un desarrollo adecuado del proceso de aprendizaje. De acuerdo a la normativa vigente en materia de evaluación en asignaturas de los títulos oficiales de grado de la UPCT, se prevé una prueba de evaluación única de carácter global para aquellos alumnos que así lo soliciten por escrito durante el primer mes del período lectivo en el que se desarrolla el proceso de aprendizaje. El Departamento responsable de la docencia de dicha asignatura accederá a la solicitud en casos excepcionales (obligaciones laborales, obligaciones familiares, motivos de salud, deporte de alto nivel, etc.) convenientemente acreditados.
4. Competencias 4.1. Competencias específicas de la asignatura (según el plan de estudios) Conocimiento y capacidades para el cálculo, diseño y ensayo de máquinas. 4.2. Competencias genéricas / transversales (según el plan de estudios) COMPETENCIAS INSTRUMENTALES X T1.1 Capacidad de análisis y síntesis X T1.2 Capacidad de organización y planificación X T1.3 Comunicación oral y escrita en lengua propia T1.4 Comunicación oral y escrita de lengua extranjera X T1.5 Habilidades básicas computacionales X T1.6 Capacidad de gestión de la información X T1.7 Resolución de problemas T1.8 Toma de decisiones COMPETENCIAS PERSONALES T2.1 Capacidad crítica y autocrítica T2.2 Trabajo en equipo X T2.3 Habilidades en las relaciones interpersonales T2.4 Habilidades de trabajo en un equipo interdisciplinar T2.5 Habilidades para comunicarse con expertos en otros campos T2.6 Reconocimiento de la diversidad y multiculturalidad T2.7 Habilidad para trabajar en un contexto internacional T2.8 Compromiso ético COMPETENCIAS SISTÉMICAS X T3.1 Capacidad para aplicar los conocimientos a la práctica X T3.2 Capacidad de aprender X T3.3 Adaptación a nuevas situaciones X T3.4 Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad) T3.5 Liderazgo T3.6 Conocimiento de otras culturas y costumbres X T3.7 Habilidad de realizar trabajo autónomo T3.8 Iniciativa y espíritu emprendedor T3.9 Preocupación por la calidad T3.10 Motivación de logro
4.3. Objetivos generales / competencias específicas del título (según el plan de estudios) CONOCIMIENTOS DISCIPLINARES E1.1 Conocimiento en las materias básicas matemáticas, física, química, organización de empresas, expresión gráfica, estadística e informática, que capaciten al alumno para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías X E1.2 Conocimientos en materias tecnológicas para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos E1.3 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial COMPETENCIAS PROFESIONALES E2.1 Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial que tengan por objeto, de acuerdo con los conocimientos específicos adquiridos, la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización en función de la ley de atribuciones profesionales X E2.2 Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento E2.3 Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas E2.4 Capacidad de dirección de las actividades objeto de los proyectos de ingeniería descritos en la competencia E2.1, así como de organización y planificación en el ámbito de la empresa, y otras instituciones y organizaciones OTRAS COMPETENCIAS QUE EL ALUMNO PUEDE ADQUIRIR E3.1 Experiencia laboral mediante convenios Universidad-Empresa E3.2 Experiencia internacional a través de programas de movilidad
4.4. Resultados esperados del aprendizaje Al finalizar los temas 1 y 2, el alumno sitúa la asignatura dentro del contexto de la Ingeniería Mecánica y repasa conceptos básicos de cargas, esfuerzos y resistencias, adecuando los conocimientos estudiados en otras asignaturas a la nomenclatura que se va a desarrollar en el curso. Tras los temas 3 y 4, el alumno adquiere los conocimiento para establecer criterios de fallo tanto en cargas estática como dinámicas, que le permitirán abordar problemas de dimensionado o verificación de piezas mecánicas. Gran partes de los temas de dedican al cálculo o selección de los elementos mecánicos más habituales en la industria. El alumno conoce la utilización y aplicaciones más habituales de dichos elementos. Para cada tipo de elemento de máquina, el alumno aprende los criterios de fallo utilizados que le permiten hacer un dimensionado o una selección acorde con las solicitaciones que se generan en la máquina y entender el origen de los fallos que pueden llegar a producirse. 5. Contenidos 5.1. Contenidos (según el plan de estudios) Análisis de cargas. Fallo por resistencia estática. Diseño por resistencia a fatiga. Diseño de ejes. Elementos de unión. Diseño de resortes. Cojinetes de rodamiento. Cojinetes de deslizamiento. Engranajes. Transmisiones por correa. Transmisiones por cadena. Acoplamientos. Embragues y Frenos. Consejos prácticos de diseño. Seguridad en máquinas. Marcado CE. 5.2. Programa de teoría Tema 1: Introducción al diseño de elementos de máquinas Tema 2: Análisis de carga y esfuerzo Tema 3: Fallo por carga estática Tema 4: Diseño por resistencia a fatiga Tema 5: Transmisiones de potencia. Diseño de ejes Tema 6: Elementos de unión Tema 7: Diseño de resortes Tema 8: Cojinetes de rodamiento Tema 9: Cojinetes de deslizamiento Tema 10: Engranajes I - engranajes cilíndricos, cónicos y de tornillo sinfín Tema 11: Engranajes II - Dimensionado Tema 12: Engranajes III - Selección de un reductor comercial Tema 13: Transmisiones por correa Tema 14: Transmisiones por cadena Tema 15: Acoplamientos, embragues y frenos Tema 16: Consejos prácticos para el diseño de máquinas
5.3. Programa de prácticas La propuesta inicial para el desarrollo de las prácticas es que se realicen en sesiones de 100 minutos, dependiendo de las circunstancias del curso (como la disponibilidad de laboratorios) es posible que alguna se realice en dos sesiones de 50 minutos. Las prácticas se realizarán en los laboratorios del Departamento de Ingeniería Mecánica en grupos reducidos que se formarán al principio del curso. Para este curso se proponen 700 minutos para las prácticas; en 7 sesiones, salvo que se realice alguna práctica de 50 minutos. La propuesta de prácticas a realizar es: Práctica 1. Fotoelasticidad- estudio de la concentración de esfuerzo Práctica 2. Identificación de los rodamientos. Disposiciones. Técnicas de montaje y Fabricación de rodamientos Práctica 3. Selección de rodamientos Práctica 4. Análisis y cálculo de cojinetes de deslizamiento Práctica 5. Análisis y diseño de engranajes Práctica 6. Alternativas a los Engranajes. Reductor Cyclo. Práctica 7. Cálculo de correas de transmisión Hay más prácticas que se consideran interesantes para el desarrollo de la asignatura, por lo que a lo largo del curso, dependiendo de las circunstancias del mismo, la propuesta de prácticas podrá verse alterada en cuanto al contenido de las mismas. 5.4. Programa resumido en inglés (opcional) Theme 1: Introduction to machine elements in mechanical design Theme 2: Load and stress analysis Theme 3: Failure by static load Theme 4: Fatigue strength design Theme 5: Power transmissions. Shaft design Theme 6: Joining elements Theme 7: Spring design Theme 8: Roller bearings Theme 9: Journal bearings Theme 10: Gears I Cylindrical gears, bevel gears and wormgearing Theme 11: Gears II - Sizing Theme 12: Gears II - Selection of a commercial box gear Theme 13: Belt drives Theme 14: Chain drives Theme 15: Couplings, clutches and brakes Theme 16: Practical machine design hints
5.5. Objetivos de aprendizaje detallados por Unidades Didácticas (opcional) 6. Metodología docente 6.1. Actividades formativas Actividad Descripción de la actividad Trabajo del estudiante ECTS Clases de teoría Exposición y explicación de contenidos, resaltando lo más importante, desarrollando ejemplos, y resolviendo dudas. Presencial: toma de apuntes, planteamiento de dudas. 2,00 No presencial: estudio de la materia. 3,00 Clases de problemas Exposición y realización de problemas tipo, resolución de dudas, planteamiento de problemas tipo. Presencial: toma de apuntes, resolución de problemas, planteamiento de dudas. No presencial: estudio de la materia, resolución de problemas tipo planteados 0,53 2 Clases de prácticas Exposición del desarrollo de la práctica y del manejo de aparatos o programas informáticos; guiar a los alumnos en el desarrollo de la misma. Presencial: manejo de aparatos o programa informático, anotación de medidas o resultados. 0,5 No presencial: estudio de la materia. 0,2 Actividades de evaluación formativa Planteamiento de cuestiones teóricoprácticas y corrección de las mismas para controlar el grado de asimilación de los contenidos. Presencial: resolución de cuestionarios y evaluación de los realizados por otros compañeros. 0,38 Actividades de evaluación sumativa Realización de pruebas escritas individuales para comprobar el grado de consecución de las competencias específicas Presencial: asistencia a pruebas escritas y realización de ésta. 0,27 Tutorías individuales y de grupo Seguimiento individual o en grupo y orientación en el aprendizaje. Revisión de pruebas escritas en grupo y motivación por el aprendizaje. Presencial: planteamiento de dudas en horario de tutorías o en el aula o por correo electrónico 0,12 9,00
7. Evaluación 7.1. Técnicas de evaluación Instrumentos Realización / criterios Ponderación Prueba escrita individual de la parte I Prueba escrita individual de la parte II Ejercicios teórico prácticos Prueba escrita individual de prácticas Elaboración de una prueba escrita basada en cuestiones teóricoprácticas donde se evalúan conocimientos hasta el nivel de análisis. Elaboración de una prueba escrita basada en cuestiones teóricoprácticas donde se evalúan conocimientos hasta el nivel de análisis. Elaboración de cuestiones o problemas en aula a realizar individualmente. Elaboración de una prueba escrita para evaluar los conocimientos adquiridos en las prácticas hasta el nivel de comprensión. Competencias genéricas (4.2)evaluadas 30% T1.1; T1.7; T.3.1;E1.2 30% T1.1; T1.7; T.3.1;E1.2 30% 10% T1.1; T1.2; T1.3; T1.6; T1.7; T.3.1; T3.2; T3.3; T3.4; T3.7; E1.2 T1.1; T1.2; T1.3;T1.5; T1.6; T1.7; T.3.1; T3.7; E1.2 7.2. Mecanismos de control y seguimiento Al ser una asignatura anual, a efectos de examen se divide la materia en dos partes (parciales). La primera parte abarcará hasta los Tema 7 ú 8, dependiendo del desarrollo del curso. La segunda parte el resto. Durante el curso se realizarán ejercicios individuales en aula (tipo examen) con una duración entre 1 y 2 horas. También se plantearán pequeñas cuestiones o ejercicios en el aula, a realizar de forma individual, y podrán ser con o sin aviso previo. 7.3. Resultados esperados / actividades formativas / evaluación de los resultados (opcional)
8. Recursos y bibliografía 8.1. Bibliografía básica Diseño en ingeniería mecánica de Shigley, Ed. McGraw-Hill, octava edición. 8.2. Bibliografía complementaria Elementos de máquinas, Decker, Ed. Urmo, 1979 Diseño de elementos de máquinas, Robert L. Mott, Ed. Pearson Educación, 2006 Fundamentos de diseño para ingeniería mecánica, Juvinall. Ed. Limusa, 1996 Elementos de máquinas, Hamrock, Ed. McGraw-Hill 8.3. Bibliografía de problemas Problemas de diseño de máquinas, Pedrero, Fuentes, Ed. UNED Diseño de máquinas, Hall, Holowenco, Laughlin, Ed. McGraw-Hill (serie Schaum) The machine design problem solver, Ed. REA (en inglés) Problemas de elementos de máquinas, Decker, Ed. Urmo 8.4. Recursos en red y otros recursos Aula Virtual en la que se podrá encontrar la siguiente información: Guías de los temas, en las que se incluyen los contenidos del tema y su ubicación en la bibliografía. También se incluye información complementaria que no aparece en la bibliografía básica Transparencias expuestas en clase Información complementaria que se considera de interés: lecturas recomendadas, vídeos ilustrativos. Problemas propuestos a lo largo del curso. Convocatorias de exámenes y calificaciones