Gestión Académica

Se imparte en el 2º semestre del 2º curso de los Grados en Ingeniería Mecánica, Ingeniería Química Industrial, Ingeniería Eléctrica, Ingeniería Electrónica Industrial y Automática e Ingeniería de Organización Industrial, perteneciente al módulo “Común a la Rama Industrial” y a la materia “Mecánica y Materiales”.

Con esta asignatura se pretende que el alumno aborde el análisis y funcionamiento de los mecanismos de aplicación en máquinas y sistemas mecánicos, asimilando además las relaciones existentes entre las acciones y el movimiento que éstas producen en las máquinas. Para ello será necesario aplicar y profundizar en aquellos conocimientos de Mecánica adquiridos en los cursos previos de Ingeniería, concretamente de la asignatura “Mecánica y Termodinámica” del 1er semestre de 1er curso.

A su vez la Teoría de Máquinas y Mecanismos servirá como base para la asignatura obligatoria de “Cálculo y Diseño de Máquinas”, perteneciente al tercer curso del Grado en Ingeniería Mecánica y a las asignaturas de “Elementos de Máquinas” y “Diseño de Sistemas Mecánicos” que se imparten en la Mención de Diseño Mecánico y Fabricación en el Grado antes mencionado. Igualmente, formará parte de los requisitos previos de la asignatura de “Mantenimiento de Máquinas” que se imparte en la Mención de Instalaciones del Grado en Ingeniería Mecánica. 

La asignatura tendrá un carácter mixto teórico-práctico. La parte práctica constará de prácticas de aula dedicadas a la resolución de problemas por el alumno, y de prácticas de laboratorio en las que se utilizará principalmente software específico para el diseño y la simulación de mecanismos. En alguna de las sesiones prácticas se podrán visualizar distintos, sistemas mecánicos y prototipos reales que familiarizarán al alumno con el entorno real.

El programa de la asignatura se articula, por tanto, sobre los conceptos y fundamentos del análisis y síntesis de mecanismos. En particular se pretende que el alumno domine los conceptos y fundamentos del análisis cinemático y dinámico de mecanismos planos, que conozca los principios de la síntesis de mecanismos, que conozca las principales transmisiones rígidas de movimiento, comprendiendo su funcionamiento cinemático y diseño, y que maneje herramientas informáticas específicas de análisis, diseño y simulación de mecanismos.

Algunas de las actividades profesionales relacionadas con la asignatura son:

      •  Prescripción de todo tipo de máquinas y conjuntos mecánicos en el diseño y operación de diferentes instalaciones industriales.

      •  Diseño de componentes mecánicos para diferentes tipos de industria.

      •  Investigación y desarrollo en el ámbito de la Ingeniería Mecánica. En este sentido, se comentan algunos de los principales grupos, líneas y proyectos concretos de investigación y de colaboración con empresas existentes en dicho ámbito.

En todo el contenido de la asignatura de forma general, y en el tema relacionado con el rozamiento en particular, se destaca la importancia de la eficiencia energética de las máquinas y como mejorar su rendimiento, comentando distintas alternativas para conseguirlo y cuál es su influencia en el balance global de consumo energético. Se menciona la investigación en lubricantes ecológicos y la recuperación de componentes mecánicos desgastados mediante recargues, que reducen la necesidad de consumir nuevos componentes, redundando todo ello en una mayor sostenibilidad y protección del medio ambiente.

Es muy conveniente que los alumnos hayan cursado y superado las asignaturas de “Mecánica y Termodinámica”, “Álgebra Lineal”y “Cálculo”del 1er semestre de 1^er curso.

Los conocimientos previos más importantes son:

•         Cálculo vectorial elemental. Concepto de derivada e integral, con aplicación a las funciones elementales.
•         Sistema de ecuaciones lineales y matrices.
•         Conceptos elementales de cinemática y dinámica de la partícula. Concepto de fuerza y principios de Newton. Trabajo, energía cinética y potencial y conservación de la energía.
•         Cinemática y dinámica del sólido rígido. Geometría de masas. Momentos de inercia.
•         Manejo de programas informáticos a nivel de usuario.

Con esta asignatura los alumnos desarrollarán las siguientes:

Competencias generales:

• Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones (CG3).
• Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad y razonamiento crítico (CG4).
• Capacidad de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial, tanto en forma oral como escrita, y a todo tipo de públicos (CG5).
• Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento (CG7).
• Capacidad de trabajar en equipo (CG15).

Competencias específicas básicas

• CB-2 Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de la mecánica, termodinámica, campos y ondas y electromagnetismo y su aplicación para la resolución de problemas propios de la ingeniería.

Competencias específicas comunes a la Rama Industrial

• Conocimiento de los principios de teoría de máquinas y mecanismos (CC7).

Resultados de aprendizaje:

• Analizar y sintetizar cinemáticamente mecanismos (RMM-1).
• Plantear y resolver el problema dinámico, directo e inverso, de un mecanismo plano (RMM-2).
• Analizar y diseñar transmisiones rígidas y flexibles (RMM-3).

Detallando aún más estos resultados de aprendizaje, con esta asignatura se pretende que los alumnos sean capaces de:

1. Conocer mecanismos de gran aplicación y comprender que muchos mecanismos, aparentemente muy diferentes, responden a los mismos principios cinemáticos.
2. Realizar esquemas cinemáticos de mecanismos reales como forma de representación de los mismos y comprender el funcionamiento del mecanismo a partir de dicho esquema.
3. Analizar estructuralmente mecanismos articulados por criterios de naturaleza y número de eslabones o pares, y por criterios dimensionales, describiendo, como consecuencia de ello, los grados de libertad o movilidad del mecanismo y la existencia o no de puntos muertos o de retorno y sus singularidades.
4. Conocer y desarrollar los conceptos, fundamentos y métodos que se aplican para el análisis cinemático y dinámico de los mecanismos planos.
5. Calcular velocidades, aceleraciones y fuerzas en cualquier mecanismo plano, para posiciones concretas del mecanismo y para ciclos completos del movimiento.
6. Determinar el tipo y las dimensiones de un mecanismo de barras para realizar una función determinada (problema conocido como síntesis de mecanismos).
7. Asimilar las relaciones existentes entre las acciones y el movimiento que éstas producen en las máquinas y ser capaz de reconocer el tipo de problema dinámico asociado a cada caso.
8. Determinar los efectos de inercia que soportan los eslabones o barras que componen los mecanismos.
9. Incluir correctamente las fuerzas de rozamiento en el deslizamiento, en los pares de rotación y en la rodadura y analizar y comprender el funcionamiento de mecanismos basados en la fricción.
10. Conocer y definir las dimensiones y características claves de las transmisiones de movimiento entre ejes en rotación (engranajes, correas, …).
11. Determinar relaciones de transmisión en trenes de engranajes ordinarios y epicicloidales y conocer los criterios de diseño preferentemente empleados para definir los números de dientes.
12. Describir el papel que juegan los mecanismos de levas, señalando sus ventajas e inconvenientes con relación a otros mecanismos que consiguen los mismos resultados.

Para lograr todo esto, los alumnos tendrán además que:

1. Utilizar software de aplicación al análisis, la simulación y al diseño de máquinas y mecanismos.
2. Analizar y seleccionar información a partir de diversas fuentes.
3. Desarrollar la capacidad de comprender e interpretar los resultados obtenidos mediante los análisis cinemático y dinámico de mecanismos y máquinas.

Bloque I. INTRODUCCIÓN

• Tema 1. Introducción de la asignatura.
• Tema 2. Mecanismos y máquinas. Conceptos básicos y esquematización.
• Tema 3. Mecanismos articulados planos.

Bloque II. ANÁLISIS CINEMÁTICO DE MECANISMOS PLANOS

• Tema 4. Análisis de velocidades y aceleraciones.
• Tema 5. Centros instantáneos de velocidad (CIV).

Bloque III. ANÁLISIS DINÁMICO DE MECANISMOS PLANOS

• Tema 6. Fundamentos de dinámica.
• Tema 7. Análisis estático.
• Tema 8. Métodos de análisis dinámico.
• Tema 9. Rozamiento en máquinas.

Bloque IV. TRANSMISIONES RÍGIDAS DE MOVIMIENTO

• Tema 10. Introducción a las transmisiones rígidas de movimiento.
• Tema 11. Engranajes cilíndricos de dentado recto.
• Tema 12. Engranajes cilíndricos helicoidales, cónicos y sinfín-corona.
• Tema 13. Trenes de engranajes.
• Tema 14. Mecanismos de leva-seguidor.

Clases Expositivas

El profesor expondrá y explicará los contenidos teóricos de la asignatura, haciendo especial hincapié en los aspectos más novedosos o de especial complejidad, integrando tanto los aspectos teóricos como los ejemplos que faciliten el razonamiento y análisis de la materia expuesta. Por ello, es muy recomendable la asistencia regular a dichas clases expositivas. También es necesario que el alumno complete el estudio de la materia con la lectura de la bibliografía recomendada, para contrastar y ampliar los conocimientos transmitidos en la clase.

Prácticas de Aula

Consistirán en la resolución de problemas. En la medida de lo posible, se intentará proporcionar a los alumnos dichos problemas con anterioridad, de modo que puedan analizarlos y así poder plantear las dudas al inicio de la clase, las cuales serán resueltas de manera conjunta entre el profesor y los propios alumnos.

Prácticas de Laboratorio

Las prácticas de laboratorio serán 4 en total: 3 prácticas de 2 horas de duración y una de 1 hora. En las mismas se hará uso de software de simulación, análisis de resultados y realización de informes de prácticas.

Es obligación del alumno preparar la práctica con antelación a su realización, pues el alumno será evaluado de la práctica al finalizar la misma y, por ello, el tiempo disponible será adecuado pero limitado.

Las prácticas a realizar serán las siguientes:

        Práctica #1: Observación de conjuntos mecánicos.

        Práctica #2: Simulación de mecanismos por ordenador.

        Práctica #3: Análisis de mecanismos con Working Model.

        Práctica #4: Análisis dinámico de mecanismos planos con Working Model.

Tutorías Grupales

Las 2 horas de tutorías grupales se desarrollarán al final del semestre en el horario de prácticas de laboratorio de cada grupo y a las mismas el alumnado deberá asistir con las dudas acumuladas durante el curso. Asimismo, las dudas podrán ser consultadas con el profesorado en tutorías previa solicitud por correo electrónico.

Para la gestión eficiente de las horas de tutoría de cada profesor, el alumno solicitará por correo electrónico las tutorías que requiera, de manera que éste no tenga que esperar innecesariamente a que otro alumno termine con su turno de tutoría.

Es obligación del alumno atender al correo electrónico universitario, al Campus Virtual y a Microsoft Teams, entendiendo el alumno que estos son canales de comunicación válidos y suficientes.

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

Para la convocatoria ordinaria de Mayo, y para la convocatoria extraordinaria de Junio del vigente curso académico, el criterio de calificación será el siguiente:

• 10% corresponderá a la calificación de problemas realizados en prácticas de aula y/o tareas propuestas por los profesores.
• 15% corresponderá a la calificación de las prácticas de laboratorio.
• 75% corresponderá a la calificación del examen final.

Para aprobar la asignatura se deberá obtener una calificación total igual o superior a 5 sobre 10 (50%), pero es requisito obtener en el examen final una calificación mínima de 3 puntos sobre 7.5 puntos (40% del examen). Si no se alcanza esa calificación mínima en el examen, la asignatura no será aprobada aunque la suma total de calificaciones sea igual o mayor a 5, por lo que la nota que constará en acta será de 4.9 puntos.

No se conservarán calificaciones de ningún tipo de años anteriores (prácticas, problemas evaluados, etc.).

El examen final incluirá cuestiones de tipo conceptual o problemas de resolución rápida, para evaluar la adquisición de los conceptos fundamentales de la asignatura, así como su capacidad de razonamiento, y problemas, de nivel de complejidad similar a los realizados en las prácticas de aula, para comprobar la capacidad del alumno para la aplicación práctica de los conocimientos teóricos y el dominio de las técnicas para la resolución de problemas. La puntuación de cada problema se especificará en el enunciado. En general, no se permitirá el uso de bibliografía ni apuntes en el examen. Únicamente podrá ser autorizado el uso de un formulario aportado por los profesores.

En el examen final se evaluará por un lado el conocimiento metodológico del alumno y por otro su destreza en la resolución de problemas con precisión, tanto en valores como unidades.

La resolución del examen final debe ser legible, expresar de manera correcta las unidades y debe recoger con claridad los pasos seguidos y el origen de aquellos cálculos parciales que se empleen en su realización. No se permite el uso de calculadoras programables.

Para la evaluación de las prácticas de laboratorio se tendrán en cuenta aspectos tales como la preparación previa de la práctica, la actitud en el desempeño de la misma y la entrega de una ficha que recoja el trabajo realizado individualmente o en equipo. Igualmente, se podrán evaluar los conocimientos a través de exámenes tipo test realizado a través del Campus Virtual al final de la sesión de prácticas.

Para la evaluación de los problemas/tareas realizados en prácticas de aula se valorará el interés del alumno, la claridad y trazabilidad de la resolución (que se indiquen los pasos seguidos y que se escriba con claridad), la precisión de la solución planteada así como su corrección física (que tenga sentido físico) y metodológica (que se empleen los métodos expuestos en clase).

Para la convocatoria extraordinaria de Enero, para la evaluación diferenciada y para estudiantes nacionales que durante la impartición de la asignatura se encuentren de Erasmus o similar, la evaluación se realizará mediante un examen sobre el contenido de teoría y prácticas de aula, que supondrá el 90% de la calificación. El 10% restante corresponderá a contenidos de prácticas de laboratorio.

De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir métodos de evaluación no presencial. En cuyo caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.

El estudiante tendrá a su disposición en el Campus Virtual:

• Presentaciones de los temas de la asignatura.
• Guiones de las Prácticas de Laboratorio.
• Enunciados de los problemas a resolver en las Prácticas de Aula.
• Simulaciones y animaciones de algunos de los mecanismos estudiados en la asignatura.
• Exámenes anteriores resueltos.

Bibliografía básica (en biblioteca):

• Diseño de Maquinaria. R.L. Norton. McGraw-Hill. 3ª ed. 2005.
• Máquinas y Mecanismos. David H. Myszka. Editorial Pearson. 4ª ed. 2012.  
• Problemas resueltos de Teoría de Máquinas y Mecanismos. J.C. García Prada, Cristina Castejón Sisamón, Higinio Rubio Alonso y Jesús Menezes Alonso. Editorial Paraninfo. 2ª ed. 2014.

Bibliografía complementaria:

• Teoría de Máquinas y Mecanismos. Shigley, J. E.; Uicker, J. J. McGraw-Hill, 1996.
• Problemas resueltos de Teoría de Máquinas y Mecanismos. Suñer Martínez, Josep Lluis; et al. Editorial Universidad Politécnica de Valencia. 2001.