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Grado en Ingeniería Química Industrial
GIIQUI01-2-004
Ciencia de Materiales
Descripción General y Horario Guía Docente

Coordinador/es:

MARIA ARANTZAZU ARGUELLES VELEZ
arguellesarantzazuuniovi.es

Profesorado:

MARIA ARANTZAZU ARGUELLES VELEZ
arguellesarantzazuuniovi.es
(English Group)
JULIA MARIA AYALA ESPINA
jayalauniovi.es
ZAKARIAE AMGHOUZ
amghouzzakariaeuniovi.es
MARIA ANGELES GARCIA GARCIA
magarcuniovi.es
MARIA FLORENTINA BARBES FERNANDEZ
mfbarbesuniovi.es
MARIA ELVIRA SEGURADO FRUTOS
seguradomariauniovi.es
Beatriz Suárez Peña
bsuarezuniovi.es

Contextualización:

La asignatura denominada “Ciencia de materiales” (Módulo: Común a la Rama Industrial / Materia: Mecánica y Materiales), es una asignatura obligatoria y por lo tanto fundamental, dada la importancia que tiene conocer con el máximo rigor posible los materiales que se utilizan en ingeniería para realizar todo tipo de componentes y dispositivos y el modo como deben manejarse estos materiales para conseguir sus mejores prestaciones. 

Los contenidos de la asignatura tienen una componente básica o fundamental indudable, pero además también inciden en la aplicación práctica de los conocimientos adquiridos en múltiples facetas de la ingeniería.

 

 

Requisitos:

No se requiere requisito previo alguno para cursar la asignatura Ciencia de materiales, tan solo conocer  principios básicos de física, química, mecánica y termodinámica.

Competencias y resultados de aprendizaje:

 

Las principales competencias que adquirirán los estudiantes que cursen esta asignatura son las siguientes:

  • 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
  • Conocimiento de las  estructuras atómicas y de sus defectos y capacidad para controlar las propiedades de los materiales modificando las estructuras atómicas con defectos. CG3.
  • Conocimiento de las magnitudes que definen las distintas propiedades que caracterizan el comportamiento de los materiales industriales. CG3.
  • Conocimiento de los diagramas de fase que les capacite para manejar con soltura los diagramas de equilibrio binarios y los fundamentos de los diagramas ternarios. CG3.
  • Conocimientos de los fundamentos de ciencia, tecnología y química de materiales. Comprender la relación entre la microestructura, la síntesis o procesado y las propiedades de los materiales metálicos. CC3
  • Capacidad para diseñar tratamientos térmicos con objeto de modificar la microestructura y las propiedades de los aceros, fundiciones y aleaciones no férreas.CC3.
  • Capacidad para utilizar materiales diversos y juntarlos del modo adecuado para diseñar materiales compuestos con propiedades controladas.CC3.
  • Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad y razonamiento crítico. CG4
  • Conocimiento a nivel básico los conceptos relativos a la verificación e inspección de productos y Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento. CG7

 

Los resultados de aprendizaje de la asignatura “Ciencia de materiales” se concretan del modo que sigue:

Conocimientos

-Identificar las estructuras de los sólidos cristalinos fundamentales y valorar la importancia que tiene los diferentes defectos estructurales. RCM-1

-Interpretar las diferentes propiedades de los materiales y también ser capaz de determinarlas experimentalmente utilizando las técnicas de ensayo apropiadas. RCM-2

-Interpretar los diagramas de equilibrio y utilizarlos en el desarrollo de materiales. RCM-3

-Manejar con soltura el diagrama Fe-C, las curvas de transformación, saber valorar la influencia de los elementos de aleación en estos productos, el uso práctico de las curvas Jominy de templabilidad de los aceros y los efectos de los tratamientos térmicos. RCM-4

-Discernir las características principales de las aleaciones no férreas de interés industrial que justifican su aplicación, valorar la importancia de los elementos aleantes y los efectos de los tratamientos térmicos. RCM-5

-Diferenciar las diferentes familias de materiales plásticos, cerámicos y materiales compuestos, sus características principales, sus ventajas y limitaciones de cara a su uso industrial. RCM-6

 

Habilidades

-Capacidad para definir las características fundamentales que describen las estructuras cristalinas.

-Capacidad para utilizar las leyes de la difusión para la realización de cálculos diversos.

-Capacidad para determinar las propiedades mecánicas convencionales de los materiales industriales a partir de la realización de los ensayos experimentales correspondientes.

-Capacidad para determinar las propiedades eléctricas, magnéticas, térmicas y ópticas a partir de métodos experimentales.

-Capacidad para interpretar los diagramas de equilibrio binarios y para colocar puntos y determinar las fases presentes en los diagramas ternarios.

-Capacidad para interpretar el diagrama Fe-C y las curvas de transformación de los aceros y fundiciones de cara a modificar su microestructura y sus propiedades mediante tratamientos mecánicos y térmicos.

-Capacidad para preparar probetas metalográficas, para realizar tratamientos térmicos y para interpretar las microestructuras de los materiales base hierro.

-Capacidad para interpretar los diagramas de equilibro base de las aleaciones metálicas no férreas más importantes y con ellos definir sus tratamientos térmicos característicos.

-Capacidad para manejar e interpretar diagramas de equilibrio en sistemas cerámicos y para controlar sus propiedades a partir de sus procesos de fabricación.

-Capacidad para interpretar las propiedades mecánicas de los plásticos a partir de sus características estructurales y sus procesos de fabricación.

-Capacidad para calcular las propiedades de los materiales compuestos a partir de las de los materiales simples que los constituyen.

 

Actitudes

-Fomentar en el estudiante una inquietud de cara a la adquisición del conocimiento científico.

-Sentar las bases para que el estudiante se vea capacitado para aplicar los conocimientos adquiridos en ingeniería

-Formación de un espíritu abierto, crítico y emprendedor.

Contenidos:

Los contenidos de la asignatura Ciencia de materiales se han organizado con arreglo a los siguientes temas, que se desarrollarán, en principio, en este mismo orden temporal:

Tema 1. Introducción

Tema 2. Estructuras y enlaces atómicos

Tema 3. Geometría cristalina y estructuras

Tema 4. Imperfecciones y difusión

Tema 5. Propiedades mecánicas I

Tema 6. Propiedades mecánicas II

Tema 7. Propiedades eléctricas y magnéticas

Tema 8. Propiedades térmicas y ópticas

Tema 9. Solidificación y diagramas de fases

Tema 10. Aceros y fundiciones

Tema 11. Aleaciones no férreas

Tema 12. Materiales cerámicos

Tema 13. Materiales poliméricos

Tema 14. Materiales compuestos

 

Las clases expositivas, en las que el profesor desarrolla los contenidos teóricos de la asignatura, se complementarán con la realización de ejercicios prácticos que serán planteados por el profesor, algunos en las propias clases expositivas y otros en las clases de  prácticas de aula (PA), con objeto de que, en este último caso, una vez realizado algún ejemplo concreto por el profesor, sean finalmente los alumnos los que resuelvan los ejercicios seleccionados.

También se llevarán a cabo una serie de clases prácticas en el laboratorio (PL). En dichas prácticas se utilizarán las máquinas y equipos disponibles para la ejecución de los ensayos y análisis correspondientes y se revisará la metodología experimental para llevarlos a cabo, de acuerdo con la normativa existente. A continuación se enumeran las distintas sesiones PL que se desarrollarán a lo largo del curso. El orden no tiene porqué coincidir con la secuencia temporal indicada en la presente guía, ya que ésta puede variar en función de circunstancias como la disponibilidad del equipamiento y de los materiales necesarios para la ejecución de las mismas. También puede haber alguna alteración de los contenidos aquí propuestos, si surgen posibilidades de incluir experimentos mejorados o relacionados con temas de actualidad en el momento de llevarlas a cabo.

PL 1. Cristalografía. Preparación metalográfica y determinación del tamaño de grano.

PL  2. Deformación plástica  y recristalización.

PL  3. Ensayo de tracción.

PL  4. Ensayos de dureza e impacto.

PL  5. Defectos de moldeo y de forja.

PL   6. Diagramas de equilibrio.

PL  7. Proceso siderúrgico.

PL  8. Tratamientos térmicos de los aceros.

PL  9. Microestructuras de aceros y fundiciones.

PL  10. Aleaciones metálicas no férreas y cerámicas.

PL  11. Polímeross y materiales compuestos.

Metodología y plan de trabajo:

Con objeto de racionalizar la organización docente de la asignatura, se ha realizado la distribución de sus contenidos con arreglo a la siguiente tipología de modalidades docentes:

 

1.        Presenciales

a.        Clases expositivas

b.        Prácticas de aula

c.        Prácticas de laboratorio

 

2.        No presenciales

a.        Trabajo autónomo

La Tabla 1 muestra los temas y subtemas (el tema 1 se ha dividido en dos subtemas y el tema 2 en tres) en los que se ha dividido la asignatura Ciencia de materiales, distribuidos temporalmente de acuerdo a las modalidades docentes citadas. Esta organización docente recoge también el orden temporal de impartición de los diferentes temas que componen la asignatura.

La Tabla 2 resume la distribución horaria total de la asignatura entre las diferentes modalidades docentes ya mencionadas.

La Tabla 3 muestra el desarrollo horario semanal previsto de la asignatura, repartido entre las 14 semanas lectivas del cuatrimestre.

 

Tabla 1. Distribución de los contenidos de la asignatura

    TRABAJO PRESENCIAL              TRABAJO NO PRESENCIAL    
 Temas

 Horas

Totales

Clases

Expositivas 

Prácticas Aula  

 Prácticas de laboratorio

 Total

Trabajo

Autónomo

 Total
Temas 1, 2 y 3. Introducción, enlaces atómicos, estructuras y cristalografía 11  3,5  0,5   4  7  7
Tema 4.Imperfecciones y difusión  13 2,5  0,5   5  8  8
Temas 5 y 6.Propiedades mecánicas I y II 20   5  1  2  12  12
Tema 7.Propiedades eléctricas y magnéticas  2,5 0,5     3  6  6
Tema 8.Propiedades térmicas y ópticas  1,5  0,5    3  3
Tema 9.Solidificación y diagramas de fase 21   1  3  12  12
Tema 10.Aceros y fundiciones 33  13   20  20
Tema 11.Aleaciones no férreas  8  1,5 0,5   5  5
Tema 12.Materiales cerámicos  8  1,5  0,5  5  5
Tema 13.Materiales poliméricos 13  3,5  0,5   8  8
Tema 14.Materiales compuestos  9 1,5  0,5   1  3  6  6
 Total 150   35  7 16   58  92  92

 

Tabla 2. Reparto horario entre las diferentes modalidades docentes

MODALIDADES

Horas

%

Totales

Presencial

Clases Expositivas

35

60

58

Práctica de aula 

7

12

Prácticas de laboratorio

16

28

 

Practicas hospitalarias

---

---

Tutorías grupales

---

---

Prácticas Externas

---

---

Sesiones de evaluación

---

---

No presencial

Trabajo en Grupo

---

---

92

Trabajo Individual

92

100

 

Total

150

 

150

 

 Tabla 3. Desarrollo horario semanal de la asignatura

 Semana

 Clases

Expositivas

 Prácticas

Aula

 Prácticas

Laboratorio

 1  3  1  -
 2  2    -
 3  3  1  2 (P1,P2)
 4  2    2 (P3,P4)
 5  3  1  -
 6  2    -
 7  3  1  2(P5,P7)
 8  2    2 (P6)
 9  3  1  2 (P8)
 10  2    2 (P9)
11   3  1  -
 12  2    2 (P10)
 13  3  1  -
 14  2    2 (P11)
 Total horas 35   7  16

 

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.

Evaluación del aprendizaje de los estudiantes:

Evaluación continua

Este tipo de evaluación constará de cuatro partes:

1. Realización de entre 2 y 5 exámenes parciales, a ser posible durante las sesiones de prácticas de aula, consistentes en la resolución de algún problema sencillo y alguna cuestión corta de teoría. La valoración final de todas estas evaluaciones será de 3 puntos sobre un total de 10.

2. Entrega de una colección de ejercicios propuestos por el profesor en las fechas indicadas por el mismo. La entrega de estos ejercicios es obligatoria para acogerse a la evaluación continua, aunque no repercutan directamente en la nota.

3. Asistencia obligatoria a todas las prácticas y entrega de los guiones debidamente cumplimentados. Esta parte supondrá, como máximo, 0,5 puntos sobre un total de 10.

4. Por último, se realizará un examen final sobre el contenido completo del curso, que se dividirá en tres partes, una correspondiente a las prácticas de laboratorio que tendrá un valor de 1 punto sobre un total de 10 y las otras dos correspondientes a la teoría y a los ejercicios. La puntuación de ambas será de 5,5 puntos sobre un total de 10.

Para el aprobado de la signatura se exigirá una nota mínima de 4 (sobre 10) en este examen final, con un mínimo de un 30% del valor de cada una de las tres partes, teniendo que ser la calificación global igual o superior a 5. 

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.

 

Evaluación no continua

Esta evaluación consistirá en un examen final sobre el contenido completo del curso, que se dividirá en tres partes, una correspondiente a las prácticas de laboratorio que tendrá un valor de 1 punto sobre un total de 10 y las otras dos correspondientes a la teoría y a los ejercicios. La puntuación de ambas será de 9 puntos sobre un total de 10. Para el aprobado de la asignatura se exigirá una nota igual o superior a 5, con un mínimo de un 30% del valor de cada una de las tres partes.

Los alumnos que no hubieran alcanzado el aprobado por evaluación continua durante el curso, pueden presentarse a las convocatorias extraordinarias a las que tuvieran derecho, siguiendo los criterios de la evaluación tradicional.

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.

 

Evaluación diferenciada

Esta evaluación consistirá en un examen final sobre el contenido completo del curso, que se dividirá en tres partes, una correspondiente a las prácticas de laboratorio que tendrá un valor de 1 punto sobre un total de 10 y las otras dos correspondientes a la teoría y a los ejercicios. La puntuación de ambas será de 9 puntos sobre un total de 10. Para el aprobado de la asignatura se exigirá una nota igual o superior a 5, con un mínimo de un 30% del valor de cada una de las tres partes.

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.

 

Recursos, bibliografía y documentación:

Como material fundamental del curso se utilizará un texto o apuntes elaborados por los profesores de la asignatura, que recoge los contenidos esenciales de la misma. También se utilizará un conjunto de enunciados de ejercicios disponible con sus soluciones, parte de los cuales se desarrollarán o serán planteados en los seminarios y otra parte deberá ser resuelta a lo largo del curso por los estudiantes y formará parte de su trabajo individual. También se han confeccionado unos guiones de las prácticas de laboratorio, que serán cubiertos y trabajados individualmente por cada alumno y entregados a su profesor.

Además, los estudiantes podrán utilizar los libros especializados de consulta ubicados tanto en la biblioteca general del campus de Gijón como en el seminario del departamento de Ciencia de los Materiales, que se exponen a continuación:

-        Montes J.M. Cuevas F.G. Cintas J., Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Ed. Paraninfo, 2014.    

-         Ashby, M. F. y  Jones, D. R. H., Materiales para Ingeniería, Vol. 1 y 2, Edit. Reverté, 2008.

-          Askeland D.R., Ciencia e ingeniería de los materiales, Paraninfo Thomson Learning, 2001.  

-         Callister W.D., Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales, Vol. 1 y 2, Edit. Reverté, Barcelona, 1995.

-          Flinn R.A. y Trojan P.K., Engineering materials and their applications, Houghton Mifflin Co., 1990

-          Mangonon P.L., Ciencia de Materiales. Selección y diseño. Prentice Hall, 2001.

-           Schakelford J. F., Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros, Prentice Hall, 2010.

-          Smith W.F., Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, Mc Graw-Hill Interamericana, 2004.

-          Van Vlack L.H., Elements of materials science and engineering, Addison-Wesley Pub. Co., 1989.