PROGRAMA ANALÍTICO

• TEMAS Y SUBTEMAS DEL CURSO

TEMAS Y SUBTEMAS DEL CURSO

1. PROCESO DE SELECCIÓN DE MATERIALES
1.1 Introducción
1.2 Metodología de selección de materiales
1.3 Factores que intervienen en el proceso de selección
1.4 Falla en servicio por causas ingenieriles
1.5 Corrosión y desgaste

2. CLASIFICACION Y SELECCIÓN DE LAS ALEACIONES FERROSAS
2.1 Introducción
2.2 Criterios de clasificación
2.3 Especificaciones y su interpretación
2.4 Aceros al carbono simples y de baja aleación alta resistencia
2.5 Aceros inoxidables
2.6 Aceros grado herramienta
2.7 Fundiciones de hierro

3. CLASIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE LAS ALEACIONES NO FERROSAS
3.1 Introducción
3.2 Aluminio y sus aleaciones
3.3 Magnesio y sus aleaciones
3.4 Cobre y sus aleaciones
3.5 Otros metales y aleaciones de interés ingenieril: aleaciones base níquel, base titanio y metales refractarios.

4. CERÁMICOS Y VIDRIOS
4.1 Cerámicos: estructuras y diagramas de fases
4.2 Procesamiento de cerámicas
4.3 Propiedades de cerámicos ingenieriles
4.4 Silicatos y productos vítreos
4.5 Refractarios
4.6 Otros cerámicos de interés ingenieril: cermets, cementos y recubrimientos

5. POLÍMEROS: CLASES, PROPIEDADES Y SELECCIÓN
5.1 Clasificación
5.2 Procesos de polimerización
5.3 Características estructurales y propiedades de polímeros
5.4. Fabricación de productos de polímeros
5.5. Polímeros de uso industrial frecuente

6. MATERIALES COMPUESTOS: CLASES, PROPIEDADES Y DESARROLLO
6.1 Tipos de materiales compuestos
6.2 Materiales compuestos reforzados por dispersión
6.3 Materiales compuestos reforzados con fibras
6.4 Materiales compuestos laminados
6.5 Estructuras con base a paneles
6.6 Aplicaciones y selección de materiales compuestos

7. OTROS MATERIALES
7.1 Materiales para construcción
7.2 Materiales electrónicos
7.3 Materiales magnéticos
7.4 Materiales ópticos
7.5 Selección de materiales con base a propiedades térmicas

8. CASOS DE SELECCIÓN DE MATERIALES
8.1 Caso I: Selección de aceros con enfoque estructural
8.2 Caso II: Selección de aceros para dados y matrices
8.3 Caso III: Substitución de materiales: Aluminio
8.4 Caso IV: Cerámicos de uso estructural
8.5 Caso V: Substitución de materiales: plásticos
8.6 Caso VI: Diseño de nuevos materiales: materiales compuestos

• OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE APRENDIZAJE POR TEMA

1. Definir el proceso de selección de materiales como una metodología de actualidad para la innovación tecnológica de productos.
1.1 Justificar el proceso de seleccione de materiales en ingeniería y la manufactura mundial actual.
1.2 Definir las Introducir las etapas del proceso productivo y de diseño en donde interviene la selección de materiales.
1.3 Estudiar los diversos factores que intervienen en el proceso de selección de materiales, definiendo los índices de desempeño que los caracterizan y cómo se hace su selección.
1.4 Establecer los aspectos ingeniería que intervienen en el proceso de selección, introduciendo el concepto de fallas en servicio como una herramienta que retroalimenta el proceso.
1.5 Definir la corrosión y el desgaste como mecanismos de servicio inevitables que determinan la vida de los componentes en servicio.

2. Conocer la clasificación, microestructura, transformaciones, propiedades y aplicaciones de las principales aleaciones ferrosas.
2.1 Describir el procesamiento de hierro y producción de acero, así como su importancia actual y los principales subproductos que se derivan de él.
2.2. Describir los criterios usados para la clasificación de los hierros y sus aleaciones.
2.3. Describir y analizar las especificaciones en las que descansa la selección y uso de los aceros y hierros colados.
2.4 Describir la nomenclatura AISI de los aceros simples y de baja aleación alta resistencia, sus tratamientos térmicos y propiedades y su campo de aplicación.
2.4.1 Describir los principales subclases de aceros, como son: al carbono, trabajados en frío, libre maquinado, grado maquinaria, alto carbono.
2.4.2 Diseñar tratamientos térmicos isotérmicos y los cambios estructurales que tienen lugar con base a los diagramas TTT en aceros al carbono y de baja aleación.
2.4.3 Diseñar tratamientos térmicos de templado y revenido.
2.4.4 Analizar los diagramas de enfriamiento continuo e ilustrar sus aplicaciones.
2.4.5 Analizar y aplicar los resultados de la prueba Jominy al diseño de componentes mecánicos de propiedades específicas.
2.5 Indicar la clasificación, transformaciones , microestructura y usos de los aceros inoxidables.
2.6 Describir la clasificación e indicar algunas aplicaciones de los aceros para herramienta y aceros especiales.
2.7 Indicar la clasificación, transformaciones, microestructura y usos de los hierros fundidos.

3.- Conocer la clasificación, microestructura, transformaciones , propiedades y aplicaciones de las principales aleaciones no ferrosas.
3.2 Conocer la clasificación, microestructura, tratamientos térmicos, designaciones de temple, propiedades y aplicaciones de las aleaciones de aluminio.
3.3 Conocer la clasificación, microestructura, tratamientos térmicos, designaciones de temple, propiedades y aplicaciones de las aleaciones de magnesio.
3.4 Conocer la clasificación, microestructura, tratamientos térmicos, propiedades y aplicaciones de las aleaciones base cobre.
3.5. Conocer las principales propiedades y campo de aplicación de las aleaciones base níquel, base titanio y metales refractarios.

4. Establecer los fundamentos en que se basan las propiedades, aplicaciones y el procesamiento de los cerámicos y vidrios
4.1 Definir el marco teórico que permite estudiar cerámicos y vidrios desde una perspectiva de estructuras y diagramas de fases
4.1.1 Conocer algunas estructuras cristalinas de cerámicos industriales especialmente de la sílice, de algunos silicatos y de arcillas.
4.1.2 Comprender el efecto que tienen los tipos predominantes de enlace (covalente e iónico) en las propiedades de estos materiales
4.1.3 Conocer la estructura de los vidrios.
4.1.4 Conocer algunos diagramas binarios de cerámicos.
4.2 Describir y ejemplificar las materias primas y los principios de procesamiento de cerámicos, vidrios y otros de interés industrial
4.2.1 Conocer las materias primas y los principios de fabricación de productos cerámicos conformados y recocidos (por ejemplo refractarios con formas especiales).
4.2.2 Conocer las materias primas y los principios de fabricación del vidrio y de productos de vidrio (Plano, botellas).
4.2.3 Conocer los principios de fabricación de cerámicos modernos (“avanzados”)
4.3 Definir las propiedades mecánicas y de interés industrial que caracteriza a los cerámicos ingenieriles y en los que descansa su selección
4.3.1 Conocer las particularidades del comportamiento mecánico de los cerámicos.
4.3.2 Explicar las razones del carácter asimétrico de sus propiedades mecánicas.
4.3.3 Conocer el tipo de ensayos y el significado del límite máximo de resistencia mecánica de un cerámico.
4.3.4 Conocer el efecto de las microgrietas en la propagación de la fractura y en la generación de la falla súbita.
4.3.5 Conocer el significado del factor de intensidad de esfuerzos y del coeficiente de resistencia a la fractura.
4.3.6 Conocer las propiedades eléctricas, ópticas y térmicas que hacen útiles a los materiales cerámicos y conocer las aplicaciones a las que tales propiedades conducen.
4.4 Ejemplificar con base a sus propiedades los principales productos de uso industrial de silicatos y productos vítreos
4.4.1 Conocer los nombres y principales aplicaciones, justificadas por sus propiedades, de algunos cerámicos para la producción de herramientas para el rectificado.
4.4.2 Conocer algunos tipos de vidrios industriales y sus principales propiedades distintivas.
4.5 Establecer los conceptos básicos relacionados con los refractarios, así como reconocer los de mayor uso en la industria
4.5.1 Conocer la definición de lo que se considera refractario.
4.5.2 Conocer un ensayo de refractariedad.
4.5.3 Conocer los grupos más importantes de materiales refractarios utilizados en la industria.
4.6 Reconocer la existencia de otros materiales cerámicos tradicionales de importancia en diversas aplicaciones ingenieriles.
4.6.1 Conocer los cermets y otros cerámicos cuyo uso promete mejorar los parámetros de motores de combustión, de herramientas de corte, etc.
4.6.2 Conocer las diversas materias primas que se utilizan para la fabricación del cemento. Comprender el principio por el que el cemento fragua. Conocer los tipos de cemento de uso en la construcción.
4.6.2 Conocer las maneras de utilización de cerámicos como esmaltes y otros.

5. Definir y analizar las propiedades y tecnologías de procesamiento estructural de los principales tipos de polímeros de uso ingenieril
5.1 Clasificar los polímeros por su comportamiento al calor. Conocer las familias de polímeros por su composición química.
5.2 Establecer los mecanismos mediante los que se obtienen diversos polímeros.
5.2.1 Describir los mecanismos de polimerización por adición y por condensación.
5.2.2 Individualizar los monómeros que dan lugar a cadenas de polímeros de uso frecuente.
5.2.3 Describir el proceso de iniciación y terminación de formación de cadenas por adición.
5.2.4 Determinar el grado de polimerización de algunos polímeros.
5.3 Conocer la estructura de algunos polímeros de uso común.
5.3.1 Describir la disposición de las cadenas en los termoplásticos y en los termoestables.
5.3.2 Describir los procesos de endurecimiento de polímeros.
5.3.3 Describir las temperaturas de fusión, de transición vítrea y de degradación.
5.3.4 Conocer y entender el mecanismo de falla de los polímeros.
5.4. Describir y analizar los procesos de fabricación y moldeo de productos de polímeros
5.4.1 Conocer las principales tecnologías de producción de piezas de polímeros termoplásticos: inyección, soplado, moldeo rotatorio, extrusión, termoformado.
5.4.2 Conocer las principales tecnologías de producción de piezas de polímeros termoestables: moldeo por compresión, procesamiento de espumas, inyección, vulcanización
5.5. Reconocer y describir los polímeros de uso industrial frecuente
5.5.1 Conocer los representantes más importantes de los polímeros termoplásticos, sus propiedades, aplicaciones y capacidad de reciclaje.
5.5.2 Conocer los representantes más importantes de los polímeros termoestables, sus propiedades, aplicaciones y capacidad de reciclaje.
5.5.3 Conocer los representantes más importantes de los elastómeros, sus propiedades, aplicaciones y capacidad de reciclaje.

6. Analizar la microestructura, transformaciones, procesamiento y aplicaciones de los materiales compuestos.
6.1 Describir los diferentes tipos de materiales compuestos; así como los conceptos teóricos en los que descansa su uso y diseño industrial.
6.2 Indicar las propiedades, procesamiento y aplicaciones de materiales compuestos endurecidos por partículas; así como establecer los requerimientos tanto del material de la matriz como el del agente reforzante.
6.3 Indicar las propiedades, procesamiento y aplicaciones de materiales compuestos endurecidos por fibras; así como establecer los requerimientos tanto del material de la matriz como el del agente reforzante..
6.4 Indicar las propiedades, procesamiento y aplicaciones de materiales compuestos laminados; así como establecer los requerimientos tanto del material de la matriz como el del agente reforzante..
6.5 Describir la fabricación de componentes con base a estructuras prefabricadas: paneles, tejidos, comprimidos, entre otros.
6.6 Indicar las propiedades, procesamiento y aplicaciones de materiales compuestos avanzados.
6.6.1 Describir propiedades y el desarrollo de aplicaciones de materiales compuestos de matriz metálica.
6.6.2 Describir propiedades y el desarrollo de aplicaciones de materiales compuestos de matriz cerámica.
6.6.3 Describir propiedades y el desarrollo de aplicaciones de materiales compuestos de matriz plástica

7. Describir otros materiales, las propiedades que los caracterizan y su uso industrial como un medio para ampliar la visión de selección de materiales.
7.1. Definir las propiedades mecánicas e identificar las características estructurales de las maderas y concretos tradicionales y los preesfrozados.
7.2 Identificar los materiales de actualidad en la industria electrónica y las propiedades principales que definen su uso
7.3 Identificar los materiales magnéticos de actualidad y que propiedades definen su uso industrial
7.4 Establecer los conceptos básicos en que descansa el uso de los materiales ópticos; así como ejemplificar algunos dispositivos soportados por ellos.
7.5 Definir las principales propiedades térmicas y ejemplificar la selección de materiales con base a estas propiedades

8. Mediante el estudio de casos, analizar los requerimientos funcionales donde los materiales presentan ventajas competitivas con base a sus propiedades mecánicas, físicas y con un enfoque técnico-económico
8.1 Analizar un caso de estudio que involucre el uso de acero donde sus propiedades estructurales sean una ventaja competitiva en relación con otros materiales.
8.1.1 Reconocer las propiedades mecánicas, físicas y/o ambientales que hacen distintivos el uso de aceros en aplicaciones estructurales.
8.1.2 Familiarizarse con el tipo y rango de propiedades en aceros estructurales.
8.1.3 Utilizar ambos conocimientos para seleccionar un acero para una aplicación estructural.
8.2 Analizar un caso de estudio de selección de aceros para diferentes herramentales, definiendo las ventajas competitivas y los criterios de selección más importantes.
8.2.1 Reconocer las propiedades importantes para dados y matrices.
8.2.2 Familiarizarse con el tipo y rango de propiedades de aceros grado herramienta.
8.2.3 Utilizar ambos conocimientos para seleccionar aceros y diversas opciones para la fabricación de dados y matrices en una aplicación ingenieril particular.
8.3 Analizar un caso de estudio en donde las características distintivas del aluminio y sus aleaciones lo hagan una opción aceptable en relación a otros materiales.
8.3.1 Reconocer las aplicaciones donde se utilizan aleaciones de aluminio.
8.3.2 Reconocer las propiedades importantes en cada aplicación.
8.3.3 Utilizar ambos conocimientos para sustituir una aleación de aluminio.
8.4 Estudiar un caso de estudio en donde la selección de los cerámicos como una opción destacada esté soportada con base a sus propiedades mecánicas, considerando el marco teórico para predecirlas.
8.5 Analizar un caso de estudio en donde las propiedades del plástico representan una ventaja competitiva en relación con otros materiales.
8.5.1 Reconocer las aplicaciones donde se utilizan plásticos con base a propiedades específicas, como son: resistencia específica, técnicas del moldeo, estabilidad química; costo relativo, disponibilidad, entre otras.
8.5.2 Seleccionar diversos plásticos para aplicaciones diversas en el ramo ingenieril y que substituyan a otros materiales con base a estas propiedades.
8.6 Analizar un caso de estudio en donde se describan las características en las que se baso el diseño de componentes con base a materiales compuestos; justificando sus ventajas y limitaciones.
8.6.1 Reconocer los elementos de diseño de un material compuesto.
8.6.2 Identificar un componente susceptible de producirse como material compuesto.
8.6.3 Indicar el proceso y las consideraciones de diseño.

• METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

Se sugiere la exposición por parte del profesor de los conceptos básicos relacionados con los temas principales apoyados por medio de proyectos y/o estudio de casos diseñados para promover la investigación, análisis y síntesis de información general y especializada mediante trabajo colaborativo o en equipo.

• TIEMPO ESTIMADO DE CADA TEMA (HORAS)

1. 6 hrs.
2. 6 hrs.
3. 6 hrs.
4. 6 hrs.
5. 6 hrs.
6. 6 hrs.
7. 6 hrs.
8. 6 hrs.

• POLÍTICAS DE EVALUACIÓN SUGERIDAS

3 Parciales 45 %
Tareas, proyectos de investigación y casos de estudio 25%
Examen final 30%

• LIBROS DE CONSULTA

1. Budinski K. G. y Budinski M. K.: Engineering Materials: Properties and Selection, 7/E; Prentice Hall, 2002.
2. Ashby, M. F. y Jones D. R. H.: Engineering materials 2: an introduction to microestructures, processing and design, 2nd edition; Butterworth-Heinemann, 1998.
3. Ashby M. and Jones D.: Selection of Materials in Mechanical Design; 1st. ed., Pergamon Press, UK, 1992.
4. Smith, W. F.: Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales, 2da. edición, McGraw Hill, 1992.

• MATERIAL DE APOYO

Metals Handbooks publicados por la American Society for Metals
Cambridge Engineering Selector (CES).

• PERFIL DEL PROFESOR
Profesor con al menos maestría en alguna área de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ingeniería mecánica o en Sistemas de Manufactura.