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Ciencia y Tecnología de Materiales
- Clases Expositivas (45 Hours)
- Tutorías Grupales (2 Hours)
- Prácticas de Aula/Semina (7 Hours)
- Prácticas de Laboratorio (6 Hours)
Asignatura de segundo curso, segundo semestre, impartida por el departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica, forma parte de las materias incluidas en el módulo fundamental, según consta en la Memoria de verificación del grado de Ingeniería Química. Por su naturaleza básica, sus conocimientos son imprescindibles para el desarrollo de alguna de las materias de este grado.
La asignatura de Ciencia y Tecnología de los Materiales se apoya directamente en contenidos de Física, Química y Matemáticas relacionados con asignaturas que se imparten en el primer curso de la titulación. A su vez, sirve de complemento y base a otras asignaturas. El objetivo de la misma es dar a conocer al alumno y que este comprenda los fundamentos científicos del mundo de los materiales y sus interrelaciones entre estructura, propiedades, procesado y aplicaciones.
Los contenidos de la asignatura tienen además una componente de aplicación práctica muy importante para el futuro ingeniero químico, ya que en ella se estudian varios aspectos que tienen como objetivo final el diseño de plantas químicas. En primer lugar se estudian los materiales de construcción de las plantas químicas (metales, polímeros y cerámicas), haciendo más hincapié en los metales, por ser los más empleados. Este estudio se hace centrado en los dos tipos de propiedades más importantes en construcción, las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión.
Son necesarios conocimientos previos de Matemáticas (especialmente resolución de sistemas de ecuaciones, cálculo diferencial e integral), Física y Química. Se recomienda haber aprobado dichas asignaturas antes de cursar la Ciencia y Tecnología de Materiales, así como tener conocimientos de inglés con el fin de poder acceder a todas las fuentes bibliográficas y conocimientos básicos de informática con el fin de poder manejar adecuadamente las herramientas utilizadas en la asignatura.
Los objetivos de la asignatura “Ciencia y Tecnología de los materiales” se concretan del modo que sigue:
Conocimientos
- Conocer el modo como se agrupan los átomos para formar las estructuras cristalinas de los materiales convencionales y sus defectos característicos. Conocer las bases que fundamentan los fenómenos de difusión en estado sólido.
- Conocer el fundamento de las propiedades de los materiales y su dependencia con la estructura de los diferentes materiales.
- Conocer las bases de los diagramas de equilibrio.
- Conocer las transformaciones que tienen lugar en los tratamientos térmicos de los aceros y fundiciones.
- Conocer las principales familias de aleaciones metálicas no férreas.
- Conocer las estructuras, propiedades, procesos básicos de fabricación y aplicaciones características de las cerámicas industriales.
- Conocer los fenómenos de polimerización, las estructuras, familias, propiedades y aplicaciones de los plásticos industriales.
- Conocer la forma de componer materiales simples para fabricar materiales compuestos, con sus características y propiedades.
- Conocer los fenómenos y fundamentos que justifican el deterioro superficial debido a la reacción de los materiales con el medio ambiente: oxidación y corrosión.
Habilidades
- Calcular los parámetros fundamentales que describen las estructuras cristalinas.
- Capacidad para utilizar las leyes de la difusión.
- Capacidad para determinar las propiedades de los materiales convencionales a partir de los ensayos experimentales normalizados correspondientes.
- Capacidad para interpretar los diagramas de equilibrio binarios,
- Capacidad para interpretar el diagrama Fe-C y las curvas de transformación de los aceros y fundiciones de cara a modificar sus propiedades mediante la realización de tratamientos térmicos.
- Capacidad para realizar en la práctica tratamientos térmicos concretos
- Capacidad para interpretar los diagramas de equilibro base de las aleaciones metálicas más importantes.
- Capacidad para interpretar las propiedades de los plásticos a partir de sus características estructurales.
- Capacidad para calcular las propiedades de los materiales compuestos a partir de las de los materiales simples que los constituyen.
- Capacidad interpretar las microestructuras de los materiales estudiados.
- Organizar un trabajo concreto y llevarlo a cabo.
- Escribir de manera resumida un trabajo científico-técnico.
Actitudes
- Crear en el estudiante una inquietud en cuanto a la adquisición del conocimiento científico
- Crear en el estudiante la inquietud de aplicar los conocimientos adquiridos en ingeniería
- Formación de un espíritu abierto, crítico y emprendedor.
Las competencias de la asignatura “Ciencia y Tecnología de materiales” se concretan en:
CG 3(i) Comprender y hacerse comprender de forma oral y escrita en la propia lengua y,
al menos, en una lengua extranjera relevante en el ámbito científico, tecnológico o
comercial. Capacidad para elaborar, presentar y defender informes, tanto de forma
escrita como oral.
CG 5(i) Capacidad de obtener, gestionar y almacenar de forma ordenada información
relevante de su campo de estudio.
CG 8(i) Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado
cumplimiento. Capacidad de aplicar los conocimientos a la práctica
CG 13(p) Capacidad para resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones,
creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos,
habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Química.
CG 20(s) 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.
CE 4(a) Comprensión y dominio de los conceptos básicos sobre las leyes generales de
la mecánica, campos y ondas, y electromagnetismo, y su aplicación para la
resolución de problemas propios de la ingeniería.
CE 9(a) 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. Conocimiento de materiales
utilizados en las industrias de procesos y su relación con el proceso productivo, la
economía y el entorno. Obtención, propiedades y aplicaciones de los materiales
en la Industria.
CE 10(a) Conocimiento y utilización de los principios de resistencia de materiales.
CE 39(a) Capacidad para la determinación experimental de propiedades
Los resultados de aprendizaje de la asignatura “Ciencia y Tecnología de materiales” se concretan en:
RCTM 1: Identificar las estructuras de los sólidos cristalinos fundamentales y valorar la importancia que tienen los diferentes defectos estructurales
RCTM 2: Interpretar y utilizar diagramas de equilibrio en el estudio de materiales.
RCTM 3: Ejecutar ensayos de laboratorio que permitan caracterizar el comportamiento de un material, así como analizar y determinar los parámetros característicos en cada caso.
RCTM 4: Conocer y diferenciar los distintos tipos de materiales: plásticos, cerámicos y materiales compuestos.
RCTM5 Analizar las ventajas e inconvenientes de cada tipo de material de cara a su uso industrial.
A lo largo de la asignatura se pretende que el alumno conozca los fundamentos básicos de la ciencia de los materiales, que le serán útiles de cara a su formación profesional. Entre ellos, cabe destacar la clasificación de las diversas familias de materiales, sus propiedades, aplicaciones y comportamiento en servicio, y la tecnología desarrollada para la mejora de las propiedades de los materiales.
Los contenidos de la asignatura “Ciencia y Tecnología de materiales” se han organizado con arreglo a los siguientes temas, que se desarrollarán en este mismo orden:
Unidad Didáctica 1: Conceptos Básicos de la Ciencia y Tecnología de los Materiales
Tema 1.-Introducción a la Ciencia y Tecnología de Materiales . Concepto de material. Familias de materiales. Estructura atómica y electrónica.
Tema 2.-Estructuras de los sólidos. Enlaces interatómicos: tipos de enlaces. Sólidos cristalinos y no cristalinos.
Tema 3 .-Comportamiento de los materiales: elástico y plástico. Propiedades y ensayos para caracterización de los materiales: Tracción en frío; Dureza; Fractura; y Fatiga.
Tema 4.- Solidificación y diagramas de fase. Solidificación de equilibrio de un elemento puro. Solidificación de no equilibrio. Hetereogeneidades en la solidificación. Soluciones sólidas. Diagramas de equilibrio. Reacciones invariantes. Transformaciones de fase en estado sólido. Transformaciones gobernadas por la difusión. Transformaciones adifusionales.
Unidad Didáctica 2: Materiales Metálicos
Tema 5.-Materiales Metálicos. Aceros y fundiciones férreas: Diagrama hierro-carbono. Aleaciones no férreas. Tratamientos térmicos, termoquímicos y superficiales. Diagramas de equilibrio. Propiedades generales.
Unidad Didáctica 3: Materiales No Metálicos
Tema 6.- Materiales Cerámicos tradicionales y avanzadas: estructuras, propiedades y aplicaciones. Refractarios.
Tema 7.-Materiales Poliméricos. Polímeros (termoplásticos, termoestables, elastómeros y expandidos): estructuras y propiedades.
Tema 8.-Materiales compuestos: tipos, intercara y control de sus propiedades.
Unidad Didáctica 4: Comportamiento y Selección de Materiales
Tema 9.-Fundamentos de corrosión y degradación de materiales. Corrosión y oxidación. Fundamentos electroquímicos. Corrosión húmeda y corrosión seca. Protecciones frente a la corrosión.
Tema 10.-Materiales para la Ingeniería. Criterios de diseño y selección.
Con objeto de facilitar y racionalizar la organización docente de la asignatura, se propone la siguiente tipología de modalidades docentes:
- Presenciales
- Clases expositivas (CEX)
- Prácticas de aula/Seminarios (PA)
- Tutorías grupales (TG)
- Prácticas de Laboratorio (PL)
- Sesiones de evaluación
- No presenciales, se incluyen aquí la carga de trabajo que el alumno debe de dedicar fuera del aula incluyendo tanto actividades en el Campus Virtual como trabajo autónomo del alumno (resolución y entrega de problemas y trabajos)
- Trabajo autónomo
- Trabajo en grupo
CEX: Las clases expositivas serán clases magistrales que consistirán en la exposición verbal por parte del profesor de los contenidos de las asignaturas (tanto teóricos como prácticos). Para facilitar la labor de seguimiento por parte del alumno de las clases presenciales se le proporcionará parte del material docente utilizado por el profesor, en el Campus Virtual. La explicación de cada uno de los temas se hará utilizando la pizarra y diversos medios audiovisuales.
PA: Durante las prácticas de aula/seminarios se abordará el análisis de ejercicios prácticos resueltos, con objeto de que, una vez analizados y estudiados, los alumnos sean capaces de abordar cualquiera de los ejercicios complementarios y completen un conocimiento adecuado de las materias expuestas. Se fomentará la participación de los estudiantes, suministrándole previamente una relación de enunciados de problemas/ejercicios.El alumno deberá preparar la materia previamente a las clases para que durante las horas presenciales se aclaren las dudas que se le pueden presentar, optimizando, de esta manera, el proceso de enseñanza y aprendizaje.
TG: En las tutorías grupales se revisarán casos prácticos concretos.
PL: Las prácticas de laboratorio se desarrollarán en los laboratorios de docencia de Ciencia de Materiales y tendrán como objetivo la obtención y tratamiento de datos experimentales (se llevarán a cabo ensayos de tracción, dureza, templabilidad, preparación de probetas, metalografía, observación de microestructuras), así como su análisis.
En actividades dirigidas, los alumnos deberán preparar algún trabajo original propuesto por el profesor sobre temas relacionados con la asignatura, que se evaluarán como actividades de trabajo autónomo o no presencial. El objetivo general de estos trabajos es que los alumnos conozcan la utilidad de las metodologías avanzadas estudiadas en la asignatura, para su aplicación real en diferentes áreas. Se utilizará el Campus Virtual para permitir una comunicación fluida entre profesores y alumnos y como instrumento básico para poner a disposición de los alumnos el material que los profesores consideren necesario.
En la Tabla 1 se muestra la relación entre competencias y actividades formativas:
Competencias | Actividades formativas | |||
CEX | PA | PL | TG | |
CG3 (i) | x | |||
CG5 (i) | x | x | ||
CG8 (i) | x | x | ||
CG13 (p) | x | x | ||
CG14 (s) | x | x | ||
CG20 (s) | x | |||
CE4 (a) | x | x | x | x |
CE9 (a) | x | x | x | |
CE10 (a) | x | x | ||
CE39 (a) | x |
En la Tabla2 se indica la distribución horaria resumida de la asignatura entre las diferentes modalidades docentes empleadas.
MODALIDADES | Horas | % | Totales | |
Presencial | Clases Expositivas | 45 | 30 | 63 |
Práctica de aula / Seminarios / Talleres | 7 | 4,67 | ||
Prácticas de laboratorio / aula de informática / | 6 | 4,00 | ||
Tutorías grupales | 2 | 1,33 | ||
Sesiones de evaluación | 3 | 2,00 | ||
No presencial | Trabajo Individual | 87 | 58 | 87 |
Total | 150 |
De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir actividades de docencia no presencial. En ese caso, se informará convenientemente al estudiantado de los cambios efectuados.
Existirán dos sistemas de evaluación en la convocatoria ordinaria: uno para quienes asistan a las clases y realicen las actividades prácticas (PA, TG, PL) durante el curso (evaluación continua) y otro para los que no opten por este sistema de evaluación o no realicen dichas actividades (evaluación única).
En las convocatorias extraordinarias el sistema de evaluación seguido será evaluación única.
EVALUACIÓN CONTINUA EN CONVOCATORIA ORDINARIA:
La evaluación del aprendizaje de los estudiantes estará basado en el desarrollo de las competencias anteriormente mencionadas y será preferentemente continua, a lo largo de todo el curso.
Para acogerse al sistema de evaluación continua, los alumnos deben cumplir los siguientes requisitos:
- Realizar un conjunto de ejercicios o cuestiones (series), similares a los que se habrán desarrollado en las clases, que propondrá la profesora. Estos ejercicios realizados de forma individual serán entregados al docente en los plazos estipulados biena través del Campus Virtual o en mano, según el profesor indique en cada tema.
- Realizar un trabajo en grupo, relacionado con los contenidos de la asignatura. Dicho trabajo, será entregado en formato PDF y expuesto de forma oral, por todos los miembros del grupo, en los plazos indicados por la profesora a principio de curso.
- Presentar el informe de prácticas de laboratorio, en formado PDF, en el tiempo y forma indicado por la profesora.
- Sacar, al menos, un 4 en el examen escrito.
La nota por evaluación continua se calculará teniendo en cuenta los rendimientos efectuados por el alumno a lo largo del curso y la correspondiente prueba presencial (examen). La relación de porcentajes es la siguiente:
Entrega de ejercicios y cuestiones propuestas durante el curso, informe de prácticas y actitud del alumno frente a la asignatura : hasta un 10% de la nota final
Entrega del trabajo propuesto y su defensa oral en clase: hasta un 20% de la nota final
Examen final: hasta un 80% de la nota final
El examen, de tres horas de duración como máximo, constará de cuestiones teóricas o teórico-prácticas (5 puntos) y ejercicios o problemas (5 puntos). Para superar dicho examen se establce un mínimo o en cada una de las partes, teoría y problemas de 1,5 puntos (sobre 5) . Aquellos alumnos que no superen dichos mínimos (1,5 puntos en cada parte) , la calificación máxima a obtener en el exámen será de 3.9 puntos, aunque la suma de teoría y problemas fuese superior a 4 puntos.
Para aprobar la asignatura, e independientemente de la nota de evaluación continua, el alumno ha de obtener un mínimo de cuatro puntos en el examen final, respetando los mínimos anteriormente citados en cada una de las partes de teoría y problemas.
EVALUACIÓN UNICA EN CONVOCATORIA ORDINARIA
En el caso de los alumnos que no cumplan los requisitos para ser evaluados por evaluación continua la nota final de la asignatura se corresponderá con un 100% de la nota obtenida en el examen.
El examen final será identico al del sistema de evaluación continua, pero incluirá 1 o más preguntas adicionales, relativas a los contenidos de la asignatura, especialmente a los contenidos tratados durante las prácticas de laboratorio.
En la evaluación única se alcanzará el aprobado con la calificación de CINCO puntos, habiendo obtenido en cada una de las partes de teoría y problemas una calificación mínima de 1,5 pntos. Aquellos alumnos que no superen los mínimos (1,5 puntos en cada parte), la calificación máxima de la asignatura será de 3.9 puntos, independientemente de que la suma de las notas de teoría y problemas fuese mayor de 4 puntos. .
EVALUACIÓN UNICA EN CONVOCATORIA ORDINARIA
En las convocatorias extraordinarias el único sistema de evaluación será la evaluación única, independientemente de que el alumno haya realizado o no todas las tareas de evaluación continua. Por tanto, la nota final de la asignatura será la nota del examen escrito. Se alcanzará el aprobado con la calificación de CINCO puntos, habiendo obtenido en cada una de las partes de teoría y problemas una calificación mínima de 1,5 pntos. Aquellos alumnos que no superen los mínimos (1,5 puntos en cada parte), la calificación máxima de la asignatura será de 3.9 puntos, independientemente de que la suma de las notas de teoría y problemas fuese mayor de 4 puntos.
NOTA ACLARATORIA PARA TODAS LAS CONVOCATORIAS: Para la realización del examen no se permite el uso de material bibliográfico alguno, excepto el formulario proporcionado por la profesora con anterioridad al examen, a través del campus virtual. Dicho formulario debe ser impreso por los alumnos y no puede contener ningún tipo de modificación ni anotación adicional. Durante el examen no se permitirá el uso de calculadoras programables o cualesquiera otros instrumentos que puedan contener programación. Los teléfonos móviles permaneceran en silencio y no estarán encima de las mesas.
De forma excepcional, si las condiciones sanitarias lo requieren, se podrán incluir en todas las convocatorias métodos de evaluación no presencial. En ese caso, se informará al estudiantado de los cambios efectuados.