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Estructura y Propiedades de los Materiales
- Prácticas de Laboratorio (7 Hours)
- Clases Expositivas (42 Hours)
- Prácticas de Aula/Semina (7 Hours)
- Tutorías Grupales (2 Hours)
La asignatura de la titulación de Ingeniero de Grado en Tecnologías Mineras de la Universidad de Oviedo, denominada “Estructura y Propiedades de los Materiales“ (Ciencia de 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.
La asignatura se inscribe en el Módulo Básico, dentro de la materia de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica. Se imparte en el segundo semestre del segundo curso.
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.
Las principales competencias que adquirirán los estudiantes que cursen esta asignatura son las siguientes:
- Introducción para conocer las magnitudes que definen las distintas propiedades que caracterizan el comportamiento de los materiales industriales.
- Introducción para controlar las propiedades de los materiales a partir de sus estructuras atómicas y defectos. Microestructura.
- Introducción para manejar con soltura los diagramas de equilibrio binarios y los procesaos de solidificación tanto en condiciones de equilibrio como de no equilibrio.
- Introducción para diseñar tratamientos térmicos con objeto de modificar la microestructura.
- Introducción a las cerámicas industriales y comprensión de la relación existente entre sus estructuras, procesos de fabricación, propiedades y usos.
- Introducción a los plásticos industriales y comprensión de la relación existente entre sus estructuras, propiedades y usos.
No se requiere requisito previo alguno para cursar la asignatura “Estructura y propiedades de los materiales”, tan solo conocer los principios básicos de física, química, termodinámica y mecánica.
Las competencias trabajadas en la asignatura son:
- CG1 Capacidad de análisis y síntesis
- CG3 Comunicación oral y escrita en la lengua nativa
- CG6 Capacidad de gestión de la información
- CG7 Resolución de problemas
- CG8 Toma de decisiones
- CG12 Razonamiento crítico
- CG14 Aprendizaje autónomo
- CG15 Adaptación a nuevas situaciones y contextos diversos
- CG16 Motivación por la calidad
- CG21 Capacidad para interrelacionar los conocimientos de las distintas especialidades del ámbito de formación
- CE11 Capacidad para conocer, comprender y utilizar los principios y tecnología de materiales
- CE31 Capacidad para conocer, comprender y utilizar los principios de los ensayos y control de calidad de materiales metálicos y no metálicos, materiales cerámicos y plásticos
Los resultados de aprendizaje de la asignatura “Estructura y propiedades de los materiales” se concretan del modo que sigue:
- RA11.01.- Conocer, comprender y valorar la estructura de los distintos tipos de materiales para ingeniería (metálicos, cerámicos y poliméricos) y las causas de su comportamiento y valorar la importancia que tienen los diferentes defectos estructurales (CG1, CG3, CG6, CG7, CG8, CG12, CG14, CG21, CE11)
- RA11.02.- Conocer, comprender e interpretar las diferentes propiedades de los materiales y de las técnicas de ensayos apropiadas para su determinación y poseer un conocimiento suficiente de las propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas y ópticas de los materiales y comprender porque un material es adecuado que otro para una aplicación concreta (CG1, CG3, CG6, CG7, CG8, CG12, CG14, CG15, CG16, CG21, CE11, CE31).
- RA11.03.- Relacionar estructura de los materiales con las propiedades mecánicas y físicas de los mismos, comprendiendo como la estructura y el tipo de enlace químico afectan a las propiedades de los materiales y comprender y usar la relación entre la estructura y las propiedades en la utilización, diseño y prevención de la fractura de los materiales (CG1, CG3, CG6, CG7, CG8, CG12, CG14, CG16, CG21, CE11, CE31).
- RA11.04.- Conocer, comprender, analizar y valorar las propiedades y características específicas de los principales materiales metálicos, cerámicos y poliméricos (CG1, CG3, CG6, CG7, CG8, CG12, CG14, CG21, CE11, CE31).
- RA11.05.- Conocer, comprender y analizar las estructuras polifásicas mediante diagramas de fases (CG1, CG3, CG6, CG7, CG8, CG12, CG14, CG15, CG21, CE11).
- RA11.06.- Conocer, comprender y valorar los diferentes mecanismos de endurecimiento y su aplicación en la mejora o modificación de las propiedades, endurecimiento por aleación (transformación eutéctica y eutectoide) y endurecimiento por transformación martensítica (CG1, CG3, CG6, CG7, CG8, CG12, CG14, CG15, CG16, CG21, CE11).
- RA11.07.- Conocer y comprender las ecuaciones que rigen la difusión que permiten una descripción de la variación de la composición química de los materiales como consecuencia de distintos procesos de difusión (proceso de carburación de los aceros) (CG1, CG3, CG6, CG7, CG8, CG12, CG14, CG15, CG21, CE11).
- RA11.08.- Conocer, comprender y valorar los fundamentos y la problemática implicada en la solidificación de metales y aleaciones y sus anomalías (CG1, CG3, CG6, CG7, CG8, CG12, CG14, CG16, CG21, CE11).
- RA11.09.- Conocer, comprender y valorar las técnicas especiales de solidificación, análisis de sus características físicas, microestructurales y defectos (CG1, CG3, CG6, CG7, CG8, CG12, CG14, CG15, CG21, CE11).
Los contenidos de la asignatura “Estructura y propiedades de los materiales” se han organizado con arreglo a los siguientes temas, que se desarrollarán en este mismo orden temporal:
Tema 1. Elección, selección y manipulación de los materiales estructurales más empleados en ingeniería.
Tema 2. Propiedades físicas, químicas y mecánicas de los materiales.Tracción. Dureza. Fractura. Fatiga.
Tema 3. Estructuras cristalinas. Defectos cristalinos. Microestructuras de los materiales estructurales.
Tema 4. Transformaciones de fase. Solidificación. Microestructura.
Tema 5. Diagramas de fase. Insolubilidad total. Solubilidad total. Reacciones invariantes. Defectos físicos y químicos en la solidificación.
Tema 6. Transformaciones de fase por cambios de solubilidad y alotropía. Tratamientos térmicos.
Tema 7. Cerámicas tradicionales y avanzadas: estructuras, propiedades y aplicaciones.
Tema 8. Plásticos industriales: polimerización, estructuras, familias y propiedades.
Tema 9. Introducción a los materiales compuestos.
Los contenidos abordados en las prácticas de laboratorio son:
- Ensayos mecánicos de materiales.
- Estructura y propiedades de materiales metálicos (sistema plomo-estaño).
Las prácticas de laboratorio serían concretamente:
Práctica 1. Ensayo de tracción.
Práctica 2. Tamaño de grano.
Práctica 3. Diagramas de Ellingham.
Práctica 4. Estructuras cristalinas.
Práctica 5. Diagramas de equilibrio.
Práctica 6. Solidificación de no equilibrio.
Práctica 7. Tratamientos térmicos.
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:
- Presenciales
- Clases expositivas
- Prácticas de aula
- Prácticas de laboratorio.
- Tutorías grupales
- No presenciales
- Trabajo autónomo
- Trabajo en grupo
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 prácticas de Aula de Laboratorio informático, 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; lo que será tenido en cuenta como sistema de evaluación continuada.
También se llevarán a cabo unas clases prácticas de laboratorio en el aula de informática, en las que se utilizará software informático sobre introducción a las estructuras cristalinas, microestructuras de los materiales, diagramas de solidificación y transformaciones de fase.
Las prácticas de laboratorio serían:
Práctica 1. Ensayo de tracción.
Práctica 2. Tamaño de grano.
Práctica 3. Diagramas de Ellingham.
Práctica 4. Estructuras cristalinas.
Práctica 5. Diagramas de equilibrio.
Práctica 6. Solidificación de no equilibrio.
Práctica 7. Tratamientos térmicos.
La Tabla1 muestra los temas en los que se ha dividido la asignatura “Estructura y propiedades de los 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 Tabla2 resume la distribución horaria total de la asignatura entre las diferentes modalidades docentes ya mencionadas.
TRABAJO PRESENCIAL | TRABAJO NO PRESENCIAL | |||||||||||
Temas | Horas totales | Clase Expositiva | Prácticas de aula /Seminarios/ Talleres | Prácticas de laboratorio /campo / idiomas | Prácticas clínicas hospitalarias | Tutorías grupales | Prácticas Externas | Sesiones de Evaluación | Total | Trabajo grupo | Trabajo autónomo | Total |
1. Elección, selección y manipulación de los materiales estructurales más empleados en ingeniería | 24 | 10 | 1 | 1 | -- | -- | -- | -- | 12 | --- | 12 | 12 |
2. Propiedades físicas, químicas y mecánicas de los materiales | 11 | 2 | 1 | 1 | -- | -- | -- | -- | 4 | --- | 7 | 7 |
3. Estructuras cristalinas. Microestructuras de los materiales estructurales | 15 | 3 | 1 | 1 | -- | --- | -- | -- | 5 | --- | 10 | 10 |
4. Transformaciones de fase. Solidificación. Microestructura | 18 | 6 | 1 | 1 | -- | -- | -- | -- | 8 | --- | 10 | 10 |
5. Diagramas de fase. Insolubilidad total. Solubilidad total. Reacciones invariantes. Defectos físicos y químicos en la solidificación | 34 | 10 | 1 | 1 | -- | 2 | -- | -- | 14 | --- | 20 | 20 |
6. Transformaciones de fase por cambios de solubilidad y alotropía | 13 | 3 | 1 | 1 | -- | -- | -- | -- | 5 | --- | 8 | 8 |
7. Cerámicas tradicionales y avanzadas: estructuras, propiedades y aplicaciones | 15 | 3 | 1 | 1 | -- | --- | -- | -- | 5 | --- | 10 | 10 |
8. Plásticos industriales: polimerización, estructuras, familias y propiedades | 13 | 3 | 0 | 0 | -- | -- | -- | -- | 3 | --- | 10 | 10 |
9. Introducción a los materiales compuestos | 7 | 2 | 0 | 0 | -- | -- | -- | -- | 2 | --- | 5 | 5 |
Total | 150 | 42 | 7 | 7 | -- | 2 | -- | 2 | 60 | --- | 90 | 90 |
Tabla 1. Distribución de los contenidos de la asignatura
MODALIDADES | Horas | % | Totales | |
Presencial | Clases Expositivas | 42 | 70 | 60 |
Práctica de aula / Seminarios / Talleres | 7 | 11.6 | ||
Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas | 7 | 11.6 | ||
Prácticas clínicas hospitalarias | --- | --- | ||
Tutorías grupales | 2 | 3.4 | ||
Prácticas Externas | --- | --- | ||
Sesiones de evaluación | 2 | 3.4 | ||
No presencial | Trabajo en Grupo | --- | --- | 90 |
Trabajo Individual | 90 | 100 | ||
Total | 150 | 150 |
Tabla 2. Reparto horario entre las diferentes modalidades docentes
Se muestra finalmente en la Tabla 3 el desarrollo horario semanal previsto de la asignatura, repartido entre las 14 semanas lectivas del cuatrimestre.
Semana | Clases Expositivas | Prácticas Aula | Prácticas Laboratorio | Tutorías Grupales |
1 | 3 | 1 | --- | --- |
2 | 3 | --- | 1 | --- |
3 | 3 | 1 | --- | --- |
4 | 3 | --- | 1 | --- |
5 | 3 | 1 | --- | --- |
6 | 3 | --- | 1 | --- |
7 | 3 | 1 | --- | --- |
8 | 3 | --- | 1 | 1 |
9 | 3 | 1 | --- | --- |
10 | 3 | --- | 1 | --- |
11 | 3 | 1 | --- | --- |
12 | 3 | --- | 1 | --- |
13 | 3 | 1 | --- | --- |
14 | 3 | --- | 1 | 1 |
Total horas | 42 | 7 | 7 | 2 |
Tabla 3. Desarrollo horario semanal de la asignatura
No será estrictamente necesaria, pero se valorará positivamente en la evaluación final, la presencia de los alumnos a las distintas modalidades de clase expuestas; pero, con objeto de poder llevar a cabo una evaluación continua del aprendizaje de los estudiantes a lo largo de todo el curso, el alumno deberá conservar los ejercicios que se vayan proponiendo para su resolución y los guiones de las prácticas resueltos. Esta parte de la evaluación se valorará en 3 puntos sobre un total de 10.
Se realizará un examen final sobre el contenido completo del curso. Este examen se dividirá en dos partes; la primera parte incluirá ejercicios y preguntas de teoría y tendrá una valoración de 6 puntos sobre el total de 10; la segunda parte será un test con preguntas sobre los contenidos de las clases prácticas de laboratorio y tendrá un peso de 1 punto sobre 10. De cualquier manera, para el aprobado de la asignatura se exigirá una nota mínima de 4 (cuatro sobre diez) en este examen final.
Resumen de la evaluación del aprendizaje de la asignatura:
- Trabajo individual del alumno: 3 puntos, divididos en:
- Ejercicios, trabajos y exposiciones realizadas durante el curso: 2 puntos
- Participación activa del alumno en el desarrollo de la asignatura: 1 punto
- Examen final de la asignatura: 7 puntos, divididos en:
- Examen de teoría y problemas: 6 puntos
- Examen de prácticas: 1 punto
Los alumnos que no hubieran alcanzado el aprobado en esta convocatoria podrán presentarse a las convocatorias extraordinarias a las que tuvieran derecho, que consistirán en la realización de un examen sobre el contenido completo del curso, que incluirá ejercicios (4,5 puntos sobre 10), preguntas de teoría (4,5 puntos sobre 10) y preguntas sobre los contenidos de las clases prácticas de laboratorio (1 punto sobre 10). La superación de la asignatura en estos exámenes exigirá una calificación mínima de 5 puntos sobre un total de 10.
En el caso de los alumnos que se acogen al régimen de evaluación diferenciada, se realizará un examen final sobre el contenido completo del curso, que incluirá ejercicios (4,5 puntos sobre 10), preguntas de teoría (4,5 puntos sobre 10) y preguntas sobre los contenidos de las clases prácticas de laboratorio (1 punto sobre 10). La superación de la asignatura en estos exámenes exigirá una calificación mínima de 5 puntos sobre un total de 10. Este mecanismo de evaluación diferenciada podrá ser sustituido por otro mecanismo de evaluación, específico para cada alumno, en virtud del artículo 7 del Reglamento de evaluación de la Universidad de Oviedo.
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 conservados en el Cuaderno de la asignatura.
Además, los estudiantes podrán utilizar los libros especializados (EN LOS CUALES SE ENCUENTRAN TODOS LOS DESARROLLOS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS DE LA ASIGNATURA) de consulta ubicados tanto en la biblioteca general de la Escuela de Minas de Oviedo como en los Laboratorios de Metalotecnia, Metalurgia y Siderurgia de dicho Centro. Se exponen a continuación:
1. TITULO: Materiales Refractarios y Cerámicos. AUTORES: Verdeja L. F.; Sancho J. P.; Ballester A. EDITADO: Síntesis-Madrid ISBN 978-84-975655-9-2. FECHA: Febrero de 2008. PÁGINAS: 363 (Disponible en formato electrónico en www.sintesis.com/ciencia). Acrónimo: (MRYC) (para todo los temas relacionado con los Materiales Cerámicos, Polímeros y Compuestos, INCLUYE EJERCICIOS RESUELTOS. Existen ejemplares en la Biblioteca de Minas.
2- TITULO: Materiales para Ingeniería. Fundiciones Férreas. AUTORES: Pero-Sanz, J. A.; Fernández-González, D.; Verdeja L. F. EDITADO: Pedeca Press Publicaciones S.L.U. ISBN-13: 978-84-697-8834-9. FECHA: Diciembre de 2017. PÁGINAS: 306. Acrónimo: (FUNDICIONES) (Para seguir temas-lecciones de propiedades mecánicas con ejercicios resueltos de aceros-fundiciones).
3- TITULO: Solidification and Solid-State Transformations of Metals and Alloys. AUTORES: Pero-Sanz, J. A.; Quintana, Mª. J.; Verdeja, L. F. Editado: Elsevier ISBN 9780128126073. FECHA: Marzo de 2017. PÁGINAS: 364. Acrónimo: (S3T).
El texto de Pero-Sanz, J.A. (2006): Ciencia e Ingeniería de Materiales. Estructura, transformaciones, propiedades y selección. Dossat-2000, 5ª edición, Madrid. ISBN:84-96437-44-2. Este libro está agotado. No obstante en la Biblioteca de la Escuela disponen de un número importante de ejemplares tanto de la última edición como de las anteriores (que son iguales). Se puede seguir todos aquellos temas relacionados con Materiales Metálicos y generalidades de Polímeros en español. El texto S3T, hace-realiza un desarrollo de los mismos temas, pero en ingles e INCLUYE EJERCICIOS RESUELTOS.
Adicionalmente, podrá proporcionarse al alumno documentación a través del Campus Virtual de la Universidad de Oviedo.
Recomendación COVID 19. Se seguirá la normativa del Rectorado de la Universidad relativa a los diferentes escenarios (VERDE, NARANJA, ROJO) que tengan que ser aplicados durante el curso académico.