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Máster Universitario en Ciencia y Tecnología de Materiales

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Materiales Compuestos

Código asignatura
MCITEM02-1-015
Curso
Primero
Temporalidad
Segundo Semestre
Carácter
Optativa
Créditos
3
Pertenece al itinerario Bilingüe
No
Actividades
  • Prácticas de Aula/Semina (3 Hours)
  • Clases Expositivas (17.5 Hours)
  • Prácticas de Laboratorio (2 Hours)
Guía docente

La asignatura del Máster Universitario en Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad de Oviedo denominada “Materiales Compuestos” es una asignatura optativa que se considera de gran interés, debido a la gran cantidad de aplicaciones reales en las que se emplean, hoy en día, los materiales compuestos, así como las previsiones de diversificación y crecimiento en las aplicaciones de los mismos. Todo ello hace que sea muy aconsejable el conocimiento de este tipo de materiales. Esta asignatura se encuadra dentro del módulo “Familias de Materiales”.

Los contenidos de la asignatura tiene además una componente de aplicación práctica sustancial, ya que se tratará de que los alumnos tomen contacto con los materiales compuestos de matriz plástica y los materiales de carbono existentes, que aprendan a distinguirlos, a nivel básico, y adquieran unos conocimientos básicos sobre la selección de los mismos en función de la aplicación a la que se tengan que destinar.

Además, los contenidos de la asignatura enfatizan igualmente la componente investigadora puesto que inciden en el desarrollo de materiales con mejores prestaciones que los actualmente existentes.

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

- Capacidad para comprender e interpretar la información sobre características y propiedades de los materiales compuestos (tanto en forma de láminas como de laminados con diferentes orientaciones).
- Capacidad para obtener las diferentes propiedades mecánicas propias de los materiales compuestos, para lo que precisará manejar la normativa y los equipamientos existentes.
- Capacidad para reconocer el papel de los materiales de carbono en el campo de los materiales compuestos.
- Capacidad para reconocer las diferentes prestaciones que pueden ofrecer los nuevos materiales de carbono como nanotubos y grafenos.

Dado que el Máster en Ciencia y Tecnología de Materiales pretende acoger a estudiantes de diversa procedencia que hayan cursado previamente grados en ciencias o en ingenierías o licenciados en ciencias o ingenieros o ingenieros técnicos, no se requiere requisito adicional alguno. Sólo se presupone que cualquier alumno que accede a cursar este Máster tiene unas nociones mínimas de matemáticas, física, química y ciencia de materiales.

Las competencias básicas a cuya adquisición contribuye esta esta asignatura son:

- Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación. (CB6)
- Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio. (CB7)
- Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios. (CB8)
- Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades. (CB9)
- Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. (CB10)

Las competencias generales a cuya adquisición contribuye esta asignatura son:

- Capacitar al estudiante para integrarse en un grupo de trabajo de cara a desarrollar proyectos de investigación y/o desarrollo en el campo de la ciencia y la tecnología de los materiales. (CG1)
- Ser capaz de resolver problemas complejos y tomar decisiones comprometidas en el ámbito de la ciencia y la tecnología de los materiales. (CG2)
- Poder llevar a cabo un trabajo de investigación en ciencia y tecnología de materiales utilizando las fuentes bibliográficas existentes y los equipamientos de ensayo disponibles. (CG3)
- Habilidad para comunicar trabajos científico-técnicos sobre ciencia y tecnología de materiales, oralmente y por escrito, tanto a públicos especializados como a no especializados, de un modo claro y conciso. (CG4)
- Aptitud de estudio, síntesis y autonomía suficientes para, una vez finalizado este programa formativo, iniciar una Tesis Doctoral en el campo de la ciencia y la tecnología de los materiales. (CG5)

Las competencias transversales a cuya adquisición contribuye esta asignatura son:

- Capacidad crítica y autocrítica.
- Capacidad en la toma de decisiones.
- Capacidad para generar nuevas ideas.
- Capacidad de trabajar en un equipo multidisciplinario.
- Capacidad de análisis y de síntesis.
- Capacidad de aplicar los conocimientos.
- Capacidad de gestión de la información.
- Habilidades básicas informáticas.
- Motivación hacia la calidad.

Las competencias específicas a las que contribuye esta asignatura son:

  • Llegar a mejorar las propiedades de los materiales, con objeto de obtener productos novedosos o con mejores prestaciones. (CE2)
  • Habilidad para manejar y utilizar las diferentes técnicas de ensayo empleadas en la caracterización de los materiales (difracción, técnicas espectroscópicas, microscopía óptica y electrónica, análisis térmico, …), para realizar las correspondientes medidas y para interpretar los resultados obtenidos en estos ensayos. (CE4)
  • Posibilidad de combinar las diferentes técnicas de caracterización existentes para obtener información detallada de los materiales objeto de estudio y resolver los problemas prácticos que se pudieran plantear. (CE6)
  • Que el estudiante esté capacitado para llevar a cabo la selección de materiales de cara a su uso en aplicaciones concretas (CE7)
  • Tener capacidad de decisión sobre la ruta de procesado más idónea de cara a obtener productos industriales teniendo en cuenta también el coste de los mismos. (CE8)
  • Capacidad para manejar los equipamientos científicos, para diseñar experimentos concretos y para interpretar los resultados obtenidos de los mismos. (CE10)
  • Aplicar las competencias adquiridas en el máster en un entorno laboral real, integrado en un equipo de trabajo dentro de una empresa que desarrolle su actividad en alguno de los campos relacionados con el máster. (CE11)
  • Capacidad para llevar a cabo un trabajo de investigación o de tipo profesional sobre materiales utilizando las fuentes bibliográficas y la normativa existente, así como los equipamientos de ensayo y técnicos disponibles (CE12)
  • Capacidad para comunicar trabajos científico-técnicos sobre materiales, oralmente y por escrito, tanto a públicos especializados como a no especializados, de un modo claro y conciso (CE13)

Los contenidos de la asignatura “Materiales Compuestos” se ha organizado con arreglo a los siguientes temas, que se desarrollan en este mismo orden:

  1. Familias de materiales compuestos. Matrices y refuerzos utilizados. Aplicaciones de cada familia. Procesos de fabricación tanto manuales como automáticos
  2. Macromecánica y micromecánica de los compuestos. Desarrollo de propiedades y comportamiento tanto a nivel micro como macro.
  3. Propiedades mecánicas de los materiales compuestos. Ensayos de tracción, flexión, cortadura, compresión. Comportamiento en servicio: ensayos de fatiga y fractura.
  4. Naturaleza y composición de los precursores del refuerzo y de la matriz.
  5. Procedimientos de preparación de fibras, microfibras, nanotubos y grafenos.
  6. Caracterización de los refuerzos.
  7. Tecnologías de preparación de materiales compuestos carbono-carbono.
  8. Caracterización estructural de los materiales compuestos carbono-carbono.
  9. Análisis de su comportamiento en servicio. Aplicaciones estructurales y funcionales.

Con objeto de facilitar y racionalizar la organización docente de la Universidad, se propone la siguiente tipología de modalidades organizativas:

  1. Presenciales
    1. Clases expositivas
    2. Prácticas de aula/Seminarios
    3. Prácticas de laboratorio/campo
    4. Tutorías grupales
    5. Exposición de trabajos en grupo
    6. Prácticas externas (en otras instituciones o empresas)
    7. Sesiones de evaluación
  2. No presenciales
    1. Trabajo autónomo
    2. Trabajo en grupo

Para cada una de ellas debe preverse el número de horas requerido o estimado en función del número total de créditos europeos de la asignatura.

Las clases expositivas se complementan con la realización de ejercicios prácticos y con unas clases prácticas de laboratorio en las que se mostrarán los equipos con los que se realizan los trabajos de investigación en el campo de la asignatura y se revisará la metodología experimental para llevarlos a cabo. En su caso, se utilizarán estos equipos para las demostraciones prácticas y la ejecución de los ensayos correspondientes.

La Tabla 1 muestra los temas en los que se ha dividido la asignatura “Materiales Compuestos”, distribuidos temporalmente de acuerdo a las modalidades docentes citadas, Esta organización docente recoge también el orden de impartición de los diferentes temas que componen la asignatura.

La Tabla 2 da cuenta de la distribución horaria de la asignatura entre las diferentes modalidades docentes mencionadas.

Finalmente, la Tabla 3 expone el reparto temporal de los temas que componen la asignatura durante las semanas del cuatrimestre en el que se desarrolla la asignatura

TemasHoras totalesClase ExpositivasPrácticas de aula /SeminariosPrácticas de laboratorio /campo Tutorías grupalesExposición de trabajos en gruposSesiones de EvaluaciónTotalTrabajo grupoTrabajo autónomoTotal
1. Familias de materiales compuestos. Procesos de fabricación41----------1--33
2. Micromecánica y macromecánica de los compuestos71----------1--66
3. Propiedades mecánicas delos materiales compuestos1411111--5279
4. Naturaleza y composición de los precursores del refuerzo y de la matriz41----------1--33
5. Procedimientos de preparación de fibras, microfibras, nanotubos y grafenos61--1------2--44
6. Caracterización de los refuerzos51----------1--44
7. Tecnologías de preparación de materiales compuestos carbono-carbono13.521.51------4.5279
8. Caracterización estructural de los materiales compuestos carbono-carbono9.52----------216.57.5
9. Análisis de su comportamiento en servicio. Aplicaciones estructurales y funcionales1211--1115--77
Total75113.5322122.5547.552.5

Tabla 1. Distribución de los contenidos de la asignatura

MODALIDADESHoras%Totales
PresencialClases Expositivas 1148.922.5 (30%)
Práctica de aula / Seminarios / Talleres3.515.5
Prácticas de laboratorio / campo / aula de informática / aula de idiomas313.3
Tutorías grupales28.9
Exposición de trabajos en grupo 28.9
Prácticas Externas----
Sesiones de evaluación14.5
No presencialTrabajo en Grupo59.552.5 (70%)
Trabajo Individual47.590.5
 Total75  

Tabla 2. Reparto horario entre las diferentes modalidades docentes

Temas

Semanas

1. Familias de materiales compuestos. Procesos de fabricación

1

2. Micromecánica y macromecánica de materiales compuestos

1 y 2

3. Propiedades mecánicas

2, 3 y 4

4. Naturaleza y composición de precursores del refuerzo y matriz

4

5. Procedimientos de preparación de fibras, microfibras, nanotubos y grafenos

5

6. Caracterización de los refuerzos

5 y 6

7. Tecnologías de preparación de compuestos carbono-carbono

7, 8 y 9

8. Caracterización estructural de compuestos carbono-carbono

10

9. Análisis del comportamiento en servicio. Aplicaciones

11, 12, 13 y 14

Tabla 3. Distribución de los temas de la asignatura en las semanas del cuatrimestre

La evaluación del aprendizaje de los estudiantes se realizará teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

  • Nivel de participación en las actividades presenciales teóricas y prácticas y entrega de cuestionarios de prácticas (si se considera necesario): Un 10%, como máximo, de la calificación final del estudiante se otorgará a la evaluación de estos aspectos.
  • Examen final escrito al finalizar el curso para comprobar el dominio de las materias correspondientes a la asignatura, consistente en unos cuestionarios teóricos y, si se considera adecuado, se incluirá una parte de resolución de ejercicios de cálculo. Un 90%,  como máximo, de la calificación final del estudiante corresponderá a la nota obtenida en el examen.

Como requisitos previos, para superar el curso, la asistencia del estudiante a las actividades presenciales, deberá ser superior al 80% y la calificación final de cada estudiante deberá sumar como mínimo 5 sobre 10 como suma de las dos actividades evaluables anteriormente descritas.

Evaluación diferenciada

Los criterios para la evaluación diferenciada serán la realización de un trabajo individual por parte del alumno (supondrá como máximo el 35% de la calificación final) y la realización de un examen escrito que corresponderá a un 65%, como máximo, de la nota final.

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

Se fomentará que los estudiantes elaboren, conjuntamente, unos apuntes de los temas expuestos, a partir de las notas que tomen en clase durante las explicaciones realizadas por los profesores, las fotocopias de las diapositivas facilitadas por éstos y la consulta de la bibliografía especializada disponible a través de la red de bibliotecas de la Universidad de Oviedo, localizada especialmente en el seminario del Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica. Entre toda la bibliografía disponible, se recomienda la consulta de la siguiente:

 

-        Hull, D., Clyne, T. W., “An introduction to composite materials”. Cambridge Solid State Science Series (1996).

-        Jones, R. M., “Mechanics of composite materials” Hemisphere Publshing Corporation (1975).

-        Miravete, A., “Materiales Compuestos, vol. 1 y 2”. ISBN, Obra completa: 84-921349-7-6 (2000)

-        Handbook of Carbon, Graphite, Diamond and Fullerenes: Properties, Processing and Applications. Ed. H.O. Pierson, Noyes Publications (1993).

-        New Carbons - Control of Structure and Functions. Ed. M. Inagaki, Elsevier (2000).

-        Introduction to Carbon Technologies. Ed. H. Marsh, E.A. Heintz, F. Rodríguez-Reinoso, Servicio de Publicaciones de la Universidad de Alicante (1997).

-        Science of Carbon Materials. Ed. H. Marsh, F. Rodríguez-Reinoso, Servicio de Publicaciones de la Universidad de Alicante (2000).

-        World of Carbon – Fibers and Composites. Ed. P. Delhaès, Taylor Francis (2003).

-        Carbon-Carbon Composites. Ed. G. Savage. Chapman and Hall (1993).