descripciÓn de asignaturas maestría en …...[4] matemáticas avanzadas para ingeniería. tercera...

1

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

DESCRIPCIÓN DE ASIGNATURAS

Maestría en Ingeniería Mecánica (código SNIES 54760) Registro calificado según resoluciones No. 18671 del 17 de noviembre de 2015 y

No. 02401 del 10 de febrero de 2016 del Ministerio de Educación Nacional

18 de julio de 2018

Pág.

DE164 – Matemática Avanzada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

DE174 – Optimización y Métodos Computacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

DE182 – Seminario de Investigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

DE224 – Sistemas de Medición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

DE2E24 – Termodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

DEF74 – Análisis Exergético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

DEF134 – Gestión Energética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

DEF54 – Sistemas Térmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

DE2E14 – Teoría de la Combustión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

DEF34 – Ciencia e Ingeniería de los Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

DEF94 – Herramientas Teóricas de la Ciencia de los Materiales . . . . . . . . . . . . . . . 22

DEE74 – Corrosión Electroquímica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

DEF144 – Mecanismos de Corrosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

DEE234 – Tribología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

DE2E45 – Fundamentos de Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

DEF364 – Introducción a los Elementos Finitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

DEF124 – Mecanismos Avanzados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

DEF14 – Materiales bajo Esfuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

DE314 – Diseño de Experimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2

Código de asignatura: DE164 Nombre del programa académico Maestría en Ingeniería Mecánica

Nombre completo de la asignatura Matemática Avanzada

Área académica o categoría Matemáticas - Fundamentación Semestre y año de actualización Primer semestre de 2018

Semestre y año en que se imparte Rotativa por cohorte

Tipo de asignatura [X] Obligatoria [ ] Electiva

Número de créditos ECTS 7

Director o contacto del programa Dr. Libardo Vanegas Useche

Coordinador o contacto de la asignatura Dr. Héctor F. Quintero Riaza

Descripción y contenidos 1. Breve descripción

En la ingeniería, después de la observación o experimentación, se procede a formular modelos, y con el

apoyo de las ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales, el análisis y la Transformación de Fourier y el

análisis complejo, se pueden hacer predicciones. Si no se cuenta con la fundamentación matemática

adecuada para valorar los argumentos, se corre el riesgo de obtener y aceptar conclusiones no válidas. La

ingeniería y las matemáticas se han desarrollado en forma paralela; todas las ramas de la ingeniería

dependen de las matemáticas para su descripción, así que es razonable y comprensible que los estudiantes

de ingeniería reciban bases sólidas en matemáticas, con tratamiento y énfasis relacionados a su saber. Al

terminar el curso, el estudiante habrá desarrollado: capacidad de análisis y síntesis. Capacidad para

aprender. Capacidad para identificar, plantear y resolver problemas. Capacidad para aplicar los

conocimientos en la práctica. Capacidad para el manejo de información. 2. Objetivos

Objetivo general:

Formar al estudiante con los conocimientos matemáticos básicos, además, familiarizar al estudiante con las

herramientas computacionales para ser empleados en el desarrollo de la maestría.

Objetivos específicos:

Al finalizar la asignatura el estudiante estará en capacidad de:

Aplicar las series de Fourier para modelar los diferentes sistemas térmicos o mecánicos que se

representen a través de esta aproximación.

Utilizar la transformada de Laplace y de Fourier para dar solución a diferentes tipos de problemas.

Resolver las ecuaciones diferenciales parciales resultantes de la formulación de los problemas que

enfrenten, y utilizar diferentes técnicas para solucionarlas.

Representar problemas matemáticos por medio de la utilización de variable compleja, y una vez en este

campo, darle solución por medio de diferentes técnicas, especialmente la de mapeo.

Aplicar métodos numéricos para dar solución a diferentes problemas que exijan la utilización de esta

herramienta.

3. Resultados de aprendizaje

Utilizar conceptos de ecuaciones diferenciales en la caracterización de los sistemas en términos de

entrada y salida.

Identificar de forma clara los diferentes métodos de análisis y síntesis en frecuencia a través de la

transformada de Fourier.

Identificar de forma clara los diferentes tipos de filtro usando la transformada de Fourier.

Definir, en función de la naturaleza del problema, el método de articulación adecuado entre la variable

compleja y las aplicaciones de ingeniería.

Competencia genérica a formar:

Aprender y trabajar de forma autónoma

4. Contenido

1. Series y transformada de Fourier (~ 8 h)

2. Serie de Fourier compleja y el espectro de frecuencia (~ 8 h)

3. La integral de Fourier y las propiedades de filtro de los sistemas mecánicos (~ 8 h)

3

4. Función de Green y Función de transferencia (~ 8 h)

5. Variable compleja, inversión compleja de la transformadas de Laplace y Zeta, Transformaciones

conformes (~ 8 h)

6. Ecuaciones diferenciales ordinarias y parciales, Ecuación de Ondas, Ecuación de conducción de Calor

(~ 8 h)

Nota: los tiempos son aproximados e incluyen tiempo dedicado a las evaluaciones

5. Requisitos

Por tratarse de una materia de primer semestre, el estudiante debe cumplir con los requisitos de ingreso a la

maestría.

6. Recursos

Bibliografía

[1] Kreyzsig, Matemáticas avanzadas para ingeniería, Editorial Limusa 2000.

[2] Wylie, Ray. Barret, Louis. Advanced Engineering Mathematics. 1995.

[3] Strang, G., Introduction to Applied Mathematics, Wellesley-Cambridge Press, 1986.

[4] Matemáticas avanzadas para ingeniería. Tercera edición. O’Neil Peter CECSA 1994.

[5] Matemáticas avanzadas para ingeniería. Segunda edición. James Glyn Prentice Hall 2002 6.

Ecuaciones diferenciales con aplicaciones. Sexta edición. Zill Dennis Iberoamérica.

[6] Variable compleja con aplicaciones. Wunsch.

[7] Variable compleja con aplicaciones. Churchill.

Software especializado

MATLAB

7. Herramientas técnicas de soporte para la enseñanza

Clases magistrales, solución de problemas y uso de software

Infraestructura física de la universidad, lo que incluye salas de aula, laboratorios y salas de estudio.

Inclusión en los diferentes grupos de investigación que soportan la maestría.

Recursos financieros para investigación provenientes de propuestas presentadas y aprobadas por la

Vicerrectoría de Investigación, Innovación y Extensión.

8. Trabajos en laboratorio y proyectos

Cada tema se articulará con una simulación adecuada en Matlab (2 ECTS).

9. Métodos de aprendizaje

Clase magistral

Exposición de temas por parte de los alumnos.

Talleres asistidos, talleres no asistidos.

10. Métodos de evaluación

El proceso de evaluación de los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de la asignatura será

continuo, permanente, de carácter diagnóstico y sumativo; a través de evaluaciones teóricas y trabajos.

4


Nombre completo de la asignatura Optimización y Métodos Computacionales

Área académica o categoría Fundamentación

Semestre y año de actualización Primer semestre de 2018

Semestre y año en que se imparte Rotativa por cohortes



Director o contacto del programa Dr. Libardo V. Vanegas Useche

Coordinador o contacto de la asignatura Dr. Mauricio Granada Echeverri


La optimización combinatorial es una de las áreas más jóvenes y activas de las matemáticas discretas. Su

considerable crecimiento se debe probablemente a su gran campo de aplicación dado que muchos

problemas de la vida real pueden ser formulados como problemas abstractos de optimización

combinatorial. En este curso se describen algunas de las técnicas de optimización combinatorial más

reconocidas en la literatura y utilizadas en aplicaciones prácticas. Además, incluye aspectos básicos de la

teoría de grafos y se hace énfasis en el estudio y descripción de algunos problemas combinatoriales típicos

en diferentes campos de la ingeniería. Dentro del contenido del curso se proponen algoritmos en pseudo-

código que pueden ser fácilmente implementados en cualquier lenguaje de programación. Estos algoritmos

no están concebidos para alcanzar una alta eficiencia computacional, la idea es que sean de fácil

implementación. La optimización computacional de estos pseudo-códigos es un paso que el estudiante

puede dar en un nivel posterior, más avanzado. En cada sección se presentan ejemplos aplicados a casos y

problemas reales. Además, se plantean ejercicios al final de cada capítulo, diseñados para interiorizar los

conceptos más relevantes. En el primer capítulo se presentan algunos conceptos básicos que permiten

homogenizar el lenguaje utilizado durante todo el texto. El capítulo dos explica algunos problemas

combinatoriales que se han clasificado en cuatro grupos: problemas de empaquetamiento, problemas

formulados a través de grafos, problemas de asignación y problemas de secuenciamiento. El capítulo tres

presenta las características generales de los algoritmos evolutivos, haciendo énfasis en los algoritmos

genéticos. Después se utilizan estos conceptos para introducir algunas bases sobre optimización

multiobjetivo. El capítulo cuatro aborda el método de optimización usando colonia de hormigas, el capítulo

cinco presenta el método de recocido simulado y el capítulo seis estudia el método de búsqueda tabú.

Todos los métodos son ejemplarizados con problemas típicos.

2. Objetivos

Proporcionar al estudiante un punto de apoyo que facilite la implementación práctica de las diferentes

técnicas combinatoriales usando problemas típicos y reales.

Modelar y analizar el comportamiento de problemas combinatoriales reales.


Modelar diferentes problemas de origen combinatorio típicos y reales (RA1)

Aplicar conocimientos de las ciencias básicas y de ingeniería a la solución de problemas (RA2)

Analizar las diferentes técnicas de solución (RA3)

Implementar diferentes técnicas de solución a problemas combinatoriales reales (RA4)

Manejar programas de simulación especializados en optimización combinatoria (RA5)

Trabajar en equipo (RA6)

Competencias genéricas por formar:

Usar las tecnologías de la información y de la comunicación y software de ingeniería (RA7)

Reconocer la necesidad de aprender y actualizarse permanentemente, así como tener la capacidad de

hacerlo (RA8)

Aplicar habilidades de liderazgo (RA9)

4. Contenido

1. Conceptos básicos. (~ 4 h)

5

2. Problemas y codificación. (~4 h)

3. Algoritmos evolutivos. (~10 h)

4. Optimización por colonia de hormigas. (~10 h)

5. Recocido simulado. (~10 h)

6. Búsqueda tabú. (~10 h)

7. Optimización computacional. (~8 h)

8. Implementación computacional. (~8 h)

5. Requisitos

Competencias: manejo de matrices y arreglos, métodos de solución de modelos matemáticos, resolución

heurística de problemas, lógica matemática, programación computacional en Matlab (código).

6. Recursos

Para el desarrollo de la asignatura se cuenta con textos guía, resultado de la experiencia en la orientación

de la asignatura, “Optimización combinatoria-de la teoría a la práctica”. Como Herramientas informática

se recomienda el Matlab para el desarrollo de los algoritmos.


Presentaciones audiovisuales

Desarrollo de aplicativos en Matlab

Diseño de algoritmos

Interacción con software comercial (Matlab, Concorde, entre otros)

Las clases son magistrales. Se plantean interrogantes para discusión en el grupo, talleres


Talleres al final de cada capítulo (8 talleres de 2 horas cada uno) (3 ECTS)

9. Métodos de enseñanza-aprendizaje

Trabajo en grupos.

Exposiciones magistrales.

Discusión de casos reales.

Talleres.

Presentaciones.


Primer parcial antes de la 6 semana: Conceptos básicos (T1) y Problemas y codificación (T2): (30%)

(RA2, RA5, RA7).

Segundo parcial antes de la 12 semana: Algoritmos evolutivos (T4) y Optimización por colonia de

hormigas (T5): (25%) (RA1, RA3, RA4).

Examen final semana 16: Recocido simulado (T7), Búsqueda tabú (T8) y conceptos generales: (30%)

(RA1, RA2, RA3, RA4, RA5, RA6)

Nota de talleres: (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7 y T8): (15%) (RA1, RA2, RA3, RA4, RA5, RA6)

6


Nombre completo de la asignatura Seminario de Investigación

Área académica o categoría Fundamentación Semestre y año de actualización Primer semestre de 2018





Coordinador o contacto de la asignatura Dr. Álvaro Restrepo Victoria


La naturaleza humana hace que estemos en una continua búsqueda de conocimiento. Sin pensarlo, a partir

de la intuición natural por querer conocer del porqué de las cosas que nos rodean, surge el método

científico, y con ello la investigación científica.

La investigación científica puede ser definida como un tipo de investigación “sistemática, controlada,

empírica, y crítica, de proposiciones hipotéticas sobre las presumidas relaciones entre fenómenos

naturales” (Kerlinger, 1975, p. 11). Es así, como el curso de seminario de investigación en la maestría,

busca dar a conocer las herramientas necesarias para el planteamiento de una propuesta de investigación

estructurada y que cumpla con las etapas antes mencionadas alrededor de un tema científico.

2. Objetivos

Al finalizar el curso el estudiante podrá:

Conocer el método y herramientas necesarias para gestar una propuesta de investigación pertinente y

viable que impacte con su desarrollo a la comunidad científico-académica y de ser factible, también a

la sociedad general.


Los propósitos de formación en el futuro magister son:

Formular y gestionar proyectos de investigación, a partir de la definición de investigación científica,

pertinentes con el propósito de su formación académica, y que generen impacto en la comunidad

científica y en la sociedad en general.

Transmitir conocimiento relacionado con la investigación científica y con la estructuración de

proyectos de investigación útiles y viables.


Identificar, plantear y solucionar problemas

Gestionar (organizar, planificar, tomar decisiones, etc.) sistemas, procesos y proyectos de ingeniería

Comunicarse adecuadamente de manera oral y escrita en la lengua nativa, en una segunda lengua y en

lenguajes formales, gráficos y simbólicos

Buscar, procesar y analizar información procedente de fuentes diversas


Formular y gestionar proyectos

4. Contenido

1. Introducción (~1 horas)

2. Planteamiento del problema (~4 horas)

3. Objetivos de la investigación (~4 horas)

4. Marco teórico (~4 horas)

5. Metodología (~4 horas)

6. Resultados esperados (~4 horas)

7. Actividades y cronograma (~1.5 horas)

8. Recursos y presupuesto (~1.5 horas)

9. La Bibliografía (~4 horas)

10. Sustentación oral de la propuesta (~4horas)

7

5. Requisitos

Por tratarse de una materia de primer semestre, el estudiante debe cumplir con los requisitos de ingreso a

la maestría.

6. Recursos

Bibliografía

[1] Sampieri, Roberto, Metodología de la investigación, Quinta edición, 2010.

[2] Sánchez, José, Metodología de la investigación científica y tecnológica, 2013

[3] Wallwork Adrian, English for writing research paper, Springer, 2011

[4] Joseph E. Harmmon, Alan G. Gross, The craft of scientific communication, University Chicago Press,

2010.

[5] Margaret Cargill, Patrick O’ Connor, Writing scientific research articles, Wiley-Blacwell, 2009

[6] Robert Weissberg, Suzanne Buker, Writing up research, Practice Hall Regents, 1990

Software especializado y otros

Bases de datos Proquest, Elsevier, Scopus entre otras.


Búsqueda bibliográfica y uso de bases de datos (actividad individual).

Lectura crítica de artículos científicos y discusión en sala de aula (actividad grupal).

Otros:

- Infraestructura física de la universidad, lo que incluye salas de aula, laboratorios y salas de estudio.

- Inclusión en los diferentes grupos de investigación que soportan la maestría.

- Recursos financieros para investigación provenientes de propuestas presentadas y aprobadas por la


8. Trabajos en laboratorio y proyectos (4 ECTS)

Generación de una ficha de propuesta en una primera aproximación.

Sustentación oral de un artículo científico.

Sustentación oral de la propuesta generada.


Clases magistrales.

Revisión bibliográfica en bases de datos.

Trabajos individuales y grupales.


Ficha con la propuesta: 40%

Presentación seminario: 30%

Presentación propuesta: 30%

El concepto final será cualitativo en función del desempeño del curso

8


Nombre completo de la asignatura Sistemas de Medición

Área académica o categoría Fundamentación Semestre y año de actualización Primer semestre de 2018





Coordinador o contacto de la asignatura M.Sc. Mauricio Monroy


Para poder hablar de un fenómeno físico en forma satisfactoria, es necesario medirlo y expresarlo en

números. Un sistema de medición comprende un conjunto de componentes encargados de convertir tal

fenómeno físico en un conjunto de valores numéricos. Dicha información ayuda a tener un criterio

científico para responder preguntas sobre el fenómeno e interpretarlo correctamente, venciendo opiniones

sesgadas y arbitrarias. También es posible desempeñarse mejor al investigar sobre tal fenómeno y realizar

proyecciones más acertadas sobre su naturaleza y su devenir. Los sistemas de medición modernos son más

complejos, pues se enlazan elementos de la mecánica, la electrónica y la informática, lo que permite

mejorar las prestaciones metrológicas de los transductores más simples.

Se busca dotar al estudiante de posgrado en ingeniería de los conocimientos para la correcta comprensión,

caracterización y selección de elementos y equipos encargados de medir una o más variables de un

proceso.

2. Objetivos

Encontrar la interacción de la mecánica, la electrónica y la informática para la medición de variables de

proceso.

Analizar diferentes técnicas de tratamiento de señales.

Analizar la física tras los sensores y actuadores electromecánicos.


Identificar transductores primarios y sus principios para la medición de variables físicas, así como sus

aplicaciones y sus límites operativos.

Identificar y seleccionar los dispositivos de acondicionamiento de la señal detectada, para su posterior

visualización.

Resolver problemas prácticos que involucren la selección de componentes de un sistema de medición.

Utilizar conceptos básicos de tratamiento analógico y digital de señales, para obtener el resultado

correcto de la medición de una variable.



4. Contenido


12. Circuitos eléctricos y sus componentes (~6 horas)

13. Semiconductores electrónicos (~3 horas)

14. Modelos de sistemas de medición (~6 horas)

15. Respuesta dinámica y funciones de transferencia de sistemas de medición (~9 horas)

16. Acondicionamiento de señales (~9 horas)

17. Adquisición y manejo de datos (~6 horas)

18. Procesamiento digital de señal (~6 horas)

Nota: los tiempos son aproximados y no incluyen tiempo dedicado a las evaluaciones.

5. Requisitos

Por tratarse de una materia de primer semestre, el estudiante debe cumplir con los requisitos de ingreso a la

maestría. Cabe anotar que los estudiantes que son ingenieros mecánicos, eléctricos o electrónicos, tienen

9

las competencias necesarias para llevar a feliz término la asignatura.

6. Recursos

Bibliografía

[1] Histand, M.B. Alciatore, D.G. Introduction to mechatronics. McGraw-Hill. Singapore 1998.

[2] Denny, K.M. Mechatronics: Electromechanisms and contromechanisms. SpringerVerlag. USA 1993.

[3] Delgado, A. Inteligencia artificial y minirobots. Editorial Ecoe ediciones. Bogotá.1998.

[4] Korem Y. Computer control of manufacturing systems. McGraw-Hill.

[5] Pallás, R. Adquisición y distribución de señales. Marcombo. 1993

[6] Cooper, W. Helfrick, A. Instrumentación electrónica moderna. Prentice Hall. 1991

[7] Albella, J. MartínezDuart, J. Fundamentos de electrónica física y microelectrónica.

AddisonWesley.1996.

[8] Pallás, R. Sensores y acondicionadores de señal. Marcombo. 2001.

[9] Figliola, R. Beasley, D. Mediciones mecánicas. Teoría y diseño. Alfaomega. 2003.

[10] McMillan, G. Considine, D. Process industrial instruments and controls handbook (ebook).

[11] Ogata, K. Ingeniería de control moderna. Pearson. 1998.

[12] Creus, A. Instrumentación industrial. Alfaomega. 1997.

[13] Pallás, R. Casas, O. Bragós, R. Sensores y acondicionadores de señal. Problemas resueltos. Alfaomega.

2009.

[14] Albiol, A. Naranjo, V. Prades, J. Tratamiento digital de la señal. Teoría y aplicaciones. Limusa. 2009.

[15] Mitra, S. Procesamiento de señales digitales. McGrawHill. 2007.

[16] Betancur, M. Introducción a la mecatrónica. Universidad Pontificia Bolivariana.1995.

[17] Balcells, J. Romeral, J. Autómatas programables. Alfaomega. 2002

[18] Doebelin, E. Measurement systems. Application and design. McGraw Hill. 2003.

[19] HMT Limited. Mechatronics and Machine tools. McGraw-Hill. 1999.


Matlab, Octave, SciLab o Mathematica. FlukeView o LabView, si es posible. Excel.


Clases magistrales, interactuando con el estudiante, haciéndolo partícipe de su proceso de formación

Desarrollo de prácticas de laboratorio en forma grupal.

Desarrollo dirigido de talleres en forma individual o en grupo

Otros:






Trabajo investigativo, por parte del estudiante, consistente en la entrega de un sistema de medición

completo, incluido informe escrito, siguiendo las normas de uso común en el ámbito académico y

científico y de una sustentación (exposición oral). (3 ECTS)

Trabajo en laboratorio sobre acondicionamiento de señal. (1 ECTS)

9. Métodos de aprendizaje

Clase magistral.

Prácticas de laboratorio.

Consultas.

Trabajos.

Estudio independiente por parte del estudiante.


Evaluación teórica: 33% Al final del curso, personalizada, sobre un tópico seleccionado de los temas 4,

6, 7, 8 del curso.

Trabajos y prácticas de laboratorio: 33% distribuidos en 4 a 5 trabajos a lo largo del transcurso de la

asignatura, a razón de que cada 3 sesiones aproximadamente, se asignará trabajo de consulta o práctica.

Trabajo final: 34%. Trabajo práctico consistente en la entrega de un sistema de medición completo,

incluido informe escrito. Se tiene plazo máximo hasta una semana antes de finalizar el curso.

10

Código de asignatura: DE2E24 Nombre del programa académico Maestría en Ingeniería Mecánica

Nombre completo de la asignatura Termodinámica

Área académica o categoría Ciencias Térmicas - Profundización Semestre y año de actualización Primer semestre de 2018


Tipo de asignatura [ ] Obligatoria [X] Electiva





El estudio de las ciencias térmicas tiene su pieza angular en la termodinámica. Es así, como la materia

Fundamentos de Termodinámica busca que el estudiante, a través del estudio de la primera y segunda ley

de la termodinámica, apropie los conceptos necesarios para abordar problemas que involucren sistemas en

equilibrio, su interacción con el entorno y el grado de aprovechamiento de dichas interacciones.

2. Objetivos

Identificar principios de conservación de la energía en interacciones energéticas entre un sistema y su

entorno, y entender la relación entre las propiedades físicas de las sustancias afectadas por dichas

interacciones.

Comprender los fundamentos de la termodinámica en lo relacionado con la primera y segunda ley, en

relación a procesos productivos que involucren un sistema y su entorno.


Aplicar los fundamentos de la termodinámica para la formulación de procesos industriales que

involucren fenómenos de termotransferencia; y para el perfeccionamiento de procesos ya existentes.

Hacer uso de los principios y leyes de la conservación de la energía, en la solución y comprensión de

problemas en el ejercicio de la ingeniería, relacionados con el comportamiento de sistemas

termodinámicos en los diferentes procesos físicos en que ellos intervienen, tales como, generación de

potencia, generación y uso del vapor, entre otras.


Reconocer la necesidad de aprender y actualizarse permanentemente, así como tener la capacidad de

hacerlo

4. Contenido


2. Primera ley de la termodinámica. (~8 horas)

3. la primera ley de la termodinámica para sistemas abiertos (~12 horas)

4. La segunda ley de la termodinámica. (~12 horas)

5. Equilibrio termodinámico. (~6 horas)

6. Transiciones de fase (~6 horas)

5. Requisitos

El estudiante previo a cursar la materia, deberá estar regularmente matriculado en el programa de

maestría en ingeniería mecánica, y tener cursadas las materias obligatorias.

6. Recursos

Bibliografía

[1] Bejan, A., Advanced Engineering Thermodynamics, John Wiley & Sons,1988

[2] Prausnitz, J., Lichtenthaler, R.N., Azevedo, E. G., Molecular thermodynamics of fluid-phase equilibria,

Prentice-hall, 1986.

[3] Kondepudi, D.; Prigogine, I., Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures,

John Wiley & Sons,1998.

[4] Callen, H.B., Thermodynamics and Thermostatistics, John Wiley & Sons, 1985.


11

EES - Engineering Equation Solver



Solución de problemas enfocados a afianzar los conceptos y a desarrollar habilidades analíticas

Listas de ejercicios (trabajo individual).

Otros:






Listas de ejercicios (4 para trabajo individual) (2 ECTS)


Desarrollo de los contenidos en clases magistrales.

Talleres asistidos para el desarrollo de ejercicios y lectura de artículos.


Dos evaluaciones escritas 30% cada una

Seminario sobre lectura de temas específicos 20%

Listas de ejercicios 20%

12

Código de asignatura: DEF74 Nombre del programa académico Maestría en Ingeniería Mecánica

Nombre completo de la asignatura Análisis Exergético






Coordinador o contacto de la asignatura Dr. Juan Carlos Burbano Jaramillo


Las características del análisis exergético, análisis termodinámico de procesos por el empleo simultaneo de

la Primera y Segunda Ley de la Termodinámica, permite la identificación y cuantificación de

irreversibilidades presentándolo como un muy buen método de análisis de procesos de conversión y

degradación de la calidad de la energía. Así, esta herramienta permite la identificación de la configuración

o condición óptima de operación de sistemas térmicos que satisfaga criterios termodinámicos y

económicos.

2. Objetivos

Presentar los conceptos de exergía, balance de exergía y costos, para permitir la aplicación combinada

del análisis exergético y termoeconómico a sistemas térmicos, orientando la optimización del

desempeño de los procesos de conversión de energía existentes en estos sistemas.


Explicar y aplicar el concepto de exergía, exergía física y exergía química en procesos de conversión

de energía en sistemas térmicos.

Analizar y cuantificar las irreversibilidades en procesos de transferencia de calor y masa.

Analizar sistemas térmicos mediante la aplicación de una herramienta como el análisis exergético con

el fin de optimizar los procesos de conversión de energía, satisfaciendo criterios termodinámicos y

económicos.


Identificar, plantear y solucionar problemas.

Abstraer, analizar y sintetizar.

Aplicar los conocimientos en la práctica.

4. Contenido

1. Revisión de termodinámica (~4 h)

2. Análisis de las irreversibilidades en procesos de transferencia de calor y masa (~6 h)

3. Exergía y balance exergético (~8 h)

4. Análisis exergético de procesos simples (~10 h)

5. Análisis exergético de sistemas térmicos: aplicaciones (~10 h)

6. Análisis termoeconómico (~10 h)

5. Requisitos

El estudiante previo a cursar la materia, deberá estar regularmente matriculado en el programa de

maestría en ingeniería mecánica, y tener cursadas las materias obligatorias.

Se hace un diagnóstico de conocimientos previos.

6. Recursos

Bibliografía

[1] Bejan, A., Tsatsaronis, G., Moran, M. 1996, Thermal Design and Optimisation, John Wiley & Sons

Inc., N.Y.

[2] Kotas T. J. 1995, The Exergy Method of Thermal Plant Design, Butterworths, London.

[3] Szargut J., Morris D. R., Steward F. R.., 1988, Exergy Analysis of Thermal, Chemical and

Metallurgical Processes, Hemisphere Pub. Co., N.Y.

13

[4] Bejan A., 1994, Entropy Generation Minimization, CRC Press, N.Y.

[5] Artículos de investigación publicados en revistas internacionales.




Clase Magistral, Presentación de contenidos mediante síntesis, cuadros, mapas conceptuales,

Realización de ejercicios y problemas por parte del profesor, Talleres de refuerzo, Lecturas previas,

Seguimiento de actividad en la clase, evaluación individual, trabajo en grupo y exposiciones.

Otros:

- Infraestructura física de la universidad, lo que incluye salas de aula, laboratorios, biblioteca y salas

de estudio.





Trabajo final para aplicar la herramienta de análisis exergético a un sistema térmico (2 ECTS)


Aprendizaje activo del estudiante, aprendizaje basado en proyecto


Ejercicios propuestos (en el transcurso de la asignatura) 30%

Seminario individual con presentación escrita y oral (semana 16) 50%

Examen escrito (semana 14) 20%

El estudiante desarrolla todas las competencias propuestas cumpliendo con los métodos de evaluación a

través del desarrollo y finalización del curso.

14


Nombre completo de la asignatura Gestión Energética








El uso adecuado de los recursos es de vital importancia en el mundo actual; es así como el prestar atención

a los recursos energéticos necesarios en un proceso productivo dejó de ser algo de poca trascendencia, y

actualmente es una necesidad sensible en cualquier organización que desee mantener sus niveles de

competitividad. La gestión energética brinda las herramientas necesarias para entender y construir la línea

base de utilización de los recursos energéticos (energía eléctrica, combustibles, calor, frío, aires

comprimidos, entre otros) relacionados con un proceso productivo, permitiendo así la toma de decisiones

en relación al consumo y utilización de los mismos.

2. Objetivos

Describir y analizar estrategias que permitan reducir los costos de operación en un proceso productivo.

Analizar estrategias para la adecuada utilización de la energía con el fin de obtener el máximo retorno

por unidad de energía invertida.

Calcular y estimar los ahorros de energía por periodo y obtener el retorno del capital invertido en

reconversión de equipos con el ahorro de energía.

Formar en la obtención de línea base de un proceso productivo a nivel de empresa.


Identificar, a partir de herramientas de gestión energética, posibilidades de mejora en un sistema

productivo que involucre portadores energéticos.

Aplicar de forma sistemática los conocimientos de la gestión energética en la mejora de procesos

productivos que involucren transformaciones energéticas.

Exponer de forma clara los lineamientos necesarios para la construcción de la línea energética base en

una organización.



4. Contenido

1. Auditoria energética y administración energética. (~4 horas)

2. Aspectos económicos (~4 horas)

3. Equipos requeridos para la auditoría (~4 horas)

4. Auditorías en compresores (~4 horas)

5. Auditorías en calderas (~4 horas)

6. Auditorías en sistemas HVAC/R: Producción en frío, Aislamiento térmico para cuartos fríos (~4 horas)

7. Auditorías en sistemas eléctricos: Tarifas, Factor de potencia, iluminación (~4 horas)

8. Procesos de combustión (~4 horas)

9. Generación y distribución de vapor (~4 horas)

10. Sistemas de recuperación de calor (~4 horas)

11. Sistemas de control y monitoreo (~4 horas)

12. Reconversión de equipos a gas natural o empleo de residuos sólidos (~4 horas)

Nota: los tiempos son aproximados y no incluyen tiempo dedicado a las evaluaciones

5. Requisitos

El estudiante previo a cursar la materia, deberá estar regularmente matriculado en el programa de maestría

15

en ingeniería mecánica, y tener cursadas las materias obligatorias.

6. Recursos

Bibliografía

[1] Norma ISO 50001

[2] Burns, P. Enviromental Control and Energy Managament, Notas de clase. Fort Collins, Colorado:

CSU, Otoño de 1985.

[3] IEEE Standard 739 - 1984. IEEE Energy Conservation in Industrial Facilities. New York, N. Y.: IEEE

and Wiley - Interscience, Nov. 1984.

[4] NBS Handbook 115.

[5] Manual de la Dweyer. Dweyer Controls and Gages. Michigan, Indiana: Dweyer, 1986.

[6] Payne, W. F. Efficient Boiler Operations Sourcebook. Atlanta Georgia: The Fairmont Press, Inc. 1985.

[7] Seidman, A. H; et al. Manual de cálculos de ingeniería eléctrica. México: McGraw-Hill Co., 1985.

[8] Turner, W. C. Energy Management Handbook. New York, N. Y.: Jhon Wiley and Sons, 1982.

[9] Barley, C. D; WINN, B. C. “Optimal Sizing of Solar Collectors by the Method of Relative Areas”.

Solar Energy, Vol 21 pag 279 - 289.

Software especializado y otros

EXCEL



Proyecto de generación de línea base y propuestas de mejora según herramientas estadísticas (trabajo

grupal)

Listas de ejercicios (trabajo individual)

Otros:

- Laboratorio de mecánica computacional






Proyecto que incluye uso de herramientas estadísticas y software especializado (2 ECTS)


Desarrollo de los contenidos en clases magistrales.

Talleres asistidos para el desarrollo de ejercicios y lectura de artículos.

Desarrollo de una propuesta de línea base en una organización.


Dos evaluaciones escritas 30% cada una

Proyecto de curso 20%

Listas de ejercicios y talleres 20%

16


Nombre completo de la asignatura Sistemas Térmicos






Coordinador o contacto de la asignatura Dr. Yamid Alberto Carranza Sánchez


En este curso se busca que el estudiante comprenda los conceptos básicos de simulación y optimización de

sistemas térmicos, además de estudiar algunas técnicas para simular y optimizar sistemas térmicos. Con las

herramientas aprendidas en el curso el estudiante estará en capacidad de simular y optimizar sistemas de

ingeniería complejos que involucren mecánica de fluidos y transferencia de calor.

2. Objetivos

Estudiar los conceptos fundamentales en torno de la máquina térmica.

Reconocer e identificar un sistema térmico y su aplicación.

Mediante el uso de herramienta computacional, modelar, simular y optimizar sistemas térmicos.



Aplicar conceptos de la termodinámica en torno de la máquina térmica y su relación a los diferentes

sistemas térmicos.

Identificar el campo de acción, y aplicabilidad en el sector productivo de los sistemas térmicos.

Modelar y simular sistemas térmicos mediante el uso de software especializado


Abstraer (formar una idea mental), analizar y sintetizar (integrar).

Usar las tecnologías de la información y de la comunicación y software de ingeniería.

Diseñar un sistema, componente o proceso para satisfacer las necesidades deseadas dentro de

limitaciones realistas tales como económicas, ambientales, sociales, políticas, éticas, de salud y

seguridad, manufactura y sostenibilidad.

4. Contenido

1. Morfología del diseño (~4 h)

2. Fundamentos de economía y optimización económica (~6 h)

3. Ajuste de ecuaciones (~4 h)

4. Modelado de propiedades termodinámicas (~5 h)

5. Modelado de equipos térmicos (~5 h)

6. Simulación de sistemas (~5 h)

7. Optimización (~6 h)

8. Simulación en estado estacionario de sistemas grandes (~5 h)

9. Comportamiento dinámico de sistemas térmicos (~8 h)

5. Requisitos



6. Recursos

Bibliografía

[1] Stoecker, W. F. Design of Thermal System, tercera edición. Editorial Mc Graw Hill. USA: 1989.

[2] Rao, S. .S. Optimization: Theory and Aplications Segunda edición. Wiley Eastern Limited, 1984

[3] Gean – Pascal, Boundouxhe, et al. Reference Guide for Dynamics Model in HVAC Equipment

[4] Jaluria, Y. Design and optimization of thermal systems. Second edition. CRC press: 2008

17

[5] Stoecker, W. F; Jones J.D. Refrigeration and Air conditioning. Second edition. Mc Graw Hill. USA:

1983.


Aspen plus.

EES – Engineering Equation Solver




Solución integral de problemas prácticos

Otros:






Proyecto diseño de un sistema térmico.

Proyecto EES simulación


El aprendizaje se logra mediante clases magistrales donde se aborda a profundidad los temas

relacionados con la materia, sesiones de modelado y simulación mediante el uso de software

especializado, y la realización de proyectos.


Pruebas escritas cuyo fin es valorar competencias medibles como resultado del aprendizaje propuesto.

Prácticas en laboratorio computacional que afianzan conceptos teóricos

Programación y simulación numérica que permite explorar

18


Nombre completo de la asignatura Teoría de la Combustión






Coordinador o contacto de la asignatura Dr. Yamid Alberto Carranza Sánchez


La combustión es un proceso muy importante en diferentes aplicaciones de los sectores de desarrollo de la

sociedad en donde un combustible es empleado para convertir su energía química en calor. Entre estos

procesos se tienen la producción de potencia, el calentamiento en procesos industriales, la prevención de

incendios, y la mitigación de los contaminantes ambientales. La comprensión de los fenómenos de

combustión es útil para entender los diferentes avances tecnológicos y de ingeniería asociados al proceso,

para proponer estrategias de mejoramiento del desempeño ambiental de los procesos de combustión, y para

el diseño, la operación, y el mantenimiento de equipos de combustión.

En este curso se abordan los fundamentos de la combustión y se profundiza en varios conceptos para

comprender el funcionamiento y el papel que juega la combustión en diferentes tipos de aplicaciones

industriales. Se emplean unas bases matemáticas y físicas con profundidad para abordar los diferentes

conceptos y permitir una formación investigativa por parte de los estudiantes. Adicionalmente, proyectos

de tipo experimental complementan la labor de fomento de la investigación y la exploración de los

fenómenos básicos de la combustión.

2. Objetivos

Conocer los fundamentos de diferentes tópicos de la combustión.

Conocer diferentes aplicaciones relacionadas con la combustión, motivando a comprender el desarrollo

de esta tecnología

Conceptuar acerca de diferentes tópicos de la combustión y su desarrollo tecnológico.



Aplicar conceptos sobre la importancia de la física y la química de la combustión.

Utilizar el desarrollo tanto tecnológico como científico de la combustión a favor del desarrollo de

dispositivos propios de ingeniería.

Identificar desarrollos tecnológicos que permitan aplicar o implementar principios de la tecnología de

la combustión en procesos productivos o de desarrollo de nuevo conocimiento.




seguridad, manufactura y sostenibilidad

4. Contenido

1. Termoquímica de la combustión (~8 h)

2. Cinética química (~8 h)

3. Transferencia de masa (~6 h)

4. Sistemas reactantes (~6 h)

5. Llamas premezcladas (~6 h)

6. Llamas difusivas (~7 h)

7. Emisiones contaminantes (~7 h)

5. Requisitos

Los estudiantes que son ingenieros mecánicos tienen las competencias necesarias para llevar a cabo con

19

éxito la asignatura. El estudiante previo a cursar la materia, deberá estar regularmente matriculado en el

programa de maestría en ingeniería mecánica, y tener cursadas las materias obligatorias.

6. Recursos

Bibliografía

[1] Glassman, I. Combustion. Academic Press. 1996.

[2] Kuo, Kenneth K. Principles of Combustion. John Wiley & Sons. 1986.

[3] Turns, Stephen R. An Introduction to Combustion. McGraw-Hill. 1996.

[4] Haywood, R. W. Análisis Termodinámico de Plantas Eléctricas. Limusa. México. 2002.

[5] Heywood, John B. Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill, Inc. USA. 1988.

[6] Obert, Edward. Motores de combustión interna. CECSA. México. 2000. Capítulo 6.

[7] Pulkrabek, Willard W. Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engines. Pearson

Prentice-Hall. USA. 2004.


STANJAN. Chemical Equilibrium Software.

Engine Simulation Program Engineering Equation Solver





Otros:






Proyecto Velocidad de Llama.

Proyecto EES Equilibrio Químico.

Proyecto Mechero Bunsen.

Proyecto Problema de Stefan.


El aprendizaje se logra mediante clases magistrales donde se aborda a profundidad los temas relacionados

con la materia, sesiones de modelado y simulación mediante el uso de software especializado, y la

realización de proyectos.


Pruebas escritas cuyo fin es valorar competencias medibles como resultado del aprendizaje propuesto.

Prácticas de laboratorio que afianzan conceptos teóricos

Programación y simulación numérica que permite explorar

20


Nombre completo de la asignatura Ciencia e Ingeniería de los Materiales

Área académica o categoría Materiales - Profundización Semestre y año de actualización Primer semestre de 2018





Coordinador o contacto de la asignatura Dr. José Luis Tristancho Reyes


La ciencia e ingeniería de los materiales involucra procesos que van desde la obtención, procesamiento y

aplicación de los diferentes tipos de materiales. El área de materiales del programa de Maestría en

Ingeniería Mecánica presenta un curso de ciencia e ingeniería de los materiales en donde se posibilita al

estudiante la adquisición del dominio de las relaciones existentes entre microestructura, propiedades,

procesamiento y desempeño en servicio de cualquier tipo de material.

2. Objetivos

Proporcionar, al estudiante, los aspectos fundamentales de la ciencia e ingeniería de los materiales.

Desarrollar métodos de estudio de los temas involucrados en la ciencia e ingeniería de los materiales

implementando un análisis crítico de su importancia y sus limitaciones.

Posibilitar al alumno la adquisición del dominio de las relaciones existentes entre microestructura,

propiedades, procesamiento y desempeño en servicio de materiales metálicos, cerámicos, poliméricos y

compuestos.


Identificar las relaciones existentes entre los defectos cristalinos y las propiedades mecánicas,

eléctricas, magnéticas y térmicas de los materiales.

Resolver problemas prácticos en donde se incorporen los mecanismos de deformación y

endurecimiento, la termodinámica de sólidos, los diagramas de estabilidad de fase y la difusión de los

materiales.

Discutir acerca de la obtención y manipulación de las diferentes propiedades de los materiales.



4. Contenido

1. Estructura de los materiales. (~4 h)

2. Defectos cristalinos. (~4 h)

3. Mecanismos de deformación y mecanismos de endurecimiento de los materiales. (~4 h)

4. Termodinámica de los sólidos. (~4 h)

5. Diagramas de fase. (~6 h)

6. Difusión. (~4 h)

7. Transformaciones de fase. (~4 h)

8. Propiedades eléctricas y magnéticas de los materiales. (~4 h)

9. Propiedades térmicas de los materiales. (~4 h)

10. Propiedades mecánicas de los materiales. (~4 h)

Nota: tiempos aproximados, no se incluyen las horas dedicadas a las evaluaciones.

5. Requisitos

El ingeniero mecánico egresado UTP así como ingenieros metalúrgicos e ingenieros de materiales tienen

las competencias necesarias para cursar con éxito la asignatura, lo estudiantes con profesiones diferentes a

las anteriores deberán nivelarse en el tema y para esto el docente al inicio del curso entregará el material

necesario para su estudio independiente.

21

6. Recursos

Bibliografía

[1] Callister, W.D. – Fundamentals of Materials Science and Engineering – An Integrated Approach – 7nd

Edition – John Wiley & Sons, Inc., 2005.

[2] Asdrubal Valencia Giraldo, "Transformaciones de fase en metalurgia" 1ra Ed. Ed UdeA, Medellín,

1998, 465P

[3] Moffat, W.G.; Pearsall, G.W.;Wulff, J.-Materials Science. Volume I: Structure, Ed. John Willey, 1972.

[4] George Dieter, Mechanical Metallurgy, Ed, McGraw-Hill; 3 edition, 1986), 800 P.

[5] Hull, D; Bacon, D.J. "Introduction to Dilocations" - Pergamon Press. 3nd Ed., 1984.

[6] Porter, D.A.; Easterling,K.E.-"Phase Transformations in Metals and Alloys"- Van Nostrand Reinhold-

1987.

[7] Materials Today –revista destinada a investigadores que actúan en el área de ciencia y tecnología de

materiales, conteniendo artículos sobre investigación y desarrollo en el área de materiales - Elsevier –

2004 al presente.

Otros

Biblioteca, aulas de clase, laboratorios, salas de estudio, computadores, recursos audiovisuales,

Internet, bases de datos


Clases magistrales haciendo partícipe al estudiante de su proceso formativo.

Discusión de temas enfocados a afianzar los conceptos y a desarrollar habilidades analíticas

Desarrollo dirigido de talleres o actividades de aprendizaje activo en forma individual o en grupo

Presentación de un tema por parte de un experto (si es posible)

Otros:

Inclusión en los diferentes grupos de investigación que soportan la maestría


Trabajo de investigación en donde el estudiante deberá entregar un trabajo escrito y su respectiva

sustentación (2 ECTS).


Se hará uso de metodologías activas de aprendizaje y aprendizaje basado en problemas y proyectos.

Trabajo independiente por parte del estudiante.


Primer Examen Parcial (30%) (~ semana 8) – Temas 1, 2, 3 y 4.

Segundo Examen Parcial (25%) (~ semana 12) – Temas 5, 6 y 7.

Tercer Examen Parcial (25%) (semana 16) –Temas 8, 9 y 10

Trabajo investigativo y exposición (20%) (semana 15).

Nota: talleres y participación en clase podrían ser tenidos en cuenta dentro de la evaluación.

http://www.amazon.com/s/ref=ntt_athr_dp_sr_1?_encoding=UTF8&sort=relevancerank&search-alias=books&field-author=George%20Dieter

22


Nombre completo de la asignatura Herramientas Teóricas de la Ciencia de los

Materiales






Coordinador o contacto de la asignatura Dr. José Luís Tristancho Reyes


La estructura electrónica de los materiales, las transformaciones de fase y la relación estructura –

propiedades son de gran interés en el momento de tener claridad en el comportamiento y posibles

aplicaciones de los materiales. En el curso de Herramientas Teóricas de la Ciencia de los Materiales,

ofrecido por el área de materiales de la maestría en ingeniería mecánica, el estudiante podrá explicar el

significado físico de la estructura electrónica de los materiales, describirá el proceso de la difusión atómica

y analizará fundamentos termodinámicos de las transformaciones de fase presentes en los materiales.

2. Objetivos

Proporcionar, al estudiante, conceptos teóricos fundamentales de la ciencia de los materiales.

Desarrollar métodos de estudio de los conceptos teóricos que soportan la ciencia de los materiales

implementando un análisis crítico de su importancia y sus limitaciones.

Posibilitar al alumno adquirir la capacidad de explicar el significado físico de la ecuación de

Schrödinger, del modelo del electrón libre y de las ideas básicas de la teoría de bandas, además de,

describir e identificar la fenomenología de la difusión atómica en los materiales y los procesos

asociados a un diagrama de equilibrio y analizará los fundamentos termodinámicos de las

transformaciones de fase que se presentan en los materiales.


Identificar y explicar de forma adecuada el significado físico del modelo del electrón libre y la teoría

de bandas.

Entender y discutir la fenomenología de la difusión atómica y los procesos asociados a un diagrama de

equilibrio.

Resolver problemas prácticos en donde se involucre el modelo del electrón libre, la teoría de bandas,

los fenómenos de difusión atómica y la termodinámica de las transformaciones de fase.



4. Contenido

1. Estructura electrónica de los materiales. (~14 h)

2. Transformaciones de fase. (~14 h)

3. Relación estructura – propiedades. (~14 h)


5. Requisitos





6. Recursos

Bibliografía

[1] Kittle. Ch., Introduction to solid state physics, Ed. J. Wiley, 1999.

23

[2] Smith, W., Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, Ed. Mc Graw Hill, 1998.

[3] Shackelford. J., Ciencia de materiales para ingeniería, Ed. Prentice Hall, 1992.

[4] Kingery. W., Bowen. H y Uhlman. D., Introduction to ceramic, Ed. J. Wiley, 1986.

[5] Barret. C y Massalski. T., Structure of materials, Ed. Pergamon, 1980.

[6] Christian. J., The theory of transformations in metals and alloys, Ed. Pergamon, 1975.

[7] Cahn. R y Hausen. P., Physical Metallurgy, Ed. Cambridge Univ. Press, 1986.

Otros

Biblioteca, aulas de clase, laboratorios, salas de estudio, computadores, recursos audiovisuales, Internet,

bases de datos






Otros:









Primer Examen Parcial (30%) (~ semana 8) – Tema 1.

Segundo Examen Parcial (25%) (~ semana 12) – Tema 2.

Tercer Examen Parcial (25%) (semana 16) –Tema 3.



24

Código de asignatura: DEE74 Nombre del programa académico Maestría en Ingeniería Mecánica

Nombre completo de la asignatura Corrosión Electroquímica








Se ha considerado la corrosión como uno de los métodos de daño más comunes en los metales y sus

aleaciones que conlleva a grandes pérdidas económicas en el sector industrial además de ser evidenciado su

carácter electroquímico, Teniendo en cuenta que durante su ciclo de pregrado al estudiante de ingeniería

mecánica en el curso regular de “Materiales de Ingeniería II” y en la materia electiva, “Corrosión” se

entregan conceptos básicos del fenómeno corrosivo se hace importante y necesario que el área de

materiales de la Maestría en Ingeniería Mecánica considere una asignatura que provea al estudiante

criterios para entender y analizar la corrosión desde el punto de vista electroquímico.

2. Objetivos

Proporcionar, al estudiante, los conceptos esenciales de la electroquímica del fenómeno corrosivo.

Desarrollar métodos de estudio de la electroquímica de la corrosión implementando un análisis crítico

de su importancia y sus limitaciones.

Estos objetivos aportan a los objetivos del programa en lo referente al área de materiales contribuyendo a

la solución de problemas industriales y al fortalecimiento de la investigación científica.


Identificar las diferentes técnicas electroquímicas (corriente directa y corriente alterna) determinando

su apropiada forma de aplicación.

Definir, los parámetros adecuados que rigen cada una de las técnicas electroquímicas.

Comprender e interpretar los datos obtenidos a partir de cada una de las técnicas electroquímicas.

Comprender de forma adecuada la complementariedad que se presenta entre las técnicas

electroquímicas.


Usar las tecnologías de la información y de la comunicación y software de ingeniería





Aplicar los conocimientos en la práctica

4. Contenido

4. Introducción a la electroquímica. (~4 h)

5. Fundamentos de la electroquímica. (~10 h)

6. Termodinámica electroquímica. (~10 h)

7. Electroquímica. (~10 h)

8. Técnicas electroquímicas. (~10 h)


5. Requisitos

El ingeniero mecánico egresado UTP así como ingenieros metalúrgicos, ingenieros de materiales e

ingenieros de corrosión tienen las competencias necesarias para cursar con éxito la asignatura, lo

estudiantes con profesiones diferentes a las anteriores deberán nivelarse en el tema y para esto el docente al

inicio del curso entregará el material necesario para su estudio independiente.

25

6. Recursos

Bibliografía

[1] Acosta. M., Fundamentos de Electródica, cinética electroquímica y sus aplicaciones., Alhambra S.A.

(Eds.), 1981.

[2] Aldez. A., Electroquímica, UNEA (Eds.), 1987.

[3] González. F., Teoría y práctica de la lucha contra la corrosión., consejo superior de investigaciones

científicas, 1985.

[4] Uhlig. H., Corrosion and control an introduction to corrosion science and engineering, John Wiley &

Sons (Eds.), 1985.

[5] Fontana. M., Corrosion engineering, McGraw – Hill (Eds.), 1987.

[6] Parker. R., An introduction to chemical metallurgy, Pergamon Press, 1967.

[7] Robbins. J., Ions in solution: an introduction to electrochemistry, Oxford University Press, 1972.

Otros

Biblioteca, aulas de clase, laboratorios, salas de estudio, computadores, recursos audiovisuales, Internet,

bases de datos






Otros:









Primer Examen Parcial (30%) (~ semana 8) – Temas 1 y 2

Segundo Examen Parcial (25%) (~ semana 12) – Tema 3

Tercer Examen Parcial (25%) (semana 16) –Temas 4 y 5



26


Nombre completo de la asignatura Mecanismos de Corrosión








Es la corrosión considerada como el deterioro de los materiales por contacto directo con el medio ambiente

que los rodea y se hace evidente, dependiendo de las condiciones medioambientales, de diferentes formas

(mecanismos de corrosión). Teniendo en cuenta que durante su ciclo de pregrado al estudiante de

ingeniería mecánica en el curso regular de “Materiales de Ingeniería II” y en la materia electiva

“Corrosión” se le entregan conceptos generales sobre el fenómeno corrosivo se hace importante y

necesario que el área de materiales de la Maestría en Ingeniería Mecánica considere una asignatura que

provea al estudiante de conceptos que le permitan analizar e identificar los diferentes mecanismos de daño

por corrosión y plantear, de forma adecuada, sus posibles soluciones.

2. Objetivos

Proporcionar, al estudiante, los conceptos esenciales de los mecanismos de corrosión.

Desarrollar métodos de estudio de los diferentes mecanismos de corrosión implementando un análisis

crítico de su importancia y sus limitaciones.

Estos objetivos aportan a los objetivos del programa en lo referente al área de materiales contribuyendo a

la solución de problemas industriales y al fortalecimiento de la investigación científica


Identificar los diferentes mecanismos de corrosión haciendo énfasis en los factores que influyen en

cada uno de ellos.

Definir, teniendo en cuenta el mecanismo presente, las técnicas de medición y evaluación más

adecuadas.

Identificar la morfología de daño presentada por cada uno de los mecanismos de corrosión.

Discutir acerca de los métodos de prevención y control idóneos para cada uno de los mecanismos de

corrosión.








4. Contenido

9. Introducción a los mecanismos de corrosión. (~8 h)

10. Mecanismo de corrosión por picadura. (~10 h)

11. Mecanismo de corrosión asistida por esfuerzo. (~10 h)

12. Mecanismos de corrosión en concreto. (~10 h)

13. Mecanismo de corrosión microbiana. (~10 h)


5. Requisitos

El ingeniero mecánico egresado UTP así como ingenieros metalúrgicos, ingenieros de materiales e

ingenieros de corrosión tienen las competencias necesarias para cursar con éxito la asignatura, lo

27

estudiantes con profesiones diferentes a las anteriores deberán nivelarse en el tema y para esto el docente al

inicio del curso entregará el material necesario para su estudio independiente.

6. Recursos

Bibliografía [1] Szklarska y Smialowska, Pitting corrosion of metals, National Associating of Corrosion Engineering,

1986.

[2] King. R, Piping Handbook, Fifth Edition, McGraw-Hill Eds., 1973.

[3] Marcus. P y Oudar. J., Corrosion mechanisms in theory and practice, Marcel Dekker, Inc. (Eds),

1995.Acosta. M., Fundamentos de electródica, cinética electroquímica y sus aplicaciones, Alhambra

S.A. (Eds), 1981.

[4] González. F., Teoría y práctica de la lucha contra la corrosión, Consejo Superior de Investigaciones

Científicas (Eds.), 1984

[5] Parker. R., An introduction to chemical metallurgy, Pergamon Press, 1967.

Otros








Otros:

- Inclusión en los diferentes grupos de investigación que soportan la maestría








Primer Examen Parcial (30%) (~ semana 8) – Temas 1 y 2

Segundo Examen Parcial (25%) (~ semana 12) – Tema 3


Trabajo investigativo y exposición (20%) (semana 15)


28


Nombre completo de la asignatura Tribología








Uno de los mayores problemas que se presenta en la industria es el desgaste de los materiales por contacto

directo entre ellos (par tribológico) y se considera la tribológica como la rama de la ingeniería que se

encarga del estudio de este fenómeno de desgaste. El área de materiales del programa de maestría en

ingeniería mecánica ofrece un curso de Tribología en donde se entregaran al estudiante herramientas que le

permitan conocer los fundamentos de la mecánica de contacto e identificar los diferentes tipos de desgaste

existentes, entendiendo además la importancia de los sistemas de lubricación.

2. Objetivos

Proporcionar, al estudiante los fundamentos teóricos de la tribología y el desgaste de superficies.

Desarrollar métodos de estudio de los temas involucrados en tribología implementando un análisis

crítico de su importancia y sus limitaciones.

Posibilitar al estudiante la adquisición de conocimiento de la mecánica de contacto logrando identificar

los diferentes tipos de desgaste, sus causas, su medición y su prevención.

Permitir el entendimiento de la importancia de la lubricación en sistemas mecánicos e identificar los

regímenes de lubricación.


Identificar y entender las técnicas de caracterización superficial.

Identificar los diferentes tipos y mecanismos de desgaste.

Entender la importancia del proceso de lubricación en el fenómeno tribológico.



4. Contenido

1. Introducción. (~4 h)

2. Caracterización de superficies y técnicas de caracterización superficial. (~8 h)

3. Introducción al estudio de la mecánica de contacto. (~7 h)

4. Fricción. (~7 h)

5. Tipos y mecanismos de desgaste. (~8 h)

6. Lubricación. (~8 h)


5. Requisitos





6. Recursos

Bibliografía

[1] Hutchings I. M. “Tribology, friction and wear of engineering materials”. Ed Edward Arnold.

Melbourne, 1992.

[2] Zum Gahr, K. H. “Microstructure and Wear of Materials”. Elsevier, Amsterdam, 1987.

[3] Bharat Bhushan, Modern Tribology Handbook, Principles of Tribology. CRC Press, Ohio, 2001.

29

[4] Mesa Dairo. Introducción al estudio de la Tribología con énfasis en desgaste. Ed. UTP, 2006.

[5] Takadoum, J, Materials and Surface Engineering in Tribology. Ed. John Wiley & Sons, Inc.London,

2008.

[6] Ludema, K.C Friction, Wear, Lubrication. A textbook in tribology, Ed CRC Press, Boca Raton, 1996.

[7] Albarracin, Pedro. Tribología y lubricación Industrial y Automotriz, 2da ed., 1985.

[8] Artículos de actualidad obtenidos de revistas especializadas en el campo de la Tribología, como Wear

y Tribology.

Otros








Otros:









Primer Examen Parcial (30%) (~ semana 8) – Temas 1 y 2.

Segundo Examen Parcial (25%) (~ semana 12) – Temas 3 y 4


Trabajo investigativo y exposición (20%) (semana 15)


30


Nombre completo de la asignatura Fundamentos de Diseño

Área académica o categoría Diseño y manufactura - Profundización






Coordinador o contacto de la asignatura M.Sc. Giovanni Torres Charry


Una de las aplicaciones de la ingeniería es el desarrollo de soluciones de diseño para las necesidades de la

humanidad. El diseño en ingeniería involucra bases de matemáticas y de las ciencias naturales, las cuales

usadas sinérgicamente con diversas herramientas y metodologías tienden a optimizar el uso de los recursos

tanto en el diseño como en la posterior producción del producto mismo, conduciendo a soluciones

prácticas, económicas, sostenibles y ambientalmente amigables.

El proceso de diseño es un proceso iterativo abordado preferiblemente por equipos de diseño; en este

proceso se deben identificar las necesidades, formular el problema, generar, abstraer y sintetizar conceptos,

analizar y evaluar alternativas, para finalmente implementar la mejor solución. La iteración se da como el

resultado de aplicar una evaluación continua de los resultados de cada una de las etapas del proceso; en los

últimos años se han desarrollado algunas metodologías tales como QFD, diseño de ciclo de vida, diseño

para ingeniería y ensamble, diseño para calidad, entre otras.

Este curso, con un enfoque teórico-práctico, se enfoca en brindar a los ingenieros los conceptos y las

herramientas metodológicas para el desarrollo de productos; al finalizar el curso el estudiante estará en

capacidad de utilizar éstos para desarrollar productos menos costosos, que involucren una calidad superior,

amigables con el ambiente y que redunden en una mayor satisfacción para los clientes.

2. Objetivos

Dar a conocer a los profesionales de ingeniería un diagnóstico del estado del arte en metodologías y

métodos de diseño.

Examinar los elementos del ciclo de vida de un producto.

Ofrecer los argumentos para la adecuada selección y aplicación de los métodos de diseño.

Desarrollar la habilidad para el adelantado de estudios sistemáticos y simultáneos durante el desarrollo

de los productos, aplicados a: las necesidades de los clientes, los requisitos de calidad y costos, los

medios y métodos de fabricación, y la venta y servicio necesarios para la satisfacción del cliente.


Planear y administrar el proceso de diseño para un problema de diseño particular.

Identificar las necesidades del diseño y transfórmalas en especificaciones de producto.

Generar conceptos de solución de diseño y seleccionar la mejor, basado el ciclo de vida del producto,

las restricciones de diseño y las especificaciones establecidas.

Identificar de forma clara diferentes enfoques de diseño y aplicarlos según los criterios de desempeño

establecidos en las especificaciones.

Presentar de manera adecuada los resultados del diseño, para la consecución de recursos de

financiación, o para adelantar un proceso de protección intelectual.







Trabajar en equipos interdisciplinarios y multiculturales en contextos nacionales e internacionales

31

Actuar con compromiso ético, social y ambiental y con responsabilidad profesional, respondiendo con

soluciones sostenibles a las necesidades locales y globales que contribuyan a la calidad de vida


4. Contenido

1. Introducción al diseño en ingeniería - Estableciendo una oportunidad. (~9 h)

2. Administración del diseño. (~3 h)

3. Generación del concepto. (~12 h)

4. Enfoques/metodologías de diseño. Arquitectura del producto, Diseño industrial. (~6 h)

5. Evaluación del diseño. (~9 h)

6. Ética y confiabilidad en el diseño. (~2 h)

7. Documentación del diseño. (~2 h)


5. Requisitos

No hay prerrequisitos; por otro lado, se considera beneficioso si el curso es tomado por profesionales de

ingeniería diferentes a la mecánica, ya que posibilita tener equipos de diseño interdisciplinarios.

6. Recursos

Bibliografía

[1] Voland, G. Engineering by design. 1 ed. Addison- Wesley, 1999.547 p.

[2] Dym, C, Little, P. El proceso de diseño en ingeniería – Como desarrollar soluciones efectivas. 1 ed.

Limusa Wiley, 2002. 328 p.

[3] Ulrich, K, y Eppinger, S. Diseño y desarrollo de productos – Enfoque multidisciplinario. 3 ed. México:

MAC Graw Hill, 2004. 365 p.

[4] Stapelberg, R. Handbook of reliability, availability, maintainability and safety in engineering design

ed. Springer, 2009. 827 p

[5] Ullman, D. The mechanical design process. 1 ed. Mac Graw Hill, 1992.

[6] Artículos académicos diversos, uso de bases de datos (Science Direct, Proquest, Springer)


QFDcapture, WinProject, SolidWorks


Clases magistrales, en las que se alentará la participación de los estudiantes.

Presentación de estudios de casos

Según disponibilidad, presentación de temas por parte de expertos.

De manera simultánea a las bases teóricas y mediante la conformación de equipos de diseño por parte

de los estudiantes, ejecutar el proceso de diseño de productos.

Desarrollo dirigido de actividades de aprendizaje activo en equipo.


La parte práctica del curso involucra el desarrollo de una solución de diseño para un mismo problema,

abordado simultáneamente por diferentes equipos de diseño. El entregable final del proyecto consiste

en un documento escrito siguiendo las normas de uso común en el ámbito académico y científico y de

una sustentación (exposición oral). La entrega de un prototipo alfa dependerá del tipo de proyecto, la

complejidad de este y de los recursos disponibles.


Presentación de temas por parte del profesor.

Realización de trabajos individuales, en temas complementarios a los libros, consistente en el análisis

crítico de una metodología o de un artículo, el cual debe ser presentado en clase.

Desarrollo de un trabajo final del curso donde se implementa un proceso de diseño para resolver un

problema de ingeniería utilizando los conceptos estudiados en el curso.


Revisiones (4) del avance del proyecto, cada una constituye el 10% de la valoración del curso.

Al finalizar el curso, se deberán presentar los siguientes resultados: a) Prototipo virtual del diseño y

manuales de la máquina (10% nota), b) Artículo del diseño en formato de revista indexada por

Colciencias. (10% de la nota), c) Carpeta de diseño (20%)

El estudiante también deberá realizar una presentación técnica de su diseño. (20% de la nota)

32


Nombre completo de la asignatura Introducción a los Elementos Finitos

Área académica o categoría Diseño y Manufactura - Profundización Semestre y año de actualización Primer semestre de 2018





Coordinador o contacto de la asignatura MSc. Luis Carlos Flores


El método de los elementos finitos (MEF) es un método indispensable en el modelado y simulación de

sistemas de ingeniería avanzados en varios campos. En la construcción de sistemas avanzados de

ingeniería, el MEF se utiliza como un proceso sofisticado de modelado, simulación, visualización, análisis,

diseño y prototipado computacional. El método de elementos finitos fue primero usado en problemas de

análisis de esfuerzos, y desde entonce ha sido aplicado diferentes tipos de problemas como análisis térmico,

análisis de flujo de fluidos, análisis piezoeléctricos, y muchos otros. El MEF, es un método numérico que

busca una solución aproximada de la distribución en el campo variable en el problema de dominio que es

dificil obtener analíticamente. Esto se obtiene dividiendo el problema de dominio en varios elementos de

geometría simple, discretizando la función de campo por funciones válidas en el dominio de su

correspondiente elemento. La comprención del método y el uso de herramientas computacionales para la

utilización de este, permite ampliar el campo del conocimiento de la ingenieria en analisis mas profundos

de los sistemas mecánicos.

2. Objetivos

Desarrollar las formulaciones necesarias, con sus características y limitaciones, de los elementos

básicos para el modelado de estructuras, marcos y elementos con formas geométricas variables en 2D.

Proponer el desarrollo de modelos computacionales en el área de sólidos y fluidos, utilizando para ello

programas comerciales para modelado por elementos finitos.


Aplicar los fundamentos básicos del método de elementos finitos para modelar estructuras, marcos y

elementos con formas variables en 2D, usando formulaciones necesarias y teniendo en cuenta las

características y limitaciones de los elementos de discretización básicos

Desarrollar modelos computacionales para el análisis de comportamiento de sistemas mecánicos de

sólidos y/o fluidos en 2D o 3D utilizando programas computacionales comerciales que utilicen el

método de elementos finitos o volúmenes de control





4. Contenido

1. Introducción y repaso conocimientos mínimos (~2h)

2. Introducción al método de matriz de rigidez, unidimensional y bidimensional (~6h)

3. Mecánica de sólidos (~16h)

4. Fluidos (~18h)

Nota: Los tiempos son aproximados y no contemplan el tiempo dedicado a las evaluaciones.

5. Requisitos


éxito la asignatura. Los estudiantes profesionales deben nivelarse en ciertos temas, para lo cual el profesor,

al comenzar el curso, envía material por correo electrónico para su estudio independiente.

6. Recursos

33

[1] Hunter Peter, Pullan Andrew; Notas de FEM; Departamento de Ciencia e Ingeniería. Universidad de

Auckland, Nueva Zelanda, 2001.

[2] Kattan, Peter I.; MATLAB Guide to Finite Elements, 2da Edición; Editorial Springer, 2008.

[3] Hutton, David V.; Fundamentals of Finite Element Analysis; Editorial McGraw-Hill, 2004.

[4] Logan, Daryl L.; A First Course in the Finite Element Method, 5ta Edición; Cengage Learning, 2012.

[5] Kattan, Peter I.; Matlab Guide to Finite Elements, An Interactive Approach, 2da Edición; Springer,

2008.

[6] Ferreira, A. J. M.; Matlab Codes for Finite Element Analysis, Solids and Estructures; Springer 2009.

[7] Liu G. R., Quek S. S.; The Finite Element Method: A practical Course; Butterworth-Heinemann 2003.


Matlab - MATrix LABoratory; ANSYS







Otros:

- Infraestructura física de la universidad.

- Recursos financieros para investigación.


Desarrollo de un trabajo final del curso. Trabajo investigativo, por parte del estudiante, que consiste en

analizar un problema de ingeniería mediante el método de elementos finitos. El estudiante realiza la

entrega de un documento escrito siguiendo las normas de uso común en el ámbito académico y científico y

de una sustentación (exposición oral) (4 ECTS)


Se usarán metodologías activas de aprendizaje y aprendizaje basado en problemas y proyectos. Se hará

énfasis no sólo en la aplicación de la teoría y las ecuaciones, sino también en el entendimiento de los

conceptos. Algunos ejemplos tendrán un enfoque de aplicación en el ejercicio profesional.

Estudio independiente por parte del estudiante


Tarea de modelado (~5%) (~semana 3) - El estudiante debe plantear un modelo en 3D utilizando las

herramientas de CAD.

Tarea de mallado (~5%) (~semana 4) - El estudiante debe mallar el modelo presentado, aplicando las

diferentes funciones de mallado y manipulación de elementos discretizantes.

Tarea de armaduras. (~5%) (~semana 5) – El estudiante debe desarrollar su primera simulación de

MEF de una armadura, determinando las reacciones, fuerzas y esfuerzos de los elementos.

Tarea deformación lineal. (~5%) (~semana 6) – El estudiante debe simular un elemento mecánico

sometido a deformación lineal.

Tarea deformación plástica (~5%) (~semana 7) – El estudiante debe simular un cuerpo bajo

deformación plástica.

Tarea optimización topológica (~5%) (~semana 9) – El estudiante debe simular un elemento mecánico

y optimizar su topología de acuerdo a las condiciones de frontera.

Tarea de aerodinámica (~5%) (~semana 11) – El estudiante debe simular un cuerpo el cual esta

interactuando con el aire e identificar las zonas de mayor turbulencia.

Tarea de transferencia de calor en fluidos (~5%) (~semana 13) – El estudiante debe simular la

transferencia de calor entre fluidos y elementos mecánicos.

Trabajo Final (~40%) (~semana 16) – El estudiante debe desarrollar un trabajo investigativo sobre un

tema que ayude afianzar alguno o varios resultados de aprendizaje

Exposición (~20%) (~semana 17) – El estudiante debe defender de forma oral su trabajo investigativo.

Nota: talleres, quices y participación en clase podrían ser tenidos en cuenta

34


Nombre completo de la asignatura Mecanismos Avanzados

Área académica o categoría Diseño y manufactura - Profundización Semestre y año de actualización Primer semestre de 2018





Coordinador o contacto de la asignatura Dra. Luz Adriana Mejía Calderón


La Dinámica de Sistemas Multicuerpo (DSM) es una herramienta de diseño que permite el modelado y la

simulación de cualquier sistema mecánico, con fines de análisis, diseño y optimización. Una de las

aplicaciones clásicas de la DSM está en la teoría de máquinas y mecanismos. Considerando que las

máquinas y mecanismos están presentes en todos los sectores de la economía, es de valor y pertinencia

conocer y dominar los principios que permitan formular los modelos matemáticos en este tipo de sistemas

y, además, aplicar diversas metodologías numéricas de resolución que permitan simular y optimizar su

comportamiento.

Si bien existe software comercial especializado basado en DSM, los elevados costos que estos alcanzan, los

hacen poco accesibles en la práctica de la Ingeniería Mecánica. Con esta asignatura se busca que los

futuros magísteres sean capaces de generar sus propios códigos de simulación para mecanismos de

eslabonamientos que componen la maquinaria industrial utilizada en el campo de la Ingeniería Mecánica.

2. Objetivos

Desarrollar los conocimientos necesarios para que el alumno conozca qué es la Dinámica de Sistemas

Multicuerpo (DSM), introduciendo las bases de la cinemática y dinámica de sistemas mecánicos y

ampliando los conocimientos relativos a la formulación del problema dinámico.

Analizar las estrategias más comunes para la formulación computacional del problema cinemático y

dinámico, cuáles son sus alcances, que algoritmos utilizan y cómo se implementan.

Proporcionar los conceptos fundamentales de la optimización de sistemas mecánicos.


Concebir la Simulación Dinámica de Sistemas Multicuerpo como herramienta en la solución de

problemas reales de ingeniería

Comparar, en función de la naturaleza del problema, los modelos teóricos para el análisis de un sistema

mecánico

Planificar la mejor estrategia para la formulación computacional de un problema que involucre

mecanismos avanzados

Implementar modelos computacionales que resuelvan problemas cinemáticos y dinámicos en

mecanismos planos y espaciales

Crear herramientas para el análisis del comportamiento cinemático y dinámico de sistemas multicuerpo

con diferentes conexiones

Diseñar un proceso de optimización que permitan el mejoramiento funcional de los sistemas mecánicos





4. Contenido

1. Introducción (~2 h)

2. Cinemática de mecanismos (~6 h)

3. Métodos computacionales en cinemática (~6 h)

4. Simulación dinámica mediante programas de simulación MBS (~5 h)

35

5. Principios de la dinámica (~9 h)

6. Formulaciones dinámicas (~12 h)

7. Dinámica espacial (~3 h)

8. Problemas dinámicos (~3 h)

9. Optimización de mecanismos a partir de SDM (~2 h)

Nota: Los tiempos son aproximados y no incluye el tiempo dedicado a las evaluaciones

5. Requisitos



6. Recursos

Bibliografía

[1] Mejía C, L A. Mecanismos Avanzados. Notas de clase, Universidad Tecnológica de Pereira, 2017.

[2] Shabana, A. Computational Dynamics, John Wiley & Sons, 3era edición 2010.

[3] García de Jalón, J and Bayo, E. Kinematic and Dynamic Simulation of Multibody Systems. Real Time

Challenge, Spinger-Verlag, 1993.

[4] Shabana, A, Dynamic of Multibody Systems, Cambridge, 2005.

[5] Pfeiffer, F. Mechanical System Dynamics, Springer, 2008

[6] Flores, P. Concepts and Formulations for Spatial Multibody Dynamics, Springer, 2015.

[7] Zhang, D. and Wei, B. Dynamic Balancing of Mechanisms and Synthesizing of Parallel Robots,

Springer, 2016.

[8] Samin, J.C. and Fisette, P. Symbolic Modeling of Multibody Systems, Kluwer, 2003.

Sofware especializado


Clases magistrales induciendo al estudiante a participar activamente en el desarrollo de la clase


Infraestructura física de la universidad, software especializado, grupos de investigación


Practica de utilización de un programa computacional Multicuerpo

Proyecto final de un problema asignado al estudiante

Trabajo de investigación por parte del estudiante asociado al contenido del curso


Se desarrollarán dos sesiones semanales de 3 horas cada una. Antes de cada sesión el docente envía la

documentación del tema a tratar en la sesión para que el estudiante se familiarice con la temática.

Cada temática se desarrolla mediante exposición por parte del profesor y el desarrollo de una tarea que

permita al estudiante aplicar el principio o la técnica expuesta sobre un sistema mecánico.

Cada estudiante realizará un ensayo técnico de un artículo relevante asignado por el profesor

Cada estudiante realizará un trabajo de fin de curso donde desarrollará un programa de simulación

cinemática y dinámica de un sistema multicuerpo concreto.


Parcial 1 (20%) Semana 8. Temas 1 al 5. El estudiante debe evaluar, para cualquier mecanismo, el tipo

de conducción de movimiento, y crear una metodología de resolución del modelo cinemático que

permita determinar computacionalmente las posiciones, velocidades y aceleraciones.

Parcial 2 (20%) Semana 16. Temas 6 al 11. El estudiante debe analizar los principios de la dinámica y

seleccionar una formulación dinámica particular que permita obtener ciertos requerimientos, entre

ellos, variables cinemáticas, fuerzas de restricción en los pares cinemáticos y/o fuerzas de

accionamiento, de acuerdo al tipo de mecanismo propuesto.

Realización de tareas (20%) Tareas de seguimiento al estudiante, en el que el estudiante demuestre la

asimilación de los diferentes conceptos que se imparten en el curso

Realización del ensayo técnico (10%) El estudiante debe desarrollar un trabajo de investigación y

compilar un ensayo técnico al respecto.

Realización del trabajo de fin de curso (30%) El estudiante debe diseñar e implementar

computacionalmente los modelos cinemáticos y dinámicos de un mecanismo utilizando los conceptos

de la dinámica de sistemas multicuerpo.

36


Nombre completo de la asignatura Materiales bajo Esfuerzo

Área académica o categoría Diseño y Manufactura - Profundización Semestre y año de actualización Primer semestre de 2018





Coordinador o contacto de la asignatura Dr. Libardo Vanegas Useche


A lo largo de la historia, se han presentado fallas producidas por la iniciación y propagación de grietas.

Cabinas de aviones desprendidas, barcos partidos en dos, ejes de ferrocarril fracturados y explosiones de

tanques a presión son unos pocos ejemplos. La mecánica de fractura y la fatiga son las ciencias que se

encargan de estudiar el fenómeno de falla de elementos agrietados o propensos a grietas. Actualmente, se

tiene un conocimiento básico que permite el diseño de elementos mecánicos. Sin embargo, falta mucho

para que estos fenómenos sean entendidos con gran profundidad. Debido a que los ingenieros mecánicos o

afines usualmente tienen un conocimiento parcial de dichos fenómenos, es necesario que en el área de

diseño de esta maestría se tenga una asignatura que propenda por lograr competencias avanzadas en los

fenómenos de fatiga y mecánica de fractura. Estas competencias le permitirán desarrollar diseños más

confiables y seguros y producir conocimiento en el área de la mecánica de fractura y fatiga.

2. Objetivos

Proporcionar los conceptos fundamentales de la mecánica de fractura y la fatiga, con énfasis en

aplicaciones prácticas a los metales

Desarrollar una perspectiva de los diferentes métodos de estudio de la mecánica de fractura y la fatiga,

acompañada de un análisis crítico de la importancia y limitaciones de cada uno

Estos objetivos aportan a los objetivos del programa en lo referente a la formación en diseño mecánico

para contribuir a la solución de problemas industriales y al fortalecimiento de la investigación científica


Identificar los diferentes métodos de la mecánica de fractura (energéticos, factor de intensidad de

esfuerzos y desplazamiento de abertura en punta de grieta) y la fatiga, sus aplicaciones y limitaciones

Definir, en función de la naturaleza del problema, el método de estudio de fatiga y fractura adecuado

Resolver problemas prácticos que involucren el diseño o la falla de elementos con grietas o propensos

a éstas, utilizando la mecánica de fractura lineal elástica o elastoplástica o modelos de fatiga, teniendo

en cuenta las limitaciones y ventajas de cada método

Determinar la vida útil, la carga máxima segura, el factor de seguridad, el material adecuado, el tiempo

de inspección y otras variables relacionadas con elementos donde se tenga iniciación y propagación de

grietas, aplicando la mecánica de fractura lineal elástica, si ésta aplica

Discutir sobre los aspectos de la mecánica de fractura y fatiga de cerámicos, polímeros, compuestos y

uniones soldadas




4. Contenido

8. Introducción y fundamentación (~5 h)

9. Mecánica de fractura (~23 h)

10. Fatiga (~10 h)

11. Aspectos adicionales sobre la falla de los materiales (~4 h)


5. Requisitos

37


éxito la asignatura. Los estudiantes con otras profesiones deben nivelarse en ciertos temas, para lo cual el

profesor, al comenzar el curso, envía material por correo electrónico para su estudio independiente.

6. Recursos

Bibliografía

[1] Vanegas Useche, L.V., Materiales bajo esfuerzo, Notas de clase, Universidad Tecnológica de Pereira.

[2] Hernández, H. y Espejo, E., Mecánica de fractura y análisis de falla, Universidad Nacional de Colombia

Sede Bogotá, 2002.

[3] Hertzberg, R.W., Deformation and fracture mechanics of engineering materials, John Wiley & Sons, 4th

edition, Nueva York, 1996.

[4] Suresh, S., Fatigue of materials, Cambridge University Press, 2nd edition, Cambridge, New York, 1998.

[5] Baker, M., Materials under stress: an introduction to mechanics of fracture and fatigue, Notas de clase,

Universidad de Surrey, UK, 2007.

[6] Norton, R.L., Diseño de máquinas, Ed. Prentice-Hall (Pearson), 5ª ed., México, 2011.

[7] Budynas, R. y Nisbett, K., Shigley´s Mechanical Engineering Design, 8ª ed., McGraw-Hill, USA., 2006.

[8] Vanegas Useche, L.V. Diseño de elementos de máquinas, 1ª edición, Editorial UTP, Pereira, 2018.

[9] Hamrock, B.J., Jacobson, Bo y Schmid, S.R., Elementos de máquinas, McGraw-Hill, México, 2000.

[10] Broek, D., The practical use of fracture mechanics, Kluwer Academic Publishers, 1st edition, The

Netherlands, 1989.


ANSYS. Computer aided engineering software

Otros









Sesiones de trabajo usando un software de ingeniería

Otros:

- Inclusión en los diferentes grupos de investigación que soportan la maestría

- Recursos financieros para investigación aprobada por la Vicerrectoría de IIE


Trabajo investigativo, por parte del estudiante, consistente en la entrega de un documento escrito

siguiendo las normas de uso común en el ámbito académico y científico y de una sustentación

(exposición oral) (3 ECTS).





Estudio independiente por parte del estudiante.


Parcial 1 (~30%) (~ semana 11) – Temas 1 y 2. El estudiante debe identificar y aplicar un método de

mecánica de fractura para determinar la carga máxima segura, el factor de seguridad, el material

adecuado u otra variable relacionada a la mecánica de fractura

Parcial 2 (~30%) (~ semana 17) – Temas 3 y 4. El estudiante debe aplicar el método de fatiga LEFM

para determinar la carga máxima segura, el factor de seguridad, el material adecuado, la vida útil, el

tiempo de inspección u otra variable relacionada al tema de fatiga

Trabajo investigativo y exposición (~40%) (~ semana 16). El estudiante debe desarrollar un trabajo

investigativo sobre un tema que ayude a afianzar alguno o varios resultados de aprendizaje

Nota: talleres, quices y participación en clase podrían ser tenidos en cuenta

38


Nombre completo de la asignatura Diseño de Experimentos

Área académica o categoría Transversal - Profundización






Coordinador o contacto de la asignatura Dr. Luis Carlos Ríos Quiroga


En esta asignatura se analizan las diferentes variables y modelos analíticos de fenómenos aleatorios,

discretos y continuos, análisis de datos para el manejo de la estadística, la estimación puntual, estimación

por intervalos, la metodología de la prueba de hipótesis y la interpretación de los gráficos de control de

un proceso.

Esta asignatura proporciona las herramientas metodológicas, para el análisis, caracterización,

interpolación y predicción de los distintos fenómenos involucrados en las diferentes áreas dentro del

proceso de producción e investigación con la interpretación de los resultados haciendo uso de sus

conocimientos para la toma de decisiones

2. Objetivos

Analizar los distintos tipos de estadísticos, análisis de varianza y mínimos cuadrados para probar

interferencias y tomar decisiones sobre datos experimentales. Lo anterior para permitirá obtener un

modelo matemático que describa y controle un proceso determinado.

El estudiante entenderá y aplicará técnicas y herramientas de Diseño de Experimentos y los análisis

necesarios, para determinar los niveles adecuados de factores operativos y de esta forma optimizar la

respuesta de salida en un entorno industrial e investigativo.

Estos objetivos aportan a los objetivos del programa en lo referente a la formación en diseño y análisis de

experimentos para contribuir al fortalecimiento de la investigación científica y a la solución de problemas

industriales.


Aplicar el análisis de varianza con la finalidad de conocer la variable que más influye en un

experimento.

Examinar los elementos que intervienen en un experimento diseñado, analizando a su vez un factor a

varios niveles.

Realizar y analizar experimentos factoriales completos y fraccionados de “n” factores a dos niveles,

evaluando sus resultados por medio de graficas lineales y de cubo.

Diseñar y analizar experimentos factoriales completos de tres y cuatro factores a dos niveles.

Realizar y analizar experimentos utilizando el método central compuesto, para formar superficies de

respuesta que permitan optimizar los factores experimentales.






4. Contenido

12. Introducción al diseño de experimentos (~5 h)

13. Análisis de varianza de un factor (ANOVA 1 VIA) (~4 h)

14. Análisis de varianza de dos vías o direcciones (ANOVA 2 VIAS) (~6 h)

15. Diseños factoriales (~6 h)

16. Diseños de experimentos fraccionales de dos niveles (~6 h)

39

17. Diseños de experimentos factoriales completos (~6 h)

18. Diseño de experimentos taguchi (~3 h)

19. Regresión y correlación lineal (~6 h)

20. Diseño de experimentos utilizando superficies de respuestas (~6 h)


5. Requisitos

El alumno deberá tener los conocimientos fundamentales de operaciones de algebra básica, uso del

programa Excel, asimismo, deberá ser capaz de resolver problemas matemáticos empleando los

conceptos aprendidos en la asignatura de Estadística básica.

6. Recursos

Bibliografía

[11] Douglas C. Montgomery, Diseño y análisis de experimentos, 5ª. Edición. Ed. Jhon Wiley and Sons.

New York.

[12] Gutierrez, Pulido, Humberto; de la Vara Salazar Román. Análisis y Diseño de Experimentos,

McGraw-Hill, tercera edición.

[13] Kuehl Robert O. Diseño de experimentos. Principios estadísticos de diseño y análisis de la

investigación. Segunda edición. Ed. Thomson Learning. México.


Minitab, SPSS. Software especializado en estadística

Otros







Desarrollo dirigido de talleres o actividades de aprendizaje activo en forma individual o en grupo,

usando el software especializado.

Aplicación de los conocimientos vistos en el diseño y análisis experimental, aplicado al tema de

investigación del trabajo final de maestría.


Trabajos investigativos de algunos temas tratados en clase.

Desarrollo de prácticas en sala de cómputo usando software especializado.

Aplicación de los conocimientos vistos en el diseño y análisis experimental, aplicado al tema de

investigación del trabajo final de maestría. Trabajo escrito presentado en formato de artículo.





Estudio independiente por parte del estudiante, en forma de trabajos escritos para entregar.


Parcial 1 (~20%) (~ semana 9) – Temas 1, 2 y 3.

Parcial 2 (~20%) (~ semana 15) – Temas 3, 4, 5 y 6.

Trabajos de aplicación de temas vistos en clase (~ 30%)

Trabajo final, artículo (30%) (semana 17)

Nota: Algunos trabajos realizados en sala de cómputo pueden ser considerados como nota evaluativa.

descripciÓn de asignaturas maestría en …...[4] matemáticas avanzadas para ingeniería. tercera...

Documents