UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 1
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
PROGRAMA ANALÍTICO FIME
Nombre de la unidad de aprendizaje: Materiales Compuestos I y Laboratorio Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 45 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 28 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: ( X ) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional ( X ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 incluyendo laboratorio Fecha de elaboración: 02/10/2015 Fecha de la última actualización: 17/01/2017 Responsables del diseño: Dra. María de Jesús de la Garza Galván Dr. Ulises Matías García Pérez
Presentación:
Esta unidad de aprendizaje se divide en 2 etapas, en la primera se verán conceptos básicos relacionados con los materiales compuestos, agentes de reforzamiento y tipos de matrices poliméricas. En la segunda, se abordarán temas concernientes a las técnicas empleadas para la manufactura de materiales compuestos de matriz polimérica tanto termofija como termoestable y los herramentales utilizados en los diferentes procesos de fabricación.
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 2
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
Propósito:
Esta unidad de aprendizaje tiene como finalidad que el estudiante comprenda los conceptos básicos relacionados con los materiales
compuestos y las técnicas de manufactura, para llevar a cabo la selección, diseño y manufactura de componentes aeronáuticos ligeros con el objetivo de sustituir los materiales convencionales, tomando en consideración las propiedades físicas, mecánicas y térmicas requeridas para la aplicación aeronáutica de interés.
Competencias del perfil de egreso:
a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje: Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales:
Competencias instrumentales:
• Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones
oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional. • Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta para el acceso a la información y su transformación en
conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan su participación constructiva en la sociedad.
• Utiliza un segundo idioma, preferentemente el inglés, con claridad y corrección para comunicarse en contextos cotidianos, académicos, profesionales y científicos.
• Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su profesión y la generación de conocimientos.
Competencias personales y de interacción social
• Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 3
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
Competencias integradoras
• Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente.
b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye la unidad de aprendizaje:
Analizar las partes de un dispositivo, equipo, sistema o proceso, estableciendo las relaciones que guardan entre sí, que le permita documentar la información obtenida en forma estructurada, ordenada y coherente, incluyendo conclusiones propias.
Resolver problemas de ingeniería seleccionando la metodología apropiada, aplicando modelos establecidos, basados en las ciencias básicas, verificando los resultados obtenidos con un método analítico o con el apoyo de una herramienta tecnológica, de forma que la solución sea pertinente y viable, cumpliendo con estándares de calidad y políticas de seguridad.
Aplicar métodos y técnicas de investigación científica y tecnológica, colaborando en grupos de generación y aplicación del conocimiento, para el desarrollo de proyectos de ingeniería.
Innovar en el diseño de componentes y sistemas de aeronaves utilizando conocimientos de Ingeniería, aplicando las normativas, trabajando en grupos multidisciplinarios con alto sentido de la responsabilidad y conciencia de los valores humanos a través del desarrollo de tecnología y productos seguros, ecológicos y económicamente sustentables que permitan incrementar la ventaja competitiva de la industria aeroespacial nacional en el mercado global.
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 4
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
Representación gráfica
Competencias de la Unidad de Aprendizaje
Instrumentales
Aplica estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y
campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones
oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.
Estudiar la composición de las partes aeronáuticas fabricadas en material
compuesto.Conocer las características de los
diferentes componentes aeronáuticos.
Maneja las tecnologías de la información y la comunicación como
herramienta para el acceso a la información y su transformación en
conocimiento, así como para el aprendizaje y trabajo colaborativo con técnicas de vanguardia que le permitan
su participación constructiva en la sociedad.
Analizar los diferentes procesos de fabricación de materiales compuestos
reforzados y agentes de refuerzo mediante el uso de las tecnologías de
la información.
Observar los procesos de fabricación de materiales compuestos por el método de
laminado manual, infusión de resina y moldeo asistido por vacío; así como,
procesos de fabricación y tejido de los agentes de refuerzo como fibras de vidrio
y fibras de carbono.
Utiliza un segundo idioma, preferentemente el inglés, con claridad y
corrección para comunicarse en contextos cotidianos, académicos,
profesionales y científicos.
Reforzar los conceptos científicos y tecnicismos para dominar el lenguaje
científico y tecnológico relacionados con materiales compuestos.
Realizar lecturas complementarias para la comprensión de conceptos teóricos y
tecnicismos de la disciplina de materiales compuestos.
Utiliza los métodos y técnicas de investigación tradicionales y de
vanguardia para el desarrollo de su trabajo académico, el ejercicio de su
profesión y la generación de conocimientos.
Reforzar sus habilidades en la búsqueda de información en los medios
tradicionales y de vanguardia para tener acceso a información actual.
Realizar búsquedas en libros especializados y bases de datos científicas con el fin de obtener
información que les favorezca el proceso de llevar a cabo la selección, diseño y
fabricación de materiales compuestos.
Personales y de Interacción Social
Practica los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás,
respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a
construir una sociedad sostenible.
Integradoras
Construye propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la
realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global
interdependiente.
Aplicar los conocimientos en materiales compuestos para seleccionar, diseñar y
manufacturar un componente aeronáutico.
Identificar el contenido óptimo de agente de refuerzo para obtener un material compuesto con buenas propiedades
mecánicas.
Correlacionar las propiedades físicas, mecánicas y térmicas con el diseño de
componentes aeronáuticos.
Manufacturar un componente aeronáutico en material compuesto considerando las propiedades de sus
constituyentes.
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 5
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
Unidad temática 1: Introducción a los Materiales Compuestos Competencias particulares: Describir los componentes que conforman un material compuesto, así como las propiedades físicas, mecánicas y térmicas que presentan. Conocer las diferencias entre materiales isotrópicos, anisotrópicos y ortotrópicos y cómo afecta a las propiedades mecánicas del material.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Describir los componentes básicos que conforman un material compuesto, así como conocer las propiedades físicas, mecánicas y térmicas.
Gráfica de regla de las fases para constituyentes empleados en el sector aeronáutico, problemas de conversión de fracción volumétrica a fracción másica y problemas de cálculo de módulo de elasticidad de materiales compuestos reforzados con fibras continúas bajo condiciones de isodeformación e isotensión.
Gráfica: -Presentación -Contenido -Análisis de resultados -Conclusiones -Fuentes de consulta -Tiempo de entrega Problemas: -Procedimiento -Resultado -Tiempo de entrega
Se describirán los componentes básicos que conforman un material compuesto. Se explicará el concepto de material isotrópico, anisotrópico y ortotrópico y su correlación con las propiedades mecánicas. Se estudiarán las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de los materiales compuestos aeronáuticos. Se realizarán problemas para reforzar el concepto de propiedades mecánicas de las fibras en un material compuesto en condiciones de isodeformación e isotensión.
-Introducción a materiales compuestos. -Materiales isotrópicos, anisotrópicos y ortotrópicos. -Propiedades físicas, mecánicas y térmicas. -Ventajas y desventajas de materiales compuestos. -Aplicaciones de materiales compuestos en aeronáutica.
-Salón de clases -Pintarrón -Libros de texto -Fuentes digitales de consulta
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 6
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
Unidad temática 2: Agentes de refuerzo Competencias particulares: Identificar los diferentes agentes de refuerzo utilizados en materiales compuestos aeronáuticos y sus características; tales como, forma, tamaño, distribución y posición, así como sus propiedades físicas y mecánicas. Conocer los procesos de manufactura y tejido de fibras.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar los diferentes agentes de refuerzo utilizados en materiales compuestos aeronáuticos, sus características e influencia que tiene sobre las propiedades físicas y mecánicas.
Investigación: Fibras utilizadas para la fabricación de componentes aeronáuticos: características y métodos de procesamiento.
Investigación: -Presentación -Contenido -Fuentes de consulta -Tiempo de entrega
Se describirán los diferentes agentes de refuerzo utilizados en materiales compuestos aeronáuticos y sus características.
Se estudiará la influencia que tiene la forma, tamaño, distribución y posición de los agentes de refuerzo sobre las propiedades del material compuesto.
Se realizarán problemas para reforzar la nomenclatura de las fibras en un laminado de material compuesto.
-Clasificación de los agentes de refuerzo. -Terminología de fibras -Tipos de fibras: vidrio, carbono, aramida, polietileno de ultra alto peso molecular, grafito. -Propiedades físicas y mecánicas de fibras. -Procesos de manufactura y tejido de fibras.
-Salón de clases -Pintarrón -Libros de texto -Fuentes digitales de consulta
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 7
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
Unidad temática 3: Matrices poliméricas Competencias particulares: Identificar los diferentes sistemas de matriz polimérica utilizados en la fabricación de materiales compuestos, tanto termofijos como termoplásticos, empleados en componentes aeronáuticos, así como sus propiedades físicas y térmicas. Conocer los diferentes métodos de control de calidad de matrices poliméricas.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Identificar los diferentes sistemas de matriz polimérica termofijos y termoplásticas que se emplean en la fabricación de componentes aeronáuticos. Estudiar los diferentes métodos de control de calidad de matrices poliméricas.
Investigación: Matrices poliméricas con aplicaciones aeronáuticas
Investigación: -Presentación -Contenido -Fuentes de consulta -Tiempo de entrega
Se estudiarán los diferentes sistemas de matriz polimérica utilizados en la fabricación de componentes aeronáuticos. Se explicarán diversos métodos de control de calidad de matrices poliméricas.
-Definición de polímeros termofijos y termoplásticos. -Matrices poliméricas termofijas: poliester, epoxy, bismalimida, fenólicas y poliamidas. -Matrices poliméricas termoplásticas: polipropileno, polietileno, polietercetonas (PEKK y PEEK), polieteramina (PEI) -Propiedades físicas y térmicas de las matrices poliméricas. -Métodos de control de calidad de matrices poliméricas (ensayos químicos, reológicos y térmicos).
-Salón de clases -Pintarrón -Libros de texto -Fuentes digitales de consulta
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 8
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
Unidad temática 4: Técnicas de fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados Competencias particulares: Conocer las diferentes técnicas de fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras; tales como, laminado manual (hand lay-up), laminado asistido por bolsa de vacío (vaccum bag moulding), infusión de resina (resin transfer moulding) y procesos de aceleramiento de curado (horno y autoclave), utilizados para la manufactura de componentes aeronáuticos.
Elementos de Competencia
Evidencias de aprendizaje
Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos
Conocer las diferentes técnicas de fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras utilizadas para la manufactura de componentes aeronáuticos.
Investigación: Métodos de manufactura de componentes aeronáuticos fabricados en material compuesto de matriz polimérica reforzado con fibras.
Investigación: -Presentación -Contenido -Fuentes de consulta -Tiempo de entrega
Se estudiarán los diferentes métodos de procesamiento de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras. Se identificarán los herramentales necesarios para la fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras.
Laminado manual (hand lay-up) Laminado asistido por bolsa de vacío (vaccum bag moulding) Infusión de resina (resin transfer moulding) Procesos de aceleramiento de curado (horno y autoclave)
-Salón de clases -Pintarrón -Libros de texto -Fuentes digitales de consulta
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 9
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Problemas de regla de las fases y conversión 5% Investigación de fibras 5% Investigación de matrices poliméricas 5% Investigación de métodos de manufactura 5% Examen de medio curso 20% Examen ordinario 30% Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 30%
Al finalizar esta unidad de aprendizaje el estudiante deberá demostrar sus habilidades y conocimientos obtenidos en el curso mediante la realización de una propuesta de sustitución de material para la fabricación de un componente aeronáutico. La propuesta deberá involucrar la aplicación de los conceptos de las unidades temáticas de la unidad de aprendizaje de Materiales Compuestos I y Laboratorio. La selección de materiales y procesos de manufactura necesarios deberá tomar en cuenta las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de los constituyentes y del material final. Fuentes de apoyo y consulta:
& Libro: Structural Composite Materials Autor: F.C. Campbell
Editorial: ASM International, First Edition
& Libro: Composite Materials, Science and Engineering Autor: Krishan K. Chawla Editorial: Springer, Second Edition
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 10
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
& Libro: Advanced Composites
Autor: Cindy Foreman Editorial: Jeppesen, Second Edition
& Libro: Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials Autor: F.C. Campbell Editorial: Elsevier , First Edition
& Libro: Essentials of Advanced Composite Fabrication and Repair Autor: Louis C. Dorwoth, Ginger L. Gardiner, Greg M. Mellema
Editorial: Aviations Supplies and Academics, Inc, First Edition
o Tema: Tutorials of Composites Materials Manufacturing Liga: http://www.easycomposites.co.uk/#!/composites-tutorials
Fecha última revisión: septiembre de 2015
Perfil del docente: El profesor deberá tener grado mínimo de maestría y/o doctorado en Materiales o en ramas afines, que demuestre conocimiento, habilidad y experiencia en el área de Materiales, así como en el dominio de un segundo idioma (Ingles). Ficha bibliográfica del profesor: La Dra. María de Jesús de la Garza Galván es egresada de la carrera de Licenciado en Química Industrial por la UANL (2006) y Doctor en Química de los Materiales por la Universidad Autónoma de Nuevo León (2013). Actualmente se desempeña como profesora investigadora del área de
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 11
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
Aeronáutica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, contando con los reconocimientos de nuevo PTC por el PRODEP y de nivel candidato por el SNI. Es autor de 4 trabajos científicos publicados en revistas indizadas internacionales.
El Dr. Ulises Matías García Pérez es egresado de la carrera de Licenciado en Química Industrial por la UANL (2005) y Doctor en Ingeniería de Materiales por la Universidad Autónoma de Nuevo León (2011). Actualmente se desempeña como profesor investigador del área de Aeronáutica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, contando con los reconocimientos de Perfil Deseable por el PRODEP y de nivel I por el SNI. Es autor de 11 trabajos científicos publicados en revistas indizadas internacionales y cuenta con 173 citas tipo A. Dra. Bárbara Bermúdez Reyes M.I. Brenda Elizabeth Arreola Flores
JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO Dr. Ulises Matías García Pérez Dr. Arnulfo Treviño Cubero
COORDINACIÓN DE LA DIVISIÓN SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA DE AERONÁUTICA
UANL - FIME Nombre de la Unidad de Aprendizaje 12
IT-8-ACM-02-R03
Revisión: 3 VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017
CONTROL DE CAMBIOS
Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha
1 Fecha de la última actualización: 02/10/2015 Fecha de la última
actualización: 17/01/2017
Actualización del programa analítico 17/01/2017
5 Diagrama conceptual de clasificación de materiales compuestos aeronáuticos Nada Eliminar evidencia de
aprendizaje 17/01/2017
5
Diagrama conceptual: -Presentación -Contenido -Fuentes de consulta -Tiempo de entrega
Nada Eliminar evidencia de aprendizaje 17/01/2017
7 Diagrama conceptual Investigación Cambiar evidencia de aprendizaje 17/01/2017
9 Diagrama conceptual de materiales compuestos 5% Nada Eliminar evidencia de aprendizaje 17/01/2017
9 Examen de medio curso 25% Examen de medio curso 20% Cambiar ponderación 17/01/2017
9 Examen ordinario 25% Examen ordinario 30% Cambiar ponderación 17/01/2017
9 Producto integrador 25% Producto integrador 30% Cambiar ponderación 17/01/2017