Francisco Miguel Morales Sánchez
Luis Rubio Garcia

Debemos tener en cuenta el concepto de ingeniería, es decir, la aplicación
creativa de los conocimientos cinentífico-técnicos a la invención, desarrollo y
producción de bienes y servicios, transformando y organizando los recursos
naturales para poder satisfacer las necesidades humanas, tanto económicas como
sociales, de manera óptima.

El futuro ingeniero debe conocer los distintos materiales que pueden ser
utilizados en el ejercicio de su profesión y dichos conocimientos deben ir
encaminados a que el alumno adquiera cierta destreza en la resolución de
distintos problemas que se le pueda plantear, en relación con el uso de los
distintos materiales en las distintas aplicaciones.

La asignatura pretende presentar al alumno una amplia variedad de metales y
sus aleaciones atendiendo a su estructura y propiedades, de las que puede
disponer para su uso en diferentes aplicaciones de su profesión. El alumno
deberá aprender los procedimientos de la selección, procesado, normativa y
control de calidad de estos materiales de ingeniería para la aplicación de
diseños específicos.

Entre los materiales para ingeniería se produce un desarrollo técnico y
económico de los denominados materiales compuestos. Y dentro de ellos, de
aquellos constituidos por matrices poliméricas y refuerzos de tejidos. Por
ello, se les dedica un módulo especial dentro de la asignatura cuyos objetivos
concretos son los siguientes:
Tema 1. Hacer un recorrido en la evolución histórica de las aplicaciones
industriales de materiales compuestos; conocer las razones que han propiciado
su desarrollo, hacer una revisión general de los métodos de obtención de
materiales compuestos, describir los constituyentes de un material compuesto y
conocer la misión de cada uno de ellos, recopilar la información básica
relativa a matrices y refuerzos de empleo más extendido en las aplicaciones
industriales.
Tema 2. Distinguir claramente las características de materiales basados en
resinas termoplásticas y termoestables, conocer el comportamiento de una resina
termoestable en un ciclo de autoclave, conocer el comportamiento de materiales
en procesos fuera de autoclave. (Ejemplo: RFI, RTM, LRI, e-beam etc).
Tema 3. Conocer los materiales auxiliares necesarios para la fabricación de
materiales compuestos basados en resinas termoplásticas y termoestables, ser
capaces de definir la configuración de una bolsa de vacío, adquirir la
habilidad para seleccionar los materiales auxiliares para una aplicación
concreta, conocer las características de los materiales empleados más
frecuentemente en la fabricación de utillaje para fabricación de piezas en
material compuesto.
Tema 4. Conocer las diferencias relativas a estructuras monolíticas y sándwich,
conocer las técnicas más importantes de unión así como los materiales que las
constituyen, profundizar en las características y los comportamientos de los
adhesivos (fundamentalmente, los adhesivos film), introducir el concepto de
reparación de fabricación y en servicio, describir los materiales empleados en
reparaciones.
Tema 5. Conocer las técnicas de ensayo habituales en materiales compuestos,
describir los procedimientos de Calidad e inspección empleados en estos
materiales, conocer las aplicaciones de ensayos no destructivos en materiales
compuestos (principalmente, ultrasonidos), describir el proceso concurrente de
diseño y certificación de una pieza fabricada en material compuesto.

En definitiva, el alumno deberá conocer la terminología, nomenclatura,
principios y teorías de la asignatura, así como ser capaz de desarrollar
experiencias de laboratorio y de campo para resolver problemas concretos. Por
otro lado, debe comprender los fenómenos, ser capaz de analizar problemas,
sintetizar soluciones y evaluar técnico-económicamente diferentes alternativas.
Esto le permitirá  conocer y saber diseñar componentes con materiales metálicos
(aleaciones férreas, aleaciones no férreas, superaleaciones, metales preciosos)
y materiales compuestos (de distintas matrices y refuerzos) y sus procesos de
obtención, fabricación, conformado y unión.

MODULO 1. METALOTECNIA.
1.1. Introducción a la metalotecnia
Introducción a la metalotecnia; propiedades básicas y tipos de metales y
aleaciones metálicas en ingeniería; composición y constitución de las
aleaciones; criterios de selección; evolución histórica y aspectos económicos.
1.2. El sistema hierro-carbono
Principios de la metalurgia física; alotropía en hierro; diagramas de
equilibrio; transformaciones en estado sólido; transformaciones metastables;
procesado térmico. Templabilidad.
1.3. Siderurgia y aceros ordinarios
Etapas de la siderurgia; estructura de los lingotes; efecto de las
impurezas; técnicas de fabricación en metalurgia (conformado, fundición y
soldadura); clasificación de aceros ordinarios (por contenido de carbono, por
resistencia-aplicación; ASI-SAE; UNE-36010); efecto del contenido de carbono y
de tratamientos térmicos; procesados térmicos alternativos (temples prolongados
y cementación); tratamientos superficiales (vitrificado, galvanizado, etc.);
soldabilidad; limitaciones.
1.4. Aceros de baja y media aleación
Ventajas respecto a aceros ordinarios; efectos de los aleantes
(alfágenos/ganmágenos; formadores de carburos/estabilizadores de grafito);
templabilidad y revenido de aceros de baja aleación; aleantes comunes;
clasificación (contenido de carbono; ASI-SAE); aceros al Cr-Mo; Ni-Cr-Mo; Ni-Cr
y sus tratamientos térmicos; aceros bainíticos de alta resistencia; aceros
microaleados (HSLA y duales); resistencia a aceros de baja aleación.
1.5. Aceros aleados (de herramientas e inoxidables)
Clasificación de los aceros para herramientas (por procedimiento de
trabajo; por uso; ASI-SAE); propiedades generales; AH de baja templabilidad; AH
templables o indeformables; AH para matrices en trabajos en frío; AH para
matrices en trabajos en caliente; AH rápidos (proceso de fabricación y
microestructura); Clasificación de los aceros inoxidables; propiedades
generales; Efecto del Cr; Efecto del Ni; Efectos de mezcla de aleantes;
Familias de AI y diagramas de Schaeffler-Delong; AI Ferríticos y
superferríticos (microestructura y aplicaciones); AI Martensíticos; AI
Ferrítico-Martensíticos; AI Austeníticos y superausteníticos; AI Dúplex; AI
PH endurecidos por precipitación; Comparativa de las propiedades mecánicas
entre los distintos AI.
1.6. Fundiciones
Sistema Fe-C-Si; Efectos de los aleantes; Clasifiación; Fundiciones grises;
Fundiciones blancas; Fundiciones dúctiles; Fundiciones maleables; Fundiciondes
de grafito compacto; fundiciones de alta aleación; Aplicaciones: casos
prácticos (tijeras de bajo coste; llave de hierro fundido; molde para soplado
de botellas).
1.7. Aleaciones de aluminio
Aluminio y sus aleaciones. Obtención del aluminio. Mecanismos de
endurecimiento; Aplicaciones. Clasificación y normalización; Aleaciones de
forja no endurecibles por tratamiento térmico; endurecibles por t. térmicos;
aleaciones de aluminio para moldeo.
1.8. Aleaciones de magnesio y de titanio
Titanio puro y sus aleaciones: propiedades y aplicaciones. Magnesio
industrial, aleaciones ultraligeras.
1.9.  Otras aleaciones no férreas
Consideraciones básicas y aplicaciones de: Aleaciones de cobre y de
níquel. Cobre puro. Aleaciones Cu-Zn. Aleaciones Cu-Sn. Cuproaluminios y
cuproníqueles. Bronces al berilio y al silicio. Metales refractarios. Metales
nobles. Níquel y sus aleaciones. Cobalto y sus aleaciones. Superaleaciones.
Plomo y sus aleaciones. Estaño y sus aleaciones. Cinc y sus aleaciones.

MODULO 2. MATERIALES COMPUESTOS.
2.1. Introducción a los materiales compuestos.
Los materiales compuestos en la industria; Matrices (Resinas);Refuerzos
(Fibras); Métodos de fabricación. Materiales para procesos automatizados.
2.2. Procesos de materiales compuestos.
Procesado de materiales termoplásticos; Procesado de materiales
termoestables; Curado basado en autoclave; Materiales y procesos fuera de
autoclave.
2.3. Materiales auxiliares
Materiales auxiliares para fabricación de materiales compuestos;
Materiales para moldes y útiles.
2.4. Conjunstos basados en materiales compuestos.
Estructuras de materiales compuestos: laminados sólidos; Estructuras de
materiales compuestos: sándwich; Uniones mecánicas y adhesivas; Reparaciones.
2.5. Calidad, inspección y ensayos.
Ensayos de materiales compuestos. Calidad. Inspección no destructiva;
Diseño y certificación de estructuras basadas en materiales compuestos.
2.6. Aplicaciones.
Aplicaciones industriales de materiales compuestos; Nuevos desarrollos en
materiales compuestos.

Para los dos módulos:

- Trabajo personal autónomo(5 horas de estudio semanales y examen final de 5
horas).

Específico de cada módulo:

METALOTECNIA:
- En cada tema se realizará una presentación a cargo del profesor (2 horas
semanales).
- Clases prácticas en el aula de informática y prácticas de campo (visita a
ACERINOX).
- Actividades dirigidas (resolucíon de problemas, seminarios especializados
(corte laser de materiales compuestos y de aleaciones de aluminio, fatiga de
aluminio) y controles escritos intermedios).

MATERIALES COMPUESTOS:
-En cada tema se realizará una presentación a cargo del profesor (1 hora
semanal).
-Prácticas de campo (visitas a EADS-CASA).
-El resto (1 hora semanal) se dedicará a actividades guiadas relacionadas con
cada tema teórico:
2.1. Ejercicios de preparación y autoevaluación a desarrollar en el tiempo de
clase. Práctico 1: Ejercicio práctico de selección de material y proceso para
una aplicación propuesta por el profesor(individual o por grupo).
2.2. Ejercicios de preparación y autoevaluación a desarrollar en el tiempo de
clase. Práctico 2: Presentación en clase de materiales comercialmente
disponibles. Análisis de piezas fabricadas.
2.3. Ejercicios de preparación y autoevaluación a desarrollar en el tiempo de
clase. Práctico 3: Trabajo en grupo de 4 alumnos en el que se selecciona el
material para la realización de una bolsa de vacío a partir del catálogo
comercial. Se entrega esquema con configuración de bolsa de vacío. Se justifica
la elección de los materiales.
2.4. Ejercicios de preparación y autoevaluación a desarrollar en el tiempo de
clase. Práctico 4: Trabajo en grupo en el que se simula la fabricación de una
pieza de material compuesto, empleando el material auxiliar necesario para
ello. Se propone un ejercicio en grupo de especificación de proceso de
fabricación de: (a) pieza monolítica; (b) pieza sándwich y (c) unión encolada.
2.5. Ejercicios de preparación y autoevaluación a desarrollar en el tiempo de
clase. Práctico 5: Práctica de ensayo de ultrasonidos sobre pieza de material
compuesto. Caso práctico de definición de ensayos preceptivos para el Control
de Calidad de una pieza fabricada en material compuesto.
2.6. Práctico 6: Debate sobre visita a instalaciones industriales. Presentación
VOLUNTARIA de ejercicio propuesto por el profesor.

Con las actividades se persigue transmitir al alumno los conceptos y
métodos básicos de la asignatura, utilizando los recursos disponibles, como
medios audiovisuales, informáticos, transparencias, etc. El alumno dispondrá de
las tablas y gráficas necesarias para la perfecta comprensión y seguimiento de
los mismos.

En los dos módulos la docencia se basará en clases presenciales basadas en
presentaciones ya que se realizarán exposiciones preparadas por los profesores
en formato Powerpoint. La comunicación será directa entre profesor y alumno,
presencial y mediante e-mail y se formarán grupos de alumnos para trabajo en
equipo.

Para las actividades guiadas del módulo de materiales compuestos:
Tabajo en equipo y casos prácticos. Ejercicios en formato de preguntas
cortas/test. Caso práctico propuesto tanto en aula como a través de internet/e-
mail. Entrega de ejercicio práctico en formato electrónico.

Nº de Horas (indicar total): 135

• Clases Teóricas: 31  
• Clases Prácticas: 11  
• Exposiciones y Seminarios:  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas:  
  • Individules:  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 18  
  • Sin presencia del profesorado:  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 70  
  • Preparación de Trabajo Personal:  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 5  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

A) ASISTENCIA
La asistencia a las clases prácticas es obligatoria.
La asistencia a clases teóricas no se propone como obligatoria, pero aquel
alumno que no acuda a clase deberá:
- En el módulo de metalotecnia: realizar un examen final en el que se evalúen
los conocimientos transmitidos por el profesor.
- En el módulo de materiales compuestos: presentar todos los casos prácticos
propuestos y ser sometido a un examen de evaluación en el que se evalúen los
conocimientos transmitidos por el profesor.

B) CRITERIOS DE EVALUACIÓN:
Metalotecnia:
Controles parciales escritos y resolución de problemas.
Exámenes sobre conocimientos teóricos y prácticos.
Evaluación de la asistencia y participación activa en las prácticas.

Módulo de materiales compuestos:
Los ejercicios de clase tienen carácter de orientación. Serán tenidos en cuenta
si su resultado es positivo. No reducirán la nota obtenida a través de casos
prácticos y examen final.
Todos los alumnos que hayan asistido a clase y entregado sus trabajos
realizarán un examen presencial final compuesto por un conjunto de entre 15 y
20 preguntas tipo test.
La nota estará compuesta por estos los siguientes sumandos:
a) Asistencia a clase: Si se supera un 70 %.
b) Casos prácticos: obligatoria la entrega de todos, excepto el caso 6, de
carácter voluntario. La visita a las instalaciones industriales será
voluntaria. Su ausencia no penaliza la nota.
c) Ejercicio final presencial (test).
d) Ejercicios de seguimiento y autoevaluación (Sólo para mejorar la nota).
e) Para alumnos que no hayan asistido al menos un 70 % a clase y/o no hayan
entregado los casos prácticos: examen final compuesto por el ejercicio del
punto c y 5 preguntas teoríco – prácticas relativas a los contenidos del
temario.

- Introducción al Conocimiento de Materiales, S. Barroso y J. Ibáñez ,
Cuadernos de la UNED, UNED Ediciones, Madrid, 2002
- Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales W. D. Callister,
Jr., Edición original, John Wiley and Sons, Inc. Español: Editorial Reverté, S.
A. 2000
- José Maria Lasheras y Javier Carrasquilla. Ciencias de los Materiales,
Editorial Donostiarra. España 1992
- W.F. Smith, “Structure and Properties of Engineering Alloys”, McGraw-Hill
Inc, Singapore, 1993
- D.A. Porter y K.E. Easterling, “Phase transformations in Metals and Alloys”,
Chapman & Hall, Padstow (Reino Unido), 1993
- M. F. Ashby “Materials Selection In Mechanical Design”. Pergamon Press Ltd..
Oxford 1992
- Materiales compuestos. A. Miravete y Otros. 2000
- Materiales Compuestos. D. Hull. Reverté, 1987
- An Introduction to Composite Materials. D. Hull y T. W. Clyne, - 2ª edición.
Cambridge UP, 1996