Profesorado

FRANCISCO FERNÁNDEZ ZACARÍAS

Situación

Prerrequisitos

No existe ningún tipo de requisito en los planes de estudios, para cursar esta
asignatura.

Contexto dentro de la titulación

Esta asignatura, enmarcada primer curso de la titulación de Ingeniero Técnico
en Electrónica Industrial, e impartida por el área de conocimiento de
Ingeniería Mecánica, está relacionada con aquella parte de la electrónica de
mayor orientación a la mecánica, como pudiera ser la Robótica. No obstante,
también sirve de base para afrontar otras asignaturas de carácter mecánico de
primer ciclo y superiores.

Es la primera asignatura propiamente de Mecánica que se encuentran los alumnos
de la especialidad de Electrónica. Así, esta asignatura constituye el primer
contacto que tienen los alumnos con problemas reales relacionados con la
ingeniería mecánica: estática, cinemática, dinámica, etc. Este aspecto
anterior, unido a que nuestra asignatura suele carecer de entrada de interés
para el alumno de la especialidad de electrónica, puede ocasionar una primera
impresión desmotivante para su abandono prematuro. Hemos de convencer desde un
principio al alumno justificando la necesidad de una formación mecánica en su
titulación que le haga ver la importancia de esta asignatura para su formación
global. Recordaremos y convenceremos al alumnado que la ingeniería mecánica es
fundamental por tradición y por necesidad, para el Ingeniero Técnico
Industrial.

En particular, la formación adquirida en esta asignatura es de utilidad para
afrontar la asignatura Ingeniería Mecánica (obligatoria de segundo curso).
También es importante para afrontar con ciertas garantías Fundamentos de
Robots (optativa de segundo curso). Y por supuesto, al igual que el resto de
asignaturas de la titulación destacar la posible importancia de Sistemas
Mecánicos para el desarrollo del Proyecto Fin de Carrera.

Recomendaciones

Se recomienda tener superada las siguientes asignaturas de la titulación:
Fisica I, Álgebra. También se recomienda, aunque en menor medida, tener
superadas: Expresión gráfica y diseño asistido por ordenador, y Fundamentos de
informática.

La siguiente es una lista indicativa resumen de los conceptos que debe
tener el alumno, para afrontar la asignatura y que manejará por tanto en las
deducciones y resolución de problemas:
• Geometría
• Trigonometría
• Coordenadas polares
• Álgebra vectorial
• Cálculo con Matrices, determinantes, Teorema de Cramer
• Discusión y resolución de sistemas de ecuaciones
• Cálculo diferencial e integral en una variable
• Agilidad en el trazado gráfico
• Manejo adecuado de los sistemas de unidades, consideraciones sobre la
precisión en los resultados numéricos.
• Generalidades y principios aprendidos en el la asignatura de Fundamentos
Físicos de la Ingeniería, como: magnitudes y leyes fundamentales (masa, peso,
leyes de Newton, rozamiento, ...)
• Haber estudiado algunos conceptos mecánicos en la física general: fuerza,
centro de gravedad, momento de inercia, trabajo y energía, etc.
• Dominio de la cinemática y dinámica de la partícula. Nociones sobre la
dinámica del sólido rígido.

Competencias

Competencias transversales/genéricas

INSTRUMENTALES:
Capacidad de análisis y síntesis.
Capacidad de organización y planificación.
Resolución de problemas.
Capacidad de gestión de la información.
Toma de decisiones.

PERSONALES:
Trabajo en equipo.
Habilidades en las relaciones interpersonales.
Racionamiento crítico.

SISTEMICAS:
Aprendizaje autónomo.
Creatividad.

Competencias específicas

• Cognitivas(Saber):

  • Adquirir un conjunto de conocimientos marcados por el descriptor
  de la asignatura, necesarios como base teórica para su aplicación a
  la resolución de problemas relacionados con la cinemática y dinámica
  del sólido rígido y los mecanismos (en especial de barras
  articuladas).
  
  De forma detallada se muestra el siguiente listado de conocimientos,
  por temas, a adquirir en la asigantura:
  
  Tema 1. Sistema de Fuerzas.
  -Manejo de diferentes unidades de fuerza según sistema empleado.
  -Representar vectorialmente y gráficamente una fuerza o sistema de
  fuerzas en el plano y en el espacio.
  - Conocer los diferentes tipos de fuerzas según su criterio de
  clasificación.
  - Conocer y aplicar el Principio de Transmisibilidad.
  - Concepto y aplicación del sólido rígido.
  - Obtener coordenadas y ángulos directores de una fuerza.
  - Sumar fuerzas analítica o gráficamente.
  - Concepto y cálculo del momento de una fuerza respecto a un punto
  cualquiera del plano o espacio, mediante varias formas (entre ellas
  el Teorema de Varignon). Saber las condiciones que anulan dicho
  momento.
  - Concepto y cálculo del momento de una fuerza respecto a un eje
  cualquiera del plano o espacio mediante varias formas (entre ellas
  como la proyección de momento respecto a un punto del eje). Saber
  las condiciones que anulan dicho momento.
  - Concepto de "par de fuerzas", conocer sus propiedades.
  - Saber simplificar un sistema plano de fuerzas y conocer sus
  propiedades.
  - Saber simplificar un sistema espacial de fuerzas y conocer sus
  propiedades.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 2. Equilibrio del Cuerpo Rígido.
  - Concepto de equilibrio y su relación con la
  aceleración y los sistemas inerciales.
  - Conocer y entender los tipos de soportes y anclajes
  y sus correspondientes reacciones, tanto en el plano como en el
  espacio.
  - Saber obtener el diagrama de cuerpo libre de cualquier cuerpo o
  parte de éste.
  - Conocer las diferentes categorías de equilibrio según las
  características del sistema de cargas actuante, tanto en el plano
  como en el espacio.
  - Conocer y aplicar las condiciones (de diferentes formas)
  necesarias para que un cuerpo esté en equilibrio, en el plano o en
  el espacio. En definitiva saber resolver un problema general de
  equilibrio isostático.
  - Saber ligar un cuerpo al plano, teniendo claro para ello los
  conceptos de ligadura parcial o impropia.
  - Saber diferenciar entre problemas de equilibrio hiperestático e
  isostático, y su relación con el objetivo anterior.
  - Saber resolver problemas de equilibrio en el plano gráficamente
  empleando el polígono de fuerzas.
  - Diferenciar entre armaduras, entramados y máquinas, y saber
  resolver problemas relacionados con el equilibrio estático de los
  mismos.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 3. Fuerzas Distribuidas: Centroides y Centros de Gravedad.
  - Concepto de fuerza distribuida y conocimiento de su tipología.
  - Manejo de cargas distribuidas para la resolución de problemas de
  equilibrio. Aplicar a vigas.
  - Diferenciar entre centroide, centro de gravedad y centro de
  masa.
  - Calcular centroides y centros de gravedad de cualquier línea
  espacial, superficie espacial, figura plana o volumétrica, ya sea
  por sumatorios o por integración.
  - Adquirir desenvoltura en el manejo de tablas de centroides y
  centros de gravedad para la resolución de casos compuestos.
  - Conocer los Teoremas de Pappus-Guldin y sus ventajas. Saber
  aplicarlos.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de
  problemas reales de carácter fundamental.
  
  Tema 4. Mecanismos.
  - Distinguir conceptualmente entre estructura, mecanismo y
  máquina.
  - Entender el concepto de mecanismo, su utilidad y características.
  - Conocer las características y propiedades principales de los
  mecanismos de barras articuladas.
  - Comprender el Teorema de Grashof y conocer de su utilidad.
  - Entender la Inversión Cinemática. Saber obtenerla para un
  mecanismo articulado plano y básico.
  - Saber obtener las curvas polares de un mecanismo articulado.
  - Entender qué es un mecanismo articulado afín, conocer su utilidad,
  y saber obtenerlo.
  - Concepto y cálculo de la Movilidad de un mecanismo.
  - Conocer los tipos de mecanismos más comunes, así como los de
  determinada importancia dentro de la electrónica: cómo son, para qué
  sirven, cómo funcionan.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 5. Cinemática del Sólido Rígido.
  - Entender el concepto de cinemática y su utilidad y ubicación como
  disciplina dentro de la dinámica.
  - Conocer el movimiento plano general y sus características.
  - Concepto de centro instantáneo de rotación y de las curvas polares
  asociadas a los mismos.
  - Conocer el movimiento plano relativo, desde el punto de vista de
  velocidades y aceleraciones (incluida Colioris). Saber obtener los
  polígonos correspondientes.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 6. Análisis Cinemático de Mecanismos.
  - Aplicar los fundamentos de cinemática del cuerpo rígido del tema
  anterior al caso particular de los mecanismos de barras articuladas.
  - Entender y saber aplicar convenientemente el método de las
  velocidades y aceleraciones relativas para el análisis cinemático de
  mecanismos de barras articuladas en movimiento plano de manera
  gráfica. Asimismo conocer el objetivo, utilidad y características de
  dicho análisis.
  - Entender y saber aplicar convenientemente el método de las
  velocidades y aceleraciones relativas para el análisis cinemático de
  mecanismos de barras articuladas en movimiento plano de manera
  analítica. Asimismo conocer el objetivo, utilidad y características
  de dicho análisis.
  - Conocer de la utilidad de los centros instantáneos de rotación
  para el análisis cinemático de mecanismos de barras articuladas en
  movimiento plano. Saber aplicar el método que lleva su nombre cuando
  sea conveniente.
  - Saber combinar adecuadamente los diferentes métodos de análisis
  cinemático mencionados anteriormente, conociendo para ello las
  características, ventajas e inconvenientes de cada uno.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 7. Dinámica del Cuerpo Rígido: Fuerzas y Aceleraciones.
  - Entender y saber obtener las ecuaciones de movimiento de un cuerpo
  rígido conocidas sus variables cinemáticas instantáneas.
  - Entender el concepto de momento angular en movimiento plano,
  sus características y la utilidad del principio que lleva su nombre.
  - Entender y saber aplicar convenientemente el Principio de
  D'Alembert en el movimiento plano.
  - Entender el Principio del Equilibrio Mecánico y su diferencia con
  el principio anterior.
  - Saber identificar y acotar un sistema de cuerpos rígidos, y la
  ventaja que tienen estos como sistema para su estudio.
  - Conocer el movimiento plano vinculado y sus características
  principales.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 8. Análisis Dinámico de Mecanismos.
  - Aplicar los fundamentos de dinámica del cuerpo rígido del tema
  anterior al caso particular de los mecanismos de barras articuladas.
  - Entender y saber aplicar convenientemente el análisis estático de
  mecanismos de barras articuladas y su utilidad para el análisis
  dinámico.
  - Entender y saber aplicar el análisis dinámico de mecanismos de
  barras articuladas en movimiento plano de manera gráfica. Asimismo
  conocer el objetivo, utilidad de dicho análisis.
  - Entender y saber aplicar el análisis dinámico de mecanismos
  de barras articuladas en movimiento plano de manera analítica.
  Asimismo conocer el objetivo y utilidad de dicho análisis.
  - Saber combinar adecuadamente los métodos de análisis dinámico
  mencionados anteriormente, conociendo para ello las características,
  ventajas e inconvenientes de cada uno.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 9. Dinámica del Cuerpo Rígido: Trabajo y Energía.
  - Entender los conceptos de trabajo y energía aplicado  al sólido
  rígido, y la relación entre ambos.
  - Comprender y saber aplicar convenientemente el Principio de los
  Trabajos Virtuales. Conocer la utilidad que tiene en la resolución
  de problemas de equilibrio y problemas hiperestáticos.
  - Comprender y saber aplicar convenientemente el Teorema de las
  Fuerzas Vivas.
  - Comprender y saber aplicar convenientemente el Principio de
  Conservación de la Energía Mecánica.
  - Comprender y saber aplicar convenientemente el Principio del
  Impulso y del Momento Angular, así como el teorema de conservación
  asociado al mismo.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  

• Procedimentales/Instrumentales(Saber hacer):

  • Utilizar y valorar adecuadamente las ciencias físicas, las
  matemáticas y el dibujo técnico, en su aplicación para la resolución
  de problemas de cinemática y dinámica de mecanismos.
  
  • Establecer con precisión modelos y esquemas del sistema real,
  aplicando los principios de la Mecánica e incorporando las hipótesis
  físicas para la resolución de problemas.
  
  • Aplicar con soltura las leyes generales y métodos de análisis que
  rigen el funcionamiento de máquinas y mecanismos.
  
  • Seleccionar las herramientas y métodos más adecuados en cada caso
  para la resolución del problema.
  
  • Desarrollar la habilidad para obtener y manejar documentación,
  considerando la capacidad de organización, de tratamiento
  (síntesis), de presentación, y de almacenamiento.
  
  • Desarrollar la capacidad de percibir y visualizar el movimiento en
  los mecanismos, así como sus características cinemáticas y dinámicas.
  
  • Fomentar la habilidad para utilizar convenientemente
  herramientas informáticas de interés para la resolución de problemas
  de cinemática y dinámica de mecanismos.
  
  • Hacer uso de las nuevas tecnologías en beneficio del
  aprovechamiento de la asignatura (entorno virtual) y del
  autoaprendizaje.
  
  • Utilizar y explotar Internet para documentarse sobre una
  determinada materia.
  
  • Interpretar y justificar adecuadamente las soluciones obtenidas en
  la resolución de problemas de cinemática y dinámica de mecanismos.

• Actitudinales:

  • Fomentar la habilidad para trabajar en equipo, y exponer
  (comunicar) y defender un producto/servicio o idea.
  
  • Apreciar la importancia de representar el trabajo propio
  desarrollado de forma clara, concisa y breve, con una distribución
  limpia y ordenada.
  
  • Valorar los beneficios de la colaboración interpersonal.
  
  • Fomentar la capacidad de trabajo personal.
  
  • Tomar conciencia de la necesidad de aprender  y seguir
  formándose a lo largo de la vida.
  
  • Desarrollar la creatividad.
  
  • Desarrollar el espíritu crítico.
  
  • Compromiso ético y democrático, reflejo del desarrollo de la
  asignatura.
  
  • Apreciar la utilidad de la formación técnica en Ingeniería
  Mecánica para el ingeniero técnico industrial en electrónica
  industrial.

Objetivos

Por un lado impartir la formación necesaria para el titulado sbre cinemática y
dinámica de mecanismos, según nos marca el descriptor de la asigantura. Esto
es, iniciar la formación del alumno en el campo de la ingeniería mecánica para
que adquiera una base de cinemática y dinámica de mecanismos, consiguiendo:

Por otro lado, desarrollar y fomentar a un nivel adecuado el colectivo de
competencias transversales y específicas descrito anteriormente.

Programa

Bloque I. 1.-Sistemas de fuerzas. 2.-Equilibrio del sólido rígido. 3.- Fuerzas
distribuidas: centroides y centros de gravedad.
Bloque II. 4.-Mecanismos. 5.-Cinemática del sólido rígido. 6.-Análisis
cinemático de mecanismos en movimiento plano.
Bloque III. 7.-Dinámica del sólido rígido: fuerzas y aceleraciones. 8.-
Análisis dinámico de mecanismos en movimiento plano. 9.- Dinámica del sólido
rígido: trabajo y energía.

A continuación se desarrolla el contenido de cada tema por apartados.
Recuérdese la relación entre los objetivos académicos y estos apartados.

PARTE I. ESTÁTICA.

Bloque I. Estática

Tema 1.  SISTEMAS DE FUERZAS.
1.1. Introducción.
1.2. Fuerza, conceptos principales.
1.3. Coordenadas y ángulos directores de una fuerza.
1.4. Momento de una fuerza respecto a un punto.
1.5. Momento de una fuerza respecto a un eje.
1.6. Par de fuerzas. Sistema fuerza-par.
1.7. Sistemas planos de fuerzas. Propiedades y su simplificación.
1.8. Sistemas de fuerzas espaciales. Propiedades y su simplificación.

Tema 2.  EQUILIBRIO DEL SÓLIDO RÍGIDO.
2.1. Introducción.
2.2. Definición de equilibrio.
2.3. Reacciones en los soportes y anclajes en el plano.
2.4. Equilibrio en dos dimensiones.
2.5. Determinación estática.
2.6. Sólido sometido a dos y tres fuerzas.
2.7. Equilibrio en tres dimensiones.
2.8. Reacciones en los soportes y anclajes en el espacio.
2.9. Introducción a los entramados y maquinas.

Tema 3.  FUERZAS DISTRIBUIDAS: CENTROIDES Y CENTROS DE GRAVEDAD.
3.1. Introducción.
3.2. Fuerzas distribuidas.
3.3. Centros de gravedad.
3.4. Centroides de líneas, superficies, y volúmenes.
3.5. Objetos compuestos.
3.6. Teoremas de Pappus-Guldin.
3.7. Cargas distribuidas sobre vigas.

PARTE II. CINEMÁTICA Y DINÁMICA. MECANISMOS.

Bloque II. Cinemática. Mecanismos

Tema 4.  MECANISMOS.
4.1. Introducción.
4.2. Conceptos básicos.
4.3. Movilidad.
4.4. Inversión Cinemática. Teorema de Grashof.
4.5. Mecanismos afines. Teorema de Roberts-Chevichev.
4.6. Ventaja mecánica.
4.7. Exposición y aplicación de mecanismos.

Tema 5.  CINEMÁTICA DEL CUERPO RÍGIDO.
5.1. Introducción.
5.2. Traslación.
5.3. Rotación con eje fijo.
5.4. Movimiento plano general.
5.5. Velocidad absoluta y relativa en movimiento plano.
5.6. Centros instantáneos de rotación.
5.7. Aceleración absoluta y relativa.
5.8. Aceleración de Coriolis.

Tema 6.  ANÁLISIS CINEMÁTICO DE MECANISMOS ARTICULADOS.
6.1. Introducción.
6.2. Método gráfico de las velocidades y aceleraciones relativas.
6.3. Método de los centros instantáneos de rotación.
6.4. Método analítico.

Bloque III. Dinámica. Mecanismos

Tema 7.  DINÁMICA DEL CUERPO RÍGIDO: FUERZAS Y ACELERACIONES.
7.1. Introducción.
7.2. Ecuaciones de movimiento.
7.3. Momento angular en movimiento plano.
7.4. Principio de D'Alembert aplicado al movimiento plano.
7.5. Sistemas de sólidos rígidos.
7.6. Movimiento plano vinculado.

Tema 8.  ANÁLISIS DINÁMICO DE MECANISMOS ARTICULADOS.
8.1. Introducción.
8.2. Análisis estático.
8.3. Método gráfico.
8.4. Método analítico.

Tema 9.  DINÁMICA DEL CUERPO RÍGIDO: TRABAJO Y ENERGÍA.
9.1. Introducción.
9.2. Trabajo en desplazamientos finitos.
9.3. Principio de los trabajos virtuales.
9.4. Teorema de las fuerzas vivas.
9.5. Energía cinética.
9.6. Conservación de la energía.
9.7. Potencia.
9.8. Principio del impulso y del momento angular.
9.9. Conservación del momento angular.

Actividades

Seminario sobre ingeniería mecánica.
Resolución de problemas en grupo
Realización de miniproyecto individual
Prácticas por ordenador
Comentario de artículos científico-técnicos en lengua extranjera
Examenes

Metodología

La metodología estará basada en la participación y papel activo del alumno, el
cual será el protagonista de su aprendizaje. El profesor realizará en cada
sesión de clase una breve exposición téorica de los principales contenidos,
basada en transparencias con retroproyector. En la misma se buscará la
discusión, el debate, y el diálogo entre todos los asistentes. El resto de la
sesión se dedicará al desarrollo de las actividades supervisadas y coordinadas
por el profesor.

La participación del alumno será fundamental para el desarrollo y
aprovechamiento de la asignatura.

La asignatura tiene un entorno en Campus Virtual, para un mejor seguimiento
por parte de los alumnos.

Distribución de horas de trabajo del alumno/a

Nº de Horas (indicar total): 150

• Clases Teóricas: 31,5  
• Clases Prácticas: 10,5  
• Exposiciones y Seminarios: 3  
• Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales):
  • Colectivas: 6  
  • Individules:  
• Realización de Actividades Académicas Dirigidas:
  • Con presencia del profesorado: 9  
  • Sin presencia del profesorado: 15  
• Otro Trabajo Personal Autónomo:
  • Horas de estudio: 55  
  • Preparación de Trabajo Personal: 14  
  • ...
     
• Realización de Exámenes:
  • Examen escrito: 6  
  • Exámenes orales (control del Trabajo Personal):  

Técnicas Docentes

Lección, aprendizaje basado en problemas.

Criterios y Sistemas de Evaluación

Entrega de memoria correspondiente a actividades, así como exposición y defensa
de los resultados trabajados, ya sea de manera individual o en grupo.

Exámenes fundamentalmente prácticos (calificación mínima 5 puntos).


EVALUACION CONTINUA BASADA EN EL TRABAJO DEL ALUMNO

-Resultado de las actividades (45 %)
Seminario sobre ingeniería mecánica (5%).
Resolución de problemas en grupo (10%)
Realización de miniproyecto individual (20%)
Prácticas por ordenador (10%)

-Participación en clase, así como en Campus Virtual (foros de
debate) (5%)

-Examenes (50%)

Recursos Bibliográficos

PRINCIPAL O BÁSICA (Para seguir la asignatura)

*FUNDAMENTOS DE TEORÍA DE MÁQUINAS - A. Simón, A. Bataller, etc. - Biblioteca
Técnica Universitaria.

*BIOMECANICA DE LA ACTIVIDAD FISICA Y EL DEPORTE: PROBLEMAS RESUELTOS - E.
Sanz, A. Ponce - Universidad de la Rioja.

*APUNTES BÁSICOS DE TODOS LOS TEMAS y DEMÁS DOCUMENTACIÓN necesaria para el
desarrollo de las actividades complementarias, creados y aportados por el
profesor en Campus Virtual.


SECUNDARIA O AUXILIAR (Exclusivamente para conulta)

*MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS. ESTÁTICA (Vol. I) Y DINAMICA (vol. II) -
Ferdinand P. Beer & E. Rusell Johnston - Mc GrawHill.

*MECÁNICA PARA INGENIEROS (DOS TOMOS: ESTÁTICA Y DINÁMICA) - J. L. Meriam & L.
G. Kraige - Reverté S. A.

*FUNDAMENTO DE MECANISMOS Y MÁQUINAS PARA INGENIEROS - Roque Calero Pérez &
José A. Carta González - Mc Graw Hill.

*MECÁNICA TÉCNICA - Emilio Sánchez Muñoz - Servicios de Publicaciones de la E.
U. Politécnica de Algeciras (UCA).

*FONDAMENTI DE MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE
Vincenzo D'Agostino (2º Edicione o posteriori)