Profesorado

Francisco Fernández Zacarías

Situación

Prerrequisitos

Física de primer curso.
El alumno debe estar familiarizado con la geometría,
trigonometría, cálculo diferencial e integral en una variable, representación
de
funciones, y sistemas de ecuaciones.

Competencias

Competencias transversales/genéricas

Aprendizaje autónomo.
Creatividad.

Competencias específicas

• Cognitivas(Saber):

  Tema 1. Equilibrio del cuerpo rígido.
  - Representar vectorialmente y gráficamente cualquier fuerza o
  sistema de fuerzas en el plano y en el espacio.
  - Manejo de diferentes unidades de fuerza según sistema empleado.
  - Conocer los diferentes tipos de fuerzas según criterio de
  clasificación
  - Conocer y aplicar Principio de transmisibilidad.
  - Concepto de sólido rígido.
  - Obtener coordenadas y ángulos directores de una fuerza.
  - Sumar fuerzas analítica o gráficamente.
  - Tener concepto, y saber hallar el momento de una fuerza respecto a
  un punto cualquiera del plano o espacio mediante varias formas
  (entre ellas Teorema de varignon). Saber las condiciones que anulan
  dicho momento.
  - Tener concepto, y saber hallar el 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.
  - Tener 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.
  - Saber asociar cada uno de los objetivos anteriores con
  aplicaciones reales.
  - Tener claro 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 isoestático.
  - 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.
  - Saber asociar cada uno de los objetivos anteriores con
  aplicaciones reales.
  
  Tema 2. Análisis de Estructuras.
  - Diferenciar entre armadura, entramado y máquina.
  - Conocer las funciones, características principales y tipología
  fundamental que presentan las armaduras.
  - Saber calcular las tensiones en los miembros de una armadura
  plana isostática mediante el Método de los Nudos y el Método de las
  Secciones. Asimismo, conocer las hipótesis empleadas en dicho
  cálculo.
  - Saber identificar los miembros de una armadura que no trabajan.
  - Saber calcular las reacciones externas e internas en los miembros
  de un entramado.
  - Saber aplicar los objetivos anteriores a la resolución de
  problemas reales.
  - Saber asociar cada uno de los objetivos anteriores con
  aplicaciones reales. A continuación se muestran los temas y los
  objetivos correspondientes a cada uno.
  
  Tema 3. Tensiones y deformaciones. Carga axial.
  - Entender los conceptos de esfuerzo y tensión, así como su
  diferencia, tipología, y características.
  - Saber interpretar y realizar diagramas de esfuerzos y tensiones de
  cualquier tipo.
  - Entender y aplicar convenientemente la Ley de Hooke.
  - Saber interpretar el Diagrama de Tracción de un material
  sometido a carga axial.
  - Conocer las características y propiedades de los materiales
  más empleados en los diseños constructivos.
  - Entender y aplicar la relación entre coeficiente de seguridad,
  tensión admisible y tensión de trabajo.
  - Conocer los efectos que sobre las tensiones y deformaciones
  tienen la concentración de esfuerzos, el peso propio y las
  variaciones de temperatura.
  - Saber identificar un problema hiperestático y resolverlo
  adecuadamente (de grado uno).
  - Entender el concepto de tensión cortante y su relación con las
  secciones de corte inclinadas.
  - Saber realizar e interpretar el Círculo de Mohr para un estado de
  tensiones determinado, ya sea monoaxial o biaxial.
  - Entender el concepto de tensiones principales y su aplicación.
  - Comprender el concepto de tensión cortante pura y sus
  características.
  - Saber realizar en cálculo básico de un depósito.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 4. Flexión.
  - Saber manejar las cargas distribuidas adecuadamente según su
  naturaleza.
  - Tener claro los conceptos de esfuerzo cortante y momento flector y
  la relación entre ellos.
  - Saber calcular los diagramas de solicitaciones de las vigas
  isostáticas más comunes, sometidas a un determinado tipo de cargas.
  - Entender el concepto de elástica y saber aproximarla gráficamente.
  No profundizaremos en su cálculo.
  - Conocer y saber aplicar la Teoría de Navier y comprender su
  desarrollo a partir de la hipótesis del mismo nombre.
  - Saber dimensionar una viga para que soporte un determinado
  estado de carga estática ya sea por el Método de Navier, o por el
  Método de la Flecha Máxima. En su caso empleando las tablas de
  perfiles constructivos.
  - Saber aplicar los objetivos anteriores a la resolución de casos
  reales.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 5. Flexión Compuesta. Pandeo.
  - Conocer la flexión acompañada con tracción o compresión, y la
  distribución de tensiones total que conlleva.
  - Saber dimensionar una viga sometida a flexión acompañada de
  tracción.
  - Tener claro el concepto de pandeo y su importancia en el diseño de
  columnas que trabajan a compresión.
  - Saber dimensionar una columna a pandeo por el Método de Euler o
  por el Método de los coeficientes "w".
  - Saber aplicar los objetivos anteriores a la resolución de casos
  reales.
  
  Tema 6. Torsión.
  Comprender la Teoría Elemental de la Torsión, con todos los
  parámetros que intervienen en la misma (ángulos, tensiones, etc.)
  - Entender la relación entre tensión cortante y momento torsor
  (valor, localización, distribución, etc.)
  - Saber calcular un árbol de transmisión ya sea macizo o hueco,
  sometido a torsión pura o a flexotorsión.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  
  Tema 7. Métodos de unión.
  - Entender el fenómeno de la soldadura y sus características
  principales, así como las ventajas e inconvenientes respecto a otros
  métodos de unión.
  - Saber calcular una unión soldada.
  - Comprender las solicitaciones producidas en una junta que trabaja
  a torsión y flexión.
  - Conocer la soldadura de aleación.
  - Conocer otro tipos de métodos de unión como el pegado, las
  uniones roscadas, los remaches, etc., sus características, y cuando
  conviene emplear cada tipo.
  
  Tema 8. Introducción a las máquinas y mecanismos.
  Conocer las diferencias principales entre mecanismos y máquinas.
  Conocer las principales características y propiedades de los
  mecanismos y máquinas de carácter fundamental.
  - Saber realizar un análisis topológico para un mecanismo básico
  determinado.
  - Adquirir conocimientos generales necesarios para la resolución de
  problemas relacionados con los mecanismos y las máquinas.
  -Conocer y aplicar las ecuaciones básicas de potencia a la
  resolución de problemas.
  - Saber aplicar los objetivos anteriores a la resolución de casos
  reales.
  
  Tema 9. Motores, bombas y compresores.
  Conocer los distintos tipos de motores de combustión y sus
  características principales.
  - Saber interpretar las diversas curvas de potencia y
  pares de los motores en general.
  - Conocer las diferentes aplicaciones de los motores, y su selección.
  - Conocer los distintos tipos de bombas y sus características
  principales.
  - Conocer la tipología de compresores existentes en el mercado
  y sus principales aplicaciones.
  - Conocer las diferentes aplicaciones de los bombas y compresores, y
  su selección.
  - Saber aplicar los objetivos anteriores a la resolución de casos
  reales.
  
  Tema 10. Transmisión de Potencia.
  - Tener claro los conceptos de trabajo, par, potencia, rendimiento
  dentro de una transmisión así como la relación entre los mismos.
  - Conocer los tipos principales de transmisiones mecánicas, así como
  sus características principales, ventajas e inconvenientes, de cara
  a su cálculo y diseño.
  - Saber calcular una transmisión por correas mediante el empleo de
  catálogos.
  - Conocer los principales elementos de máquinas protagonistas en la
  transmisión de potencia, así como su función y características, de
  cara al diseño y/o a su selección.
  - Conocer los aspectos básicos a considerar en el diseño de máquinas.
  - Conocer los tipos principales de frenos y embragues, así como sus
  características y ventajas e inconvenientes, de cara al diseño de
  los mismos.
  - Conocer otros tipos de elementos de máquinas de importancia en la
  ingeniería: levas, seguidores, ejes, etc.
  - Aplicar los objetivos anteriores a la resolución de problemas
  reales de carácter fundamental.
  

Objetivos

Los objetivos generales de la asignatura están enfocados al conocimiento
indicado
en las competencias específicas.

Programa

Bloque I    ESTÁTICA

Tema 1.  Equilibrio del cuerpo rígido.
Tema 2.  Análisis de estructuras.

Bloque II    RESISTENCIA DE MATERIALES

Tema 3  Esfuerzos y tensiones. Carga axial.
Tema 4.  Flexión. Cálculo de vigas.
Tema 5  Flexión compuesta. Pandeo.
Tema 6.  Torsión. Cálculo de ejes.
Tema 7.  Métodos de unión.


Bloque III    MÁQUINAS

Tema 8.  Introducción a las máquinas y mecanismos.
Tema 9.  Motores, bombas y compresores.
Tema 10. Transmisión de potencia.



Programa desarrollado


Tema 1.   EQUILIBRIO DEL CUERPO RÍGIDO

1.1  Fuerza, conceptos principales.
1.2  Momentos de fuerza
1.3  Sistemas fuerza y su simplificación.
1.4  Ecuaciones de equilibrio.
1.5  Tipos de reacciones y otras fuerzas.
1.6  Diagramas de cuerpo libre.
1.7  Equilibrio en dos dimensiones.
1.8  Equilibrio en tres dimensiones.


Tema 2.   ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS.

2.1  Estructuras articuladas planas.
2.2  Cargas soportadas y esfuerzos en las barras.
2.3  Método de los nudos.
2.4  Método de las secciones.
2.5  Entramados planos.


BLOQUE II

Tema 3.   ESFUERZOS Y TENSIONES. CARGA AXIAL.

3.1  Fuerzas internas en elementos. Tipos de esfuerzos. Diagramas de
esfuerzos. Tensiones generadas.
3.2  Tracción y compresión. Ley de Hooke.
3.3  Ensayo de tracción. Tensiones de trabajo.
3.4  Tensión cortante. Tensión en secciones oblicuas.
3.5  Carga multiaxial. Círculos de Mohr.
3.6  Factores varios. Cargas repetidas, fatiga. Efectos del peso propio.
Tensiones térmicas. Concentración de esfuerzos.
3.7  Cálculo de depósitos a presión.


Tema 4.   FLEXIÓN. CÁLCULO DE VIGAS

4.1  Tipos de vigas.
4.2     Cargas distribuidas en vigas.
4.3     Rigidez geométrica: momento de inercia de áreas.
4.4     Momentos de inercia de vigas compuestas. Ejes principales.
4.5  Momento flector y esfuerzo cortante.
4.6  Relación entre flector y cortante en vigas.
4.7  Diagramas de cortante y flector.
4.8  Flexión pura en vigas. Teoría de Navier.
4.9  Deformaciones. Ecuación de la elástica.


Tema 5.   FLEXIÓN COMPUESTA. PANDEO

5.1  Flexión combinada con tracción o compresión.
5.2  Carga excéntrica en columnas rígidas.
5.3  Cálculo elemental de cimientos.
5.4  Pandeo. Carga crítica de Euler.



Tema 6.   TORSIÓN. CÁLCULO DE EJES.

6.1  Teoría elemental de la torsión en ejes circulares.
6.2  Tensiones en la torsión.
6.3  Cálculo de ejes sometidos a torsión simple.
6.4  Torsión acompañada de flexión en ejes.


Tema 7.    MÉTODOS DE UNIÓN.

11.1  Soldadura. Definiciones.
11.2  Cálculo de uniones soldadas.
11.3  Torsión y flexión en juntas soldadas.
11.4  Soldadura de aleación.
11.5  Pegado.
11.6  Uniones roscadas.
11.7  Remaches.



BLOQUE III. MÁQUINAS.

TEMA 8. INTRODUCCIÓN A LAS MÁQUINAS Y MECANISMOS.

8.1.  Introducción a las máquinas.
8.2.  Análisis topológico de mecanismos.
8.3.  Exposición general de mecanismos.
8.4.  Ecuaciones básicas de potencia.


TEMA 9. MOTORES, BOMBAS Y COMPRESORES.

9.1.  Motores de combustión.
9.2.  Motores eléctricos.
9.3.  Motores neumáticos.
9.4.  Bombas.
9.5.  Compresores.


Tema 10. TRANSMISIONES DE POTENCIA.

10.1.  Engranajes.
10.2.  Correas.
10.3.  Frenos y embragues.
10.4.  Otros elementos.

Actividades

No procede.

Metodología

Examen del temario propuesto

Criterios y Sistemas de Evaluación

Para aprobar la asignatura será necesario superar un examen sobre el temario
de
la asignatura.

Recursos Bibliográficos

Material básico

- Estática para Ingenieros. Textos Básicos Universitarios (2004). Servicios
de
Publicaciones de la UCA.
Martín, R.
Illana, A.

Este texto está basado en las transparencias de clase utilizadas por el
profesorado en los últimos cuatro curso académicos. Es muy útil para
afrontar
los temas 1 y 2.

- Apuntes de Elasticidad y Resistencia de Materiales para Ingenieros
Técnicos.
Textos Básicos Universitarios (2003). Servicios de Publicaciones de la UCA.
Martín, R.
Illana, A.

Este texto está basado en las transparencias de clase utilizadas por el
profesorado en los últimos cuatro curso académicos. Es muy útil para
afrontar
los temas 3, 4, 5 y  6.

- Fundamentos de Mecanismos y Máquinas para Ingeniero. Editorial McGraw-
Hill.
Calero, R.
Carta, J.A.

El capítulo décimo de este texto es muy adecuado para estudiar el tema 10.

- Tecnología de los Circuitos Hidráulicos. Editorial Ediciones CEAC.
De Groote, J.P.

Sirve para el estudio del tema 9 de la asignatura a nivel muy general.


- Mecánica Técnica. Escuela Politécnica de Algeciras.
Sánchez, E.

Sirve para prácticamente todos los temas de la asignatura a nivel muy
general.
Se encuentra agotada su venta, pero hay bastantes ejemplares en biblioteca.

- Apuntes y Exámenes de convocatorias anteriores.
Se facilitan junto a otra documentación de interés para la asignatura en el
entorno de Campus Virtual / Moodel.


Textos de consulta

- Mecánica Vectorial para Ingenieros. Estática (vol I) y Dinámica (vol II).
Ed.
McGraw-Hill.
Beer y Johnston

Texto clásico en la docencia de la Mecánica. Sirve para realizar consultas
sobre los dos primeros bloques de la asignatura.

- Mecánica de Materiales. Ed. McGraw-Hill.
Beer y Johnston.

Este libro es muy adecuado para consultas relacionadas con el bloque II. Su
elevado nivel para los objetivos de la asignatura hace que se recomiende un
uso
prudente por parte del alumno, solo para consultas.

- Mecánica para Ingenieros (Dos tomos: Estática y Dinámica). Ed. McGraw-
Hill.
Autores: Meriam y Kraige

Una magnífica obra, con una estructura muy similar al libro de Beer. Puede
utilizarse en sustitución de éste.