Universidad de Jaén

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Guía docente 2018-19 - 13412005 - Diseño de máquinas

TITULACIÓN: Grado en Ingeniería mecánica (13412005)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN)

TITULACIÓN: Doble Grado en Ingeniería mecánica e Ingeniería electrónica industrial (13912007)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN)

TITULACIÓN: Doble Grado en Ingeniería eléctrica e Ingeniería mecánica (13612008)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN)

TITULACIÓN: Doble Grado en Ingeniería mecánica e Ingeniería de organización industrial (13812006)
CENTRO: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR (JAÉN)

CURSO ACADÉMICO: 2018-19
GUÍA DOCENTE
1. DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA
NOMBRE: Diseño de máquinas
CÓDIGO: 13412005 (*) CURSO ACADÉMICO: 2018-19
TIPO: Obligatoria
Créditos ECTS: 6.0 CURSO: 3 CUATRIMESTRE: SC
WEB: http://dv.ujaen.es/docencia/
 
2. DATOS BÁSICOS DEL PROFESORADO
NOMBRE: MATA BAGO, JOSÉ ENRIQUE
IMPARTE: Teoría - Prácticas [Profesor responsable]
DEPARTAMENTO: U121 - INGENIERÍA MECÁNICA Y MINERA
ÁREA: 545 - INGENIERÍA MECÁNICA
N. DESPACHO: A3 - 018 E-MAIL: jemata@ujaen.es TLF: 212866
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/9783
URL WEB: -
 
NOMBRE: ALMAZÁN LÁZARO, JUAN ANTONIO
IMPARTE: Prácticas
DEPARTAMENTO: U121 - INGENIERÍA MECÁNICA Y MINERA
ÁREA: 545 - INGENIERÍA MECÁNICA
N. DESPACHO: A3 - 023 E-MAIL: jalmazan@ujaen.es TLF: 953211727
TUTORÍAS: https://uvirtual.ujaen.es/pub/es/informacionacademica/tutorias/p/88032
URL WEB: -
 
3. PRERREQUISITOS, CONTEXTO Y RECOMENDACIONES
PRERREQUISITOS:
-
CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN:

El Grado en Ingeniería Mecánica de la Universidad de Jaén tiene por objeto ofertar un plan de estudios de calidad y atractivo a los intereses profesionales y formativos de los estudiantes. Los principales conocimientos y destrezas que los alumnos deben poseer al finalizar sus estudios se refieren tanto al ámbito del conocimiento, como a la capacidad para plantear y resolver problemas típicos de ingeniería, a la capacidad de análisis y síntesis, y al razonamiento crítico, todo ello apoyado por una sólida formación en ciencias básicas. Esto se pone de manifiesto a través de los objetivos generales del título, que a modo de resumen son los que se detallan a continuación:

Proporcionar conocimientos técnicos que permitan formar profesionales capaces de planificar, proyectar, dirigir, ejecutar y gestionar todas las actividades relacionadas con la Ingeniería Mecánica de acuerdo con las atribuciones profesionales que la ley 12/1986 atribuye al Ingeniero Técnico Industrial Especialidad Mecánica.

Proporcionar conocimientos básicos que posibiliten una formación amplia en materias básicas y tecnológicas, que capaciten a los estudiantes para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías.

Proporcionar conocimientos transversales con los que fomentar el manejo y aplicación de las tecnologías de la información y la comunicación, así como los principios básicos de la administración y dirección de empresas.

Fomentar actitudes profesionales, entre las que cabría de destacar el espíritu innovador y emprendedor, la responsabilidad, o el respeto, así como transmitir las bases para el aprendizaje autónomo y el aprendizaje a lo largo de la vida.

Capacitar a los estudiantes para la resolución de problemas, la toma decisiones con creatividad y razonamiento crítico, el trabajo en equipo o la innovación en el ámbito de la Ingeniería.

De acuerdo con lo establecido en la memoria para el Grado en Ingeniería Mecánica de la Universidad de Jaén, y en consonancia con la Orden CIN351/2009,  la asignatura Diseño de Máquinas se desarrolla a través de la competencia 'Conocimientos y capacidades para el cálculo, diseño y ensayo de máquinas'. Adicionalmente, incluye otras competencias de carácter transversal como son la 'Capacidad para la gestión de la información, manejo y aplicación de las especificaciones técnicas y la legislación necesaria para la práctica de la ingeniería', y la 'Capacidad para aplicar nuevas tecnologías incluidas las tecnologías de la información y la comunicación'. En todos los casos la adquisición de estas competencias de llevará a cabo conforme a lo establecido en los Descriptores de Dublín.

La ubicación temporal de la asignatura Diseño de Máquinas en el plan de estudios (precedida las asignaturas Mecánica de Máquinas, Ciencia e Ingeniería de Materiales, Elasticidad y Resistencia de Materiales, Elasticidad y Resistencia de Materiales II y Cinemática y Dinámica de Máquinas), así como carácter obligatorio de la misma, como parte del módulo de Tecnología Específica del Grado en Ingeniería Mecánica, permite plantear como objetivo principal de la asignatura el Proporcionar al alumno los conocimientos sobre el comportamiento mecánico de los elementos resistentes que le hagan posible evaluar y prevenir, con precisión admisible, la posibilidad de fallo en elementos de estructuras y máquinas. Especialmente en aquellos casos en los que el modo de fallo difiere del comportamiento típicamente dúctil. Este objetivo general permite introducir al alumno en el extenso campo del Diseño y Cálculo Mecánico de Componentes de Máquinas, proporcionándole conocimientos indispensables para el ejercicio de la profesión regulada a la que da acceso el Grado en Ingeniería Mecánica.

La asignatura se ubica en el segundo cuatrimestre del tercer curso dentro de la materia Métodos Avanzados de Cálculo en Ingeniería Mecánica.

No obstante la docencia de la asignatura permite desarrollar otros objetivos complementarios como son:

  • Establecer las relaciones fundamentales entre las cargas que actúan sobre en un elemento y las tensiones que aparecen en el mismo.
  • Presentar las propiedades mecánicas de los distintos materiales empleados en el diseño y construcción elementos de máquinas.
  • Estudiar los procedimientos de cálculo de resistencias, estáticas y cíclicas, en función de las características de la carga y del material.
  • Conocer las teorías de fallo para estados complejos de tensiones, así como evaluar de condiciones de progresión de una grieta.
  • Conocer el concepto y el método de evaluación de elementos mecánicos sometidos a cargas cíclicas.
  • Conocer las reglas básicas a seguir para el diseño y selección de elementos de máquinas.
RECOMENDACIONES Y ADAPTACIONES CURRICULARES:

Los criterios de permanencia, así como las normas de matricula son fijados por la propia universidad. En el vigente plan de estudios no se establecen requisitos previos para cursar ninguna de las asignaturas ofertadas.

No obstante, en el caso particular de la asignatura Diseño de Máquinas, es especialmente conveniente que alumno haya cursado y superado las asignaturas obligatorias previas Mecánica de Máquinas y Ciencia e Ingeniería de los Materiales (2º curso, 1 er semestre), Elasticidad y Resistencia de Materiales (2º curso, 2º semestre) y Elasticidad y Resistencia de Materiales II (3 er  curso, 1 er semestre) siendo también adecuado haber cursado la asignatura Cinemática y dinámica de máquinas del primer semestre.

El alumnado que presente necesidades específicas de apoyo educativo, lo ha de notificar personalmente al Servicio de Atención y Ayudas al Estudiante para proceder a realizar, en su caso, la adaptación curricular correspondiente.
4. COMPETENCIAS Y RESULTADOS DE APRENDIZAJE
código Denominación de la competencia
CB2R Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
CB3R Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
CB4R Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
CB5R Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
CEM2 Conocimientos y capacidades para el cálculo, diseño y ensayo de máquinas.
CT2 Capacidad para la gestión de la información, manejo y aplicación de las especificaciones técnica y la legislación necesaria para la práctica de la ingeniería.
CT4 Capacidad para aplicar nuevas tecnologías incluidas las tecnologías de la información y la comunicación.
Resultados de aprendizaje
Resultado 19 Conocer los condicionantes en el diseño mecánico
Resultado 20 Determinar las cargas que afectan a los elementos de máquinas.
Resultado 21 Conocer los diversos elementos de máquinas y entender su funcionamiento
Resultado 22 Abordar el análisis básico de elementos de máquinas
Resultado 23 Saber aplicar los criterios de fallo para el dimensionamiento mecánico.
Resultado 24 Calcular y dimensionar elementos de máquinas.
5. CONTENIDOS

Introducción al diseño de máquinas
Criterios de diseño en elementos de máquinas
Análisis y cálculo de elementos mecánicos sometidos a cargas.
Análisis y cálculo de elementos mecánicos sometidos a fluctuantes.
Cálculo básico de elementos de unión, transmisión, sustentación y conversión en máquinas.

Bloque temático I. Fundamentos del diseño de máquinas

Tema 1. Introducción al diseño

1.1 Diseño en ingeniería

1.1.1 Fases del proceso de diseño

1.1.2 Consideraciones de diseño

1.2 Consideraciones de esfuerzo, resistencia y factor de seguridad

1.3 Confiabilidad. Seguridad y fiabilidad

1.4 Factores económicos en el diseño

1.5 Sistemas de unidades

 

Tema 2. Materiales para la construcción de máquinas

2.1 Propiedades mecánicas de los materiales

2.1.1  Ensayo de tracción. Resistencia estática

2.1.2. Elasticidad y plasticidad

2.1.3    Dureza

2.1.4    Fragilidad y ductilidad

2.1.5    Efecto de la temperatura

2.1.6    Sensibilidad a la entalla

2.2 Materiales más comúnmente empleados para la construcción de máquinas

2.2.1 Fundición

2.2.2 Acero. Tratamientos térmicos. Trabajo en frío

2.2.3 Aceros aleados e inoxidables

2.2.4 Materiales ligeros

2.2.5 Otros materiales

 

Tema 3. Análisis de tensiones y deformaciones

3.1 Tensión y deformación

3.1.1 Tensión y deformación axial. Ley de Hooke

3.1.2 Deformación unitaria cortante

3.1.3 Estados de esfuerzo multiaxial. Ley de Hooke generalizada

3.2 Transformaciones de esfuerzos

3.2.1 Círculo de Mohr para un estado de esfuerzo plano

3.2.2 Aplicación del círculo de Mohr al análisis tridimensional de  tensiones.

3.3 Flexión y torsión

3.3.1 Teoría general de la flexión. Momento flector y tensión normal

3.3.2 Flexión en vigas. Esfuerzo cortante en vigas

3.3.3 Teoría general de la torsión. Momento torsor y tensión cortante

3.4 Tensión en elementos de máquinas

3.4.1 Concentración de esfuerzo

3.4.2 Flexión en vigas curvas

3.4.3 Tensiones en ajustes forzados y anillos rotatorios

3.4.4 Tensiones de contacto

3.5 Deformación en elementos de máquinas

3.5.1 Deformación por carga axial, torsión y flexión

3.5.2 Método del momento de áreas

3.5.3 Energía de deformación

3.6 Elementos sometidos a compresión

3.6.1 Elementos cortos sometidos a compresión centrada y

         excéntrica

3.6.2 Elementos esbeltos sometidos a compresión centrada

3.6.3 Elementos esbeltos sometidos a compresión excéntrica

 

Bloque temático II. Condiciones de fallo en elementos resistentes

 Tema 4. Consideraciones estáticas en el diseño de mecánico

4.1 Diseño por resistencia estática

4.1.1 Concentración de esfuerzo ante solicitaciones estáticas

4.1.2 Criterios de fallo estático

4.1.3 Fallo en materiales dúctiles y frágiles. Sensibilidad a la entalla

4.2 Fractura estática

4.2.1 Fractura dúctil y fractura frágil

4.2.2 Factor de intensificación de esfuerzo. Tenacidad a la fractura

4.2.3 Modos de fractura

 

Tema 5. Consideraciones dinámicas en el diseño mecánico

5.1 Diseño por resistencia a la fatiga frente a cargas alternantes

5.1.1 Diagrama S-N. Resistencia a la fatiga y límite de fatiga

5.1.2 Corrección del límite de fatiga. Factores de Marin

5.2 Diseño por resistencia a fatiga mediante cargas fluctuantes

5.2.1 Influencia de la tensión media. Teorías de fallo por fatiga

5.2.2 Tensión alternante equivalente

5.2.3 Línea de carga. Factores de seguridad

5.2.4 Cargas combinadas fluctuantes. Caso de materiales frágiles

5.2.5 Fatiga superficial

5.3 Daño acumulado por fatiga

5.3.1 Diagrama S-N para materiales dañados. Reglas de Miner y

         Manson

5.3.2 Daño producido por estados de carga con tensión media

5.3.3 Corrección del límite de fatiga de materiales dañados. 

5.3.4 Propagación de grietas bajo cargas cíclicas

 

Bloque temático III. Diseño de elementos de máquinas

Tema 6. Ejes de transmisión

6.1 Diseño de ejes de transmisión

6.1.1 Estados de carga en ejes de transmisión

6.1.2 Análisis por resistencia estática

6.1.2 Análisis por resistencia a la fatiga

6.2 Velocidades críticas en ejes

6.2.1 Concepto de velocidad crítica

6.2.2 Cálculo de las velocidades críticas

6.2.3 Influencia de la excentricidad en la resistencia del eje

 

Tema 7. Resortes mecánicos

7.1 Muelles helicoidales

7.1.1 Tensiones y deformaciones en resortes helicoidales

7.1.2 Resortes helicoidales a tracción

7.1.3 Resortes helicoidales a compresión

7.1.4 Estabilidad a pandeo

7.1.5 Frecuencia crítica

7.1.6 Cargas a fatiga

7.1.7 Resortes helicoidales a torsión

7.2  Otras tipologías de resortes

 

Tema 8. Cojinetes de rodadura

8.1 Rodamientos

8.1.1 Tipos de rodamientos

8.1.2 Duración y fiabilidad

8.1.2 Carga en rodamientos

8.2 Selección de rodamientos de bolas y rodillos

 

Tema 9. Uniones

9.1 Uniones atornilladas

9.1.1 Rigidez del perno y de los elementos sujetados

9.1.2 Resistencia del perno

9.1.3 Reparto de carga externa

9.1.4 Momento de torsión de apriete

9.1.5 Factores de seguridad a cargas estáticas

9.1.6 Juntas con empaquetadura

9.1.7 Cargas de fatiga

9.2 Grupos de pernos y remaches

9.2.1 Centroides

9.2.2 Proceso de cálculo para el caso de cargas excéntricas

 

 

6. METODOLOGÍA Y ACTIVIDADES
ACTIVIDADES HORAS PRESEN­CIALES HORAS TRABAJO AUTÓ­NOMO TOTAL HORAS CRÉDITOS ECTS COMPETENCIAS (códigos)
A1 - Clases expositivas en gran grupo
  • M1 - Clases magistrales
  • M2 - Exposición de teoría y ejemplos generales
  • M3 - Actividades introductorias
  • M5 - Otros
45.0 67.5 112.5 4.5
  • CB2R
  • CB3R
  • CB4R
  • CB5R
  • CEM2
  • CT2
  • CT4
A2R - Clases en pequeño grupo
  • M6R - Actividades practicas
  • M9R - Laboratorios
10.0 15.0 25.0 1.0
  • CEM2
  • CT4
A3 - Tutorías colectivas/individuales
  • M15 - Seminarios
  • M17 - Aclaración de dudas
5.0 7.5 12.5 0.5
  • CEM2
  • CT2
TOTALES: 60.0 90.0 150.0 6.0  
 
INFORMACIÓN DETALLADA:

La asignatura se desarrollará mediante:

Clases expositivas. Los conceptos básicos de la asignatura se presentaran mediante presentaciones multimedia, exposiciones teóricas, y realización de ejemplos.

Prácticas. Determinados contenidos se explorarán mediante actividades que implican la aplicación práctica de conocimientos.

Tutorías colectivas. Esta actividad se organiza en seminarios cortos donde mediante problemas se profundizará en algunos de los temas estudiados en las clases magistrales, y también se resolverán dudas de los alumnos.

 

7. SISTEMA DE EVALUACIÓN
 
ASPECTO CRITERIOS INSTRUMENTO PESO
Asistencia y/o participación en actividades presenciales y/o virtuales Correcta intervención del estudiante en clase Observación y notas del profesor 5.0%
Conceptos teóricos de la materia Dominio del contenido teórico práctico Prueba escrita. Es preciso alcanzar una puntuación mínima de 5 puntos sobre 10 para poder aprobar la asignatura. 80.0%
Realización de trabajos, casos o ejercicios Correcta resolución de las actividades, casos y prácticas de laboratorio propuestas por el profesor. Memoría de prácticas y entrega de cuestionarios e informes. La asistencia a las sesiones prácticas de laboratorio es obligatoria, adicionalmente es preciso entregar todas las memorias de prácticas en la fechas indicadas por el profesor y sacar una puntuación de 3 puntos sobre 10 en cada una de las prácticas para poder aprobar la asignatura. La no asistencia a las prácticas o la no entrega de las memorias en la fechas establecidas por el profesor implicará que el estudiante supspenda la asignatura. Se valorará positivamente la entrega de actividades propuestas por el profesor. 5.0%
Prácticas de laboratorio/campo/uso de herramientas TIC Prácticas de laboratorio/ordenador Prácticas de laboratorio/ordenador 10.0%
El sistema de calificación se regirá por lo establecido en el RD 1125/2003 de 5 de septiembre por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en la titulaciones universitarias de carácter oficial
INFORMACIÓN DETALLADA:

Para la evaluación de la asignatura en la primera convocatoria ordinaria del curso se utilizará el procedimiento de evaluación global, donde el elemento fundamental consiste en un examen escrito (80% de la calificación final de la asignatura), si bien se tendrán en cuenta otros criterios de evaluación tales como la asistencia y participación en clase, informes de prácticas de laboratorio y entrega de actividades propuestas por el profesor con los pesos establecidos en la tabla anterior.

Para las convocatorias extraordinarias se utilizará el procedimiento de evaluación de prueba única: el examen escrito en la fecha programada por la EPS.

El examen escrito constará de problemas y ejercicios de tipo práctico, pudiendo incluir cuestiones breves de tipo teórico con un peso no superior al 35 % de la nota, es necesario que el alumno adquiera una calificación mínima de cinco puntos sobre diez para poder aprobar la asignatura.

La asignatura se aprueba o se suspende en su totalidad en cada convocatoria. 

Mediante el examen se evaluarán la comepencias CEM2 y CT2 así como los resultados de aprendizaje 19, 20, 21, 22, y 24.

La competencia CT4 y el resultado 24 serán evaluados a trevés de la entrega y correción de las memorias de prácticas.

8. DOCUMENTACIÓN / BIBLIOGRAFÍA
ESPECÍFICA O BÁSICA:
  • Selección de materiales en el diseño de máquinas. Edición: -. Autor: Riba Romeva, Carles. Editorial: Barcelona : Universidad Politécnica de Cataluña, 2008  (C. Biblioteca)
  • Mecánica de materiales. Edición: 2º ed. Autor: Beer, Ferdinand P.. Editorial: Santafé de Bogotá [etc.]: McGraw-Hill, 1993  (C. Biblioteca)
  • Diseño en ingeniería mecánica de Shigley. Edición: 8ª ed.. Autor: Budynas, Richard G.. Editorial: México [etc.] : McGraw-Hill, 2008.  (C. Biblioteca)
  • Diseño en Ingeniería mecánica. Edición: 6ª ed. Autor: Shigley, Joseph Edward. Editorial: Mexico [etc.]: McGraw Hill, 2002  (C. Biblioteca)
  • Diseño en ingeniería mecánica de Shigley . Edición: -. Autor: Budynas, Richard G.. Editorial: México [etc.] : McGraw-Hill, 2008.  (C. Biblioteca)
GENERAL Y COMPLEMENTARIA:
  • Diseño de maquinas. Edición: -. Autor: Norton, Robert L.. Editorial: México: Prentice Hall, 1999  (C. Biblioteca)
  • Análisis de fatiga en máquinas. Edición: -. Autor: Avilés, Rafael. Editorial: Madrid : Thomson, 2005.  (C. Biblioteca)
  • Elementos de máquinas. Edición: -. Autor: Decker, Karl-Heinz. Editorial: Bilbao: Urmo, 1980  (C. Biblioteca)
9. CRONOGRAMA (segundo cuatrimestre)
Semana A1 - Clases expositivas en gran grupo A2R - Clases en pequeño grupo A3 - Tutorías colectivas/individuales Trabajo autónomo Observaciones
Nº 1
28 ene - 3 feb 2019
3.00.00.0 6.0 Temas 1 y 2 
Nº 2
4 - 10 feb 2019
3.00.00.0 6.0 Tema 2 
Nº 3
11 - 17 feb 2019
3.01.01.0 6.0 Tema 3 Práctica 1 
Nº 4
18 - 24 feb 2019
3.01.00.0 6.0 Tema 3 Práctica 1 
Nº 5
25 feb - 3 mar 2019
3.01.01.0 6.0 Tema 3 Práctica 2 
Nº 6
4 - 10 mar 2019
3.01.00.0 6.0 Tema 3 Práctica 2 
Nº 7
11 - 17 mar 2019
3.01.00.0 6.0 Tema 4 Práctica 3 
Nº 8
18 - 24 mar 2019
3.01.00.0 6.0 Tema 4 Práctica 3 
Nº 9
25 - 31 mar 2019
3.01.00.0 6.0 Tema 4 Práctica 4 
Nº 10
1 - 7 abr 2019
3.01.01.0 6.0 Tema 5 Práctica 4 
Nº 11
8 - 14 abr 2019
3.00.00.0 6.0 Tema 5  
Período no docente: 15 - 21 abr 2019
Nº 12
22 - 28 abr 2019
3.01.00.0 6.0 Tema 5 Práctica 5 
Nº 13
29 abr - 5 may 2019
3.01.01.0 6.0 Tema 5 Práctica 5 
Nº 14
6 - 12 may 2019
3.00.01.0 6.0 Temas 6 y 7 
Nº 15
13 - 17 may 2019
3.00.00.0 6.0 Tema 8 y 9 
Total Horas 45.0 10.0 5.0 90.0