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UANL - FIME Aleaciones Aeroespaciales 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: Aleaciones Aeroespaciales Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 0 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: (X) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura (X) Formación básica profesional ( ) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 3 Fecha de elaboración: Fecha de la última actualización: 25/07/2017 Responsables del diseño: Dra. Adriana Salas Zamarripa Dr. Luis Arturo Reyes Osorio Dr. Jacobo Hernández Presentación: El desarrollo e innovación de materiales aeroespaciales está en continuo movimiento para así poder mantenerse y cumplir las altas expectativas requeridas por este sector del transporte. La evolución de aeronaves, naves espaciales, motores, tren de aterrizaje, etc., siguen impactando de forma positiva a las operaciones del transporte aéreo, y esta a su vez se basa en el desarrollo de nuevos materiales y procesos de fabricación. Las aleaciones metálicas utilizadas en la fabricación de las aeronaves y sus motores siguen representadas un 50% o más del peso total de la aeronave. Las aleaciones que se utilizan son: aluminio, titanio, aceros de ultra alta resistencia, superaleaciones, las cuales son parte de este programa educativo. Adicionalmente, las nuevas tendencias en el desarrollo de materiales de base metálicas también serán discutidas dentro de


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este programa. Estas mejoras en las propiedades de los materiales ayudaran a mejorar el rendimiento y las operaciones de las aeronaves modernas. Las unidades de que comprende el programa son: (1) Introducción a las Aleaciones Aeroespaciales, (2) Aleaciones de Aluminio, (3) Aleaciones de Titanio, (4) Aceros Aeroespaciales, (5) Superaleaciones y (6) Tendencias en Aleaciones Aeroespaciales.

Propósito: La finalidad de esta unidad de aprendizaje es analizar la selección de materiales utilizada en la fabricación de aeronave, así como el

razonamiento de las causas por las cuales estas aleaciones siguen siendo de vital importancia para la industria aeroespacial.

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:

• Aplicar 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 • Utilizar un segundo idioma, preferentemente el inglés, con claridad y corrección para comunicarse en contextos cotidianos, académicos,

profesionales y científicos • Elaborar propuestas académicas y profesionales inter, multi y transdisciplinarias de acuerdo a las mejores prácticas mundiales para

fomentar y consolidar el trabajo colaborativo. Competencias personales y de interacción social

• Intervenir frente a los retos de la sociedad contemporánea en lo local y global con actitud crítica y compromiso humano, académico y profesional para contribuir a consolidar el bienestar general y el desarrollo sustentable.


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Competencias integradoras

• Construir 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:

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.


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Representación gráfica


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Unidad temática 1: Introducción a las Aleaciones Aeroespaciales. Competencias particulares: Diferenciar la interrelación que existe entre los diferentes factores que determinan la selección del material a utilizar en la fabricación de una aeronave, tales el costo, el desempeño, condiciones de servicio, factores ambientales y propiedades

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Identificar los sistemas estáticos que involucren un análisis de fuerzas en 3D y así determinar, mediante el equilibrio de fuerzas, las fuerzas involucradas para su aplicación en problemas de ingeniería donde esto sea requerido para un diseño y/o un análisis.

Síntesis de conceptos básicos de la estática.

Síntesis de conceptos básicos de la estática: -Organización. -Contenido de la síntesis. -Problemas resueltos correctamente.

Definirá los conceptos básicos relacionados a la estática y las leyes de Newton, mediante una síntesis, y al mismo tiempo resolverá problemas, de equilibrio estático, y los adjuntará a la síntesis.

-Conceptos básicos de estática. -Equilibrio de fuerzas en el espacio.

-Aula. -Biblioteca. -Apuntes. -Libros. -Internet. -Calculadora científica.


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Unidad temática 2: Aleaciones de Aluminio. Competencias particulares: Analizar las ventajas y desventajas del uso de aleaciones de aluminio en la industria aeroespacial en comparación con otros materiales.


Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Identificar las ventajas y desventajas de usar aleaciones y aplicaciones de aluminio.

Síntesis de conceptos básicos de aleación de aluminio.

Síntesis de conceptos básicos de composición química y propiedades de aluminio.

Definirá los conceptos básicos relacionados con: -Los beneficios del aluminio. - Designaciones de aleaciones de aluminio. Denominaciones de temple de aluminio. - Designaciones de los Tempers Endurecidos por -H. - Tempers de tratamiento térmico. - Límites de composición química de las aleaciones de aluminio

- Conceptos básicos de la aleación de aluminio.

-Aula. -Biblioteca. -Libros. -Internet.


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Unidad temática 3: Aleaciones de Titanio Competencias particulares: Definir las propiedades generales del titanio y sus aleaciones y establecer las características, ventajas y debilidades de las diferentes aleaciones de titanio.




Identificar las ventajas y desventajas del uso de aleaciones y aplicaciones de titanio.

Síntesis de conceptos básicos de aleación de titanio.

Síntesis de conceptos básicos de:

-Estructura y propiedades de las aleaciones de titanio y titanio. -Composición Química y Propiedades de las Aleaciones de Titanio.

Definirá los conceptos básicos relacionados con: - Estructura cristalina. - Clasificación de las aleaciones de titanio. - Fabricación de aleaciones de titanio.

Conceptos básicos de aleaciones de Titanio.



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Unidad temática 4: Aceros Aeroespaciales Competencias particulares: Definir los diferentes aceros que son usados en la industria aeroespacial y analizar sus propiedades por las cuales aún son atractivos en algunas aplicaciones aeronáuticas.




Identificar las ventajas y desventajas del uso de aceros aeroespaciales.

Síntesis de conceptos básicos de aceros aeroespaciales.

Síntesis de conceptos básicos de: - La importancia de los materiales aeroespaciales - Requisitos de materiales para el sector aeroespacial. - Selección de materiales para el sector aeroespacial.

Definirá los conceptos básicos relacionados con: - Principios básicos del acero - Acero de baja aleación de bajo contenido de carbono - Acero maraging.

Conceptos básicos de aceros aeroespaciales



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Unidad temática 5: Superaleaciones Competencias particulares: Investigar la estructura, características, propiedades y limitantes de las Superaleaciones que las hacen únicas para su uso a elevadas temperaturas.




Identificar las ventajas y desventajas de usar superaleaciones.

Síntesis de conceptos básicos de superaleaciones.

Síntesis de conceptos básicos de: - Superaleaciones a base de níquel - Superaleaciones de hierro-níquel. Superaleaciones de cobalto.

Definirá los conceptos básicos relacionados con: - Principios básicos de superaleaciones y aplicaciones.

Conceptos básicos de superaleaciones.



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Unidad temática 6: Tendencias en Aleaciones Aeroespaciales Competencias particulares: Investigar acerca el futuro de las aleaciones metálicas en el desarrollo de nuevas aeronaves.




Identificar los materiales en el desarrollo de nuevas aeronaves.

Síntesis de avances en materiales aeroespaciales.

Síntesis de conceptos básicos de: - La importancia de los materiales aeroespaciales "nueva generación" en aviones.

Definirá los conceptos básicos relacionados con: - Principios básicos de nanotubo, grafeno, materiales de memoria de forma.

Conceptos básicos de la nueva generación de materiales.



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Evaluación integral de procesos y productos (ponderación /evaluación sumativa) Evidencia Ponderación Síntesis de conceptos básicos de la ciencia de materiales 3% Línea del tiempo de la aviación y sus materiales de fabricación 3% Descripción del funcionamiento y materiales utilizados en las partes principales de una aeronave y su motor

3%

Examen de medio curso 25% Comparativo de las ventajas y desventajas de las aleaciones metalizadas utilizadas en la estructura de la aeronave

3%

Comparativo de las ventajas y desventajas de las aleaciones metalizadas utilizados en los motores.

3%

Examen ordinario 35% Producto integrador de aprendizaje: Producto integrador 25 %

Proyecto escrito y presentación oral de la selección y desarrollo de aleaciones metálicas (Aluminio, Titanio, Superaleaciones y Aceros) en la industria aeroespacial.

Fuentes de apoyo y consulta:

& Libro: Light Alloys From Traditional Alloys to Nanocrystals Autor: I. J. Polmear

Editorial: Elsevier Butterworth-Heinemann


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& Libro: Materials Science and Engineering: An Introduction Autor: William D. Callister, Jr. Editorial: John Wiley & Sons, Inc.

& Libro: Aerospace Materials (Graduate Student Series in Materials Science and Engineering) Autor: Brian Cantor, H Assender, and P. Grant

Editorial: Institute of Physics Publishing

& Libro: The Superalloys Fundamentals and Applications

Autor: Roger C. Reed Editorial: Cambridge University Press

o Tema: Aluminio y sus aleaciones Liga: http://aluminium.matter.org.uk/content/html/eng/default.asp?catid=&pageid=1 Fecha última revisión: 2010. Perfil del docente:

Se recomienda un docente con grado de Maestría o superior, de preferencia en el área de Ingeniería Materiales o Mecánica, con experiencia en proyectos de aplicación ingenieril y con manejo fluido del idioma inglés. Ficha bibliográfica del profesor: El Dr. Jacobo Hernández obtuvo el grado PhD en Metalurgia por la Universidad de Quebec en Canadá. Tiene experiencia en áreas de Investigación y Desarrollo en industria automotriz, así como en proyectos tecnológicos en diversas industrias metalmecánicas. El Dr. Hernández es Nivel 1 del Sistema Nacional de Investigadores y tiene el perfil deseable PRODEP. Los proyectos de investigación que maneja actualmente se relacionan a nuevas metodologías de medir esfuerzos residuales en productos metálicos y desarrollo de aleaciones para alta temperatura en la industria automotriz.


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El Dr. Luis Arturo Reyes Osorio obtuvo el título de Ingeniero Mecánico Administrador en la Universidad Autónoma de Nuevo León, al igual que los grados de Maestro en Ciencias de la Ingeniería con Especialidad en Materiales y Doctor en Ingeniería de Materiales. Su experiencia profesional radica en el estudio de procesos de unión, desarrollo de recubrimientos, fundición de aleaciones noferrosas y modelación de procesos mecánicos. Participa en el posgrado en Ingeniería Aeronáutica y colabora en la Maestría en Manufactura de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Es líder del cuerpo académico en Ciencias de la Ingeniería Automotriz. Ha dirigido 3 tesis de licenciatura, 3 de maestría y 1 tesis de doctorado, cuentacon 7 artículos indexados, así mismo ha participado en congresos nacionales e internacionales. Actualmente es Investigador Nacional nivel candidato. La Dra. Adriana Salas Zamarripa es egresada de la carrera de Ingeniero Mecánico Administrador por la Universidad Autónoma de Nuevo León, posteriormente realizó sus estudios de Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales en esta misma institución. Posteriormente, realizó su Doctorado en la Universidad de Sheffield en el departamento de Ingeniería Mecánica. Dentro de su formación profesional, cuenta con experiencia tanto en el ramo industrial (Cigarrera La Moderna) como en el académico (FIME y CEU). Ha participado en diversos congresos Nacionales e Internacionales y cuenta con publicaciones en extenso y revistas indexadas en los ramos de soldadura, simulación por elemento finito y fatiga mecánica. Ha participado en diversos proyectos de investigación y desarrollo, con empresas tales como, TERNIUM, SISAMEX, CEM MEX, KATCON, FRISA, entre otras. Pertenece al SNI actualmente en nivel Candidato y cuanta con el Perfil Deseable PROMEP.


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JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO Dra. Bárbara Bermúdez Reyes Dr. Luis Arturo Reyes Osorio

COORDINACIÓN GENERAL SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA ACADEMICA DE AERONÁUTICA Dr. Arnulfo Treviño Cubero Dr. Ulises Matías García Pérez


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CONTROL DE CAMBIOS Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha 9 Nada El Dr. Hernández es

Nivel 1 del Sistema Nacional de Investigadores y tiene el perfil deseable PRODEP.

Se actualiza información relevante del profesor.

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5-9 Nada Se llenan las tablas (ver tablas)

Se llena información faltante (ver tablas)

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