Información detallada de curso |
Primer semestre 2017
Abr 24, 2024 |
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| Código y Nombre de la Asignatura: IME 4224 - ANALISIS DE FALLA |
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División Académica:
División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto. Ingeniería Mecánica Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 3.000 Horas de Teoría 0.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría Con base en el análisis del ciclo de vida de los productos, se ubica el rol y la importancia del análisis de la falla, para luego identificar y caracterizar las fallas por deformación, por desgaste, por corrosión y por fractura, como soporte para predecir los mecanismos a que se puede acudir para su prevención y para la aplicación eficaz de los pasos metodológicos conducentes a la identificación de la causa raíz de las mismas. 3. JUSTIFICACIÓN Todas las estructuras creadas por el hombre son susceptibles de fallar por causas que, de conocerse, ayudarían a mejorar el ciclo de vida de las mismas, bajando sus costos, mejorando su seguridad o confiabilidad y, con mucha frecuencia, ayudando a establecer responsabilidades en el marco de conflictos de tipo legal. El ingeniero mecánico es, básicamente, además de responsable de su mantenimiento, un diseñador de máquinas y estructuras; por lo que, sin exageración, puede decirse que es el profesional de la ingeniería a quien el análisis e identificación de las causas que llevan a la falla es de la máxima utilidad para mejorar sus competencias. 4. OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES Aplicar las técnicas analíticas apropiadas con la secuencia apropiada para la identificación del mecanismo, el modo y la causa última o raíz de una falla en un componente mecánico, así como proponer consecuentemente las medidas preventivas adecuadas para evitar su repetición. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Explicar el alcance de los conceptos de “falla” y de “análisis de falla” 2. Identificar las etapas o instancias en la vida de un componente en las que es posible encontrar la causa raíz o última de una falla. 3. Valorar la importancia del análisis de la falla de un componente o sistema en el marco del diseño de ingeniería. 4. Identificar y explicar los pasos metodológicos mínimos requeridos en el análisis de una falla. 5. Reconocer los defectos o fallos asociados a los procesos de manufactura que pueden causar la falla de un componente dado. 6. Reconocer los diferentes tipos de desgaste y analizar los mecanismos que los producen. 7. Reconocer las causas que llevan a las falla por deformación y analizar los métodos para su control o prevención. 8. Comprender los mecanismos de la corrosión electroquímica y aplicarlos para prevenir las fallas por corrosión. 9. Caracterizar los diferentes tipos de tensiones residuales, estimar su magnitud y valorar su efecto en la falla de componentes mecánicos. 10. Diferenciar entre los mecanismos de fractura de tipo mecánico y los inducidos por el ambiente y/o por corrosión 11. Identificar y analizar los modos y mecanismos de fractura en una falla de tipo mecánico. 12. Caracterizar macro y microscópicamente las superficies de fractura resultantes de una falla. 13. Identificar el origen o punto de inicio de una fractura con base en el análisis de las marcas de fractura. 14. Caracterizar las fracturas según el estado del material en que ocurren y el tipo de carga o esfuerzo predominante que las causan. 15. Aplicar coherentemente la metalografía macro y/o microscópica al análisis de falla. 16. Aplicar eficazmente los equipos de laboratorio al análisis de los diferentes tipos de fallas.. 17. Elaborar y sustentar informes técnicos relativos al análisis de una falla determinada. 5. METODOLOGÍA El profesor y los estudiantes presentarán en forma magistral una síntesis de las características de los diferentes tipos de fallas, como base para el estudio de un caso de falla propuesto por cada estudiante - para cuyo análisis debe ser necesaria la aplicación de herramientas de laboratorio – el cual debe culminar con un informe final sustentable, previa presentación y discusión de informes parciales de avance. 6. MEDIOS Básicamente en el curso se utilizarán: Tablero, marcadores, página web, retroproyector, videobeam, equipos y herramientas de laboratorio. 7 CONTENIDO 7.1 Introducción El concepto de “falla”, de “análisis de fallas” y “modos de falla” El rol del análisis dentro del ciclo de vida de un producto El proceso del análisis de una falla Tipos de fallas, según la causa raíz que las producen 7.2 Fuentes de Causas que Producen Fallas 7.2.1 Etapas en el ciclo de vida de un componente 7.2.2 Causas de falla que se pueden originar en cada etapa 7.3 Caracterización y Prevención de Fallas por Deformación o Distorsión 7.3.1 Tipos de Fallas por Distorsión Transitorias Permanentes Fluencia Creep Pandeo 7.4 Caracterización y Prevención de Fallas por Fractura 7.4.1 Fundamentos de la Mecánica de Fractura 7.4.2 Mecanismos de fractura Deslizamiento o fractura dúctil Clivaje o fractura frágil Fractura intergranular Fractura asistida por el ambiente Fatiga 7.4.3 Sistemas de Esfuerzos en Fracturas Dúctiles y Frágiles Bajo Cargas Monotónicas. Cargas de tracción Cargas de compresión Cargas de torsión Cargas de flexión 7.4.4 Fractografía Su importancia en el análisis de fallas Macroscópica Microscópica Instrumentos de observación Características macro y microscópicas de diferentes mecanismos de fractura 7.4.5 Metalografía Su importancia en el análisis de falla Macroscópica y microscópica óptica Microscopía electrónica de barrido 7.4.6 Tensiones Residuales De origen térmico Por cambios de fase Por deformaciones plásticas no uniformes Efectos químicos sobre las tensiones residuales EXAMEN PARCIAL 7.5 Caracterización y Prevención de Fallas por Desgaste Desgaste abrasivo Desgaste adhesivo Desgaste por frotación Desgaste por fatiga superficial o por esfuerzos de contacto 7.6 Caracterización y Prevención de Fallas por Corrosión Ciclo de vida de los metales Naturaleza básica de la corrosión Corrosión galvánica Corrosión uniforme Corrosión por cráter Corrosión por picaduras Corrosión bajo tensión o esfuerzo Corrosión intergranular Corrosión selectiva Corrosión biológica o por bacterias Cavitación Erosión Frotación Fatiga con corrosión Corrosión por metales líquidos 7.7 Caracterización y Prevención de Fallas a Altas Temperaturas Creep o termofluencia Fatiga a altas Temperaturas Fatiga térmica Oxidación Cementación 7.8 Estudio de Casos 8. EVALUACION FECHAS rom. exposiciones, tareas e informes de avance: 15% Un examen parcial:25% Un examen final integral o acumulativo 25% Informe técnico del análisis de un caso: 25% Sustentación del informe final: 10% 9. BIBLIOGRAFIA 1. Brooks Charlie and Choudhury Ashok. Metallurgical Failure Analysis,Mc Graw Hill, USA, 1993. 2.BUDINSKI, KENNETH AND MICHAEL Engineering Materials, Properties and Selection. Sixth Edition. Prentice Hall 2th Columbus Ohio, 2002. 3. Collins, Jack A. Faillure of Materials in Mechanical Desing, Willey Interscience, 2a Edition, USA,1993. 4. HERNADEZ Y ESPEJO. Mecánica de Fractura y Análisis de Falla, UN, 1ª edición, Bogotá, 2002. 5. Hertzbererg Richard W Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Manterials,J Wiley,4th Edition,USA 1995. 5. Mangonon, Pat. CIENCIA DE MATERIALES, SELECCIÓN y DISEÑO. Prentice Hall, 1a edición, México 2001. 6. Wulpi, Donald Understanding How Components Fail ASM Metals Park Ohio,1993. Revistas Engineering Failure Analysis Materials Performanc |
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