Ir a Contenido Principal

AURORA - Sistema de Información Académico

 

AYUDA | SALIR

Información detallada de curso

 

Primer semestre 2019
Abr 20, 2024
Imagen transparente
1. IDENTIFICACION DEL CURSO

Código y Nombre de la Asignatura: IME 8365 - INGENIERIA DE POLIMEROS
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


Basado en los principios de la química y de la física se identifican, conceptualizan describen, clasifican y analizan las características estructurales y propiedades fundamentales de los materiales poliméricos, la movilidad de sus cadenas, y la formulación para conseguir aleaciones de interes general. Se describen los materiales compuestos y plásticos reforzados y sus usos y los principios del deterioro de los materiales poliméricos y la forma de controlar ese deterioro. Por último se describen los criterios de selección de materiales poliméricos.


3. JUSTIFICACIÓN

La actividad ingenieril lleva implícita, además de los procesos de cálculo, planeación, control, etc. el empleo de materiales poliméricos con el objeto de desarrollar formas de utilización económica de los mismos y las fuerzas de la naturaleza para el beneficio de la humanidad, para permitir al ingeniero desempeñar su labor en forma eficiente. Por consiguiente el ingeniero debe conocer los fundamentos de la ciencia de ingeniería de polímeros, para que pueda seleccionarlos, reemplazar unos por otros o modificarlos a fin de que cumplan, técnica y económicamente, con las condiciones de servicio fijadas por el diseño.


4. OBJETIVOS

4.1 Objetivos generales

Describir, clasificar y designar con arreglo a normas nacionales e internacionales los materiales poliméricos en términos de sus estructuras internas, sus propiedades, usos y limitaciones, con el fin de utilizar criterios técnico económicos de selección de los mismos.

4.2 Objetivos específicos

1 Explicar el origen y las tendencias de usos de materiales poliméricos.

2 Valorar el objetivo de estudio de la asignatura siendo receptivos, respondiendo e involucrándose en las actividades pedagógicas para destacar la importancia de la asignatura en el contexto general de los estudios de ingeniería Mecánica.
3. Aplicar los fundamentos de la química y las matemáticas para la comprensión y explicación de la naturaleza de los materiales poliméricos, así como para su selección y uso.
4 Describir los efectos de la temperatura, de las cargas y del medio sobre las propiedades de los materiales poliméricos.
5 Clasificar los diferentes materiales poliméricos según su composición química, tipo de enlace, estructura y propiedades.
6. Interpretar resultados de ensayos de caracterización mecánica y química en materiales poliméricos así como el cálculo de las propiedades derivadas de estos.
7. Identificar las bases que soportan el funcionamiento del enlace molécular.
8. Utilizar las bases de datos de la Biblioteca Uninorte para elaborar síntesis de artículos científicos relacionados con el tema de los plásticos de ingeniería.
9 Designar los polímeros con arreglo a la D 4000 de la ASTM. Y conocer las especificaciones de pruebas y ensayos: ASTM, ISO, SI.
10. Describir la estructura de los polímeros y justificar sus propiedades y aplicaciones.
11. Describir la caracterización de los polímeros mediante ensayos de calorimetría diferencial de barrido, espectroscopia infrarroja, Resonancia magnética nuclear y cromatografía por exclusión de tamaño
12. Utilizar criterios técnicos y económicos de selección de polímeros para el diseño concurrente.

5. METODOLOGIA

- Desarrollo de clases magistrales donde se expondrán y se debatirán los conceptos básicos de la Ciencia de los Materiales poliméricos. Elaboración de resúmenes, por parte de los estudiantes, de temas explicados con anterioridad, de preguntas y problemas planteados por el profesor, a través de talleres, tareas o lecturas guiadas.
- Solución análisis y comentarios de ejercicios seleccionados del texto guía por parte del profesor. Resolución, por parte de los estudiantes, de preguntas y problemas pertinentes planteados por el profesor.


6. MEDIOS

- Medios corrientes de clase , ayudas audiovisuales catálogo WEB de la asignatura, revistas y bases de datos disponibles, materiales y equipos de laboratorio de materiales: equipos para ensayos mecánicos, microscópios óptico y electrónico, analisador de imágenes.



7. CONTENIDO

1. INTRODUCCION A LOS POLIMEROS

1.1 DURACIÓN
1.2 TEMAS
1.2.1 Evolución histórica. Plasticos naturales:Asta,Goma laca,Gutapercha,Caucho, Celuloide.
1.2.2 Los primeros plásticos sintéticos.
1.2.3 Polímeros avanzados. Nuevos desarrollos. Aplicaciones más importantes.
1.2.4 Estado actual de la industria de los plásticos...
1.2.5 Los condicionantes éticos, técnicos y económicos del desarrollo de los polímeros.
1.2.6 Organizaciones de homologación para las especificaciones de pruebas y ensayos: ASTM, ISO, SI.
1.2.7 Solución de preguntas.

2. LA INDUSTRIA DEL PLASTICO Y EL AMBIENTE.
2.1 Evolución, breve reseña histórica.
2.2 Desarrollo y ambiente. Legislación: Regulaciones del estado sobre el contenido reciclado de recipientes y embases.
2.3. Reciclado de los plásticos: Contenedores urbanos, código de identificación, recogida, clasificación, clasificación automática, materiales mezclados y cortados.
2.4. Reciclado de automóviles.
2.5. Recliclado químico.
2.6 Eliminación por incineración o degradación: ventajas, inconvenientes.
2.7 Plasticos degradables.


3. SINTESIS DE POLIMEROS.

3.1 DURACIÓN
3.2 TEMAS
3.3 Reacciones de polimerización: estructura de enlace covalente (molécula activada/no activada).
3.4 Polimerización por adición: etapas, problema ejemplo, peso mol promedio en termoplásticos, funcionalidad, estructura de polímeros lineales, polímeros de vinilo y vinilideno, homopolímeros y copolímeros.
3.5 Polimerización por condensación: reticular y por etapas.
3.6 Polimerización vinílica.
3.7 Métodos industriales de polimerización.
3.8 Resumen


4. LA MATRIZ POLIMÉRICA. Características Estructurales.

4.1 TEMAS

4.2 Arquitectura de las cadenas poliméricas. asimetría, simetría, estereoisomeria en termoplasticos, ramificaciones.
4.3 El estado sólido. Cristalinidad: factores que influyen en la cristalinidad de un polímero.
4.4 Cristalización a partir de una disolución, de un fundido.

4.5 Flexibilidad y movilidad (rotación,etc.) de las cadenas poliméricas.

4.6 Clasificación física de los polímeros.

4.7 Transiciones térmicas en los polímeros: la fusión, la transición vítrea, relajaciones secundarias.

4.8 Sintesis del temario.

5. DEFORMACION Y ENDURECIMIENTO EN MATERIALES PLASTICOS

5.1. DURACIÓN.
5.2. TEMAS
5.3. Mecanismos de deformación en termoplásticos.
5.4. Endurecimiento en termoplásticos.
5.5. Debido al peso mol promedio de las cadenas.
5.6. Debido a la cristalinidad.
5.7. Debido a la introducción de grupos atómicos laterales en la cadena principal.
5.8. Debido a enlaces con átomos altamente polares.
5.9. Debido a la introducción de átomos de oxigeno y nitrógeno en la cadena principal.
5.10.Debido a la introducción de anillos fenileno.
5.11.Endurecimiento en los plásticos termoestables.
5.12.Efecto de la temperatura en la resistencia de los materiales plásticos.

6. CARACTERIZACION FISICA Y QUIMICA DE POLIMEROS

6.1. DURACIÓN.
6.2. TEMAS
6.3. Medidas del índice de cristalinidad.
6.4. Medida de la densidad.
6.5. Técnicas de Difracción de rayos X (Wide Angle X-Ray Difraction).
6.6. Calorimetria diferencial de barrido (Differential Scanning Calorimetry, DSC).
6.7. Cromatografía para medir el peso molecular.
6.8. Espectroscopia de masa.
6.9. Resonancia magnética.
6.10. Espectroscopia infrarroja.
6.11. Microscopia electrónica de barrido (Scanning Electronic Microscope).


7. PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS QUE SE UTILIZAN EN EL DISEÑO.

7.1. DURACIÓN.
7.2. TEMAS.
7.2.1. Organizaciones de homologación:ASTM, ISO, SI (I Propiedades mecánicas, II Propiedades físicas, III Propiedades ambientales y IV Propiedades deteriorativas).
7.2.2. Propiedades mecánicas.
7.2.3. Esfuerzo y deformación, los módulos de cizalla de compresibilidad y el coeficiente de Poisson.
7.2.4. Viscosida: ley de Newton, viscoelasticidad lineal y no lineal.
7.2.5. Variables que afectan al comportamiento mecánico de un polímero (temperatura,tiempo.).
7.2.6. Principio de superposición tiempo -temperatura.
7.2.7. Descripción fenomenológica de la viscoelasticidad(ejemplo).
7.2.8. Propiedaes mecánicas a altas deformaciones (zona no lineal), curvas esfuerzo-deformación, influencia de las condiciones de experimentación(temperatura y velocidad de aplicación de la carga).
7.2.9. Propiedades mecánicas de los polímeros semicristalinos.
7.2.10. Propiedades térmicas, eléctricas y ópticas.
7.2.11. Los polímeros conductores: el poliacetileno.
7.2.12. Los polímeros de cristal líquido: Nemático, Esméticos y Colestéricos.
7.2.13. Efectos electro-ópticos, ejemplos de dispositivos.
7.2.14. Efecto termo-óptico de los cristales colestéricos.
7.2.15. Resumen.
7.2.16. Glosario.
7.2.17. Cuestiones a resolver.


8. PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS REFORZADOS Y DE LOS MATERIALES COMPUESTOS.

8.1 DURACIÓN.
8.2 TEMAS.
8.3 Introducción.
8.4 Resinas termoestables para materiales compuestos.
8.5 Fibras de refuerzo.
8.6 Tipologia de las fibras.
8.7 Interfase fibra-matriz.
8.8 Caracterización física y mecánuica de materiales compuestos.
8.9 Propiedades de los plásticos reforzados con fibras.
8.10 Materiales polimericos laminados.
8.11 Orientación de las fibras
8.12 Códigos para laminados.

9. MECANIZADO Y ACABADO DE MATERIALES PLASTICOS.

9.1. DURACIÓN.
9.2. TEMAS.
9.3. Introducción.
9.4. Aserrado.
9.5. Limado.
9.6. Taladrado.
9.7. Troquelado y estampación.
9.8. Torneado y fresado.
9.9. Corte con láser.
9.10. Corte hidrodinámico.
9.11. Desbastado y pulido.


10. DISEÑANDO CON PLÁSTICOS Y PLÁSTICOS REFORZADOS.

10.1. DURACIÓN.
10.2. TEMAS.
10.3. Metodologias de selección de materiales poliméricos.
10.4. Diseño con plásticos reforzados con fibras contínuas y materiales de ingeniería compuestos.
10.5. Selección de plásticos.
10.6. Guía para la selección de plásticos.
10.7. Selección de matrices para plásticos reforzados/ materiales compuestos.
10.8. Metología de selección de materiales compuestos reforzados con plásticos.
10.9. Cuestiones a resolver.


11. DEFORMACIÓN Y FALLO DE LOS POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS.

11.1. DURACIÓN.
11.2. TEMAS.
11.2.1 Modos de fractura de los materiales poliméricos.
11.2.2 Fractura frágil.
11.2.3 Fractura dúctil.
11.2.4 Degradación química de los polímeros.
11.2.5 Degradación y daño por por radiaciones electromagnéticas.
11.2.6 Principios de análisis de falla en materiales poliméricos.


12. CONSIDERACIONES DE DISEÑO

12.1. DURACIÓN.
12.2. TEMAS
12.2.1 Introducción.
12.2.2 Los materiales: el ambiente, las características eléctricas y químicas, los fatores mecánicos, los factores económicos.
12.2.3 El aspecto, las limitaciones de diseño.
12.2.4 Consideraciones de producción: las técnicas de fabricación, las tolerancias dimensionales, diseño de moldes.
12.2.5 Las pruebas de comportamiento.


13. ADHESIVOS.

13.1. DURACIÓN.
13.2. TEMAS
13.2.1 Humectación y espesamiento.
13.2.2 Adherencia y cohesión.
13.2.3 Modos de fallo.
13.2.4 Ventajas e inconvenientes.
13.2.5 Modelos de adherencia.
13.2.6.Tipos de adhesivos.
13.2.7 Propiedades de los adhesivos.
13.2.8 Diseño y evaluación de las uniones adhesivas.

14. SILICONAS Y OTROS POLIMEROS RESISTENTES AL CALOR.

14.1. Introducción. Orígenes, naturaleza química de los enlaces.

14.2. Preparación: Método Gridnard, Proceso directo, método de adición de olefinas, método de condensación de sodio.
14.3. Método general de preparación y propiedades de las siliconas: siliconas fluidas (preparación,propiedades y aplicaciones).
14.4. Resinas de siliconas (preparación,propiedades y aplicaciones).
14.5. Elastómeros de silicona (preparación,propiedades y aplicaciones).


8. CONTENIDO POR CATEGORIAS

CATEGORIA Y PORCENTAJE
Matemáticas y Ciencias Básicas 40%
Ciencias de Ingeniería 50%
Diseño de Ingeniería
Humanidades y Ciencias Sociales
Otras 10%


9. DESARROLLO ESTUDIANTIL

9.1 Trabajos y Proyectos

9.2 Trabajos sobre materiales y procesos aplicables a la industria del plástico.


10. EVALUACION

Evaluación, Porcentaje y Objetivos
Parcial I + Exposiciones 30%
Parcial II + Exposiciones 40%
Quices + tareas,exposiciones 30%



11. BIBLIOGRAFIA

1. Pat L. Mangonon. CIENCIA DE MATERIALES, SELECCIÓN Y DISEÑO. Prentice Hall. 2004.
2. Richardson & Lockensgard. INDUSTRIA DEL PLASTICO. Plástico Industrial. 2004.
3. Askeland, Donald R. Ciencia e ingeniería de los materiales, Cuarta edición, Iberoamericana, México, 2004. International Thomson Editores. TEXTO GUIA.
4. Shackelford James S, Introducción a la Ciencia de Materiales para Ingenieros. 6° Edición. Edit. PHH Prentice Hall.
5. Smith William F. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales, Segunda edición, Mc Graw-Hill, Madrid, 2004.
6. William D. Callister, Jr. -Materials Science and engineering an introduction-. Fourth Edition. Edit. Wiley.
7. Flinn, Richard A. / Trojan, Paul K. Materiales de Ingeniería y sus aplicaciones, Tercera Edición, Mc Graw-Hill, Bogotá 1989.
8. Thornton, Peter A. / Colangelo Vito J. Ciencia de materiales para ingeniería, Prentice - Hall Hispanoamericana S.A. México, 1987.
9. Van Vlack, Lawrence. materiales para ingeniería, Cesca, México 1983.
10. Kenneth. G. Budinski And Michael K Budinski. - Engineering Materials Properties and Selection. Sixth Edition. Prentice Hall.
11. Schaffer., Saxena., Antolovich., Sanders., Warner . -Ciencia y diseño de materiales para Ingeniería, Segunda edición en ingles, Primera edición en español. Compañía Editorial Continental ( Grupo K-T-DRA LTDA.)

Regresar a Anterior Nueva búsqueda
Imagen transparente
Versión: 8.7.2 [BSC: 8.10]