1

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL SÍLABO

Versión 11.11.1

FACULTAD: Ingeniería Mecánica CARRERA: Ingeniería Mecánica ASIGNATURA (CÓDIGO Y NOMBRE): MEC4B4 Mecánica de Materiales I SEMESTRE (MES/AÑO INICIO - MES/AÑO FIN): Septiembre 2015 – Febrero 2016 INFORMACIÓN DEL DOCENTE

Nombre: Víctor Hugo Guerrero, Ph.D.

Correo Electrónico: victor.guerrero@epn.edu.ec

Logros Académicos y Profesionales:

Algunos de los logros más importantes de Víctor H. Guerrero incluyen:

- Haber sido el mejor egresado de la Facultad de la Ingeniería Mecánica y de la Escuela Politécnica Nacional

(EPN) en su promoción

- Haber sido becario de la actual SENESCYT

- Haber sido asistente de investigación de la Universidad de Búfalo, SUNY

- Haber sido designado Profesor Principal de la EPN

- Haber ganado un concurso de merecimientos para ser designado miembro de la Comisión de Evaluación

Interna de la EPN

- Haber sido designado Jefe del Laboratorio de Análisis de Esfuerzos y Vibraciones de la EPN

- Heber diseñado, planificado, organizado e implementado el Laboratorio de Nuevos Materiales de la EPN

- Haber dirigido numerosos proyectos de investigación, entre los cuales se encuentra el PIC-08-493

"Desarrollo de Nuevos Materiales para Aplicaciones Estructurales e Industriales", que es el proyecto de mayor

envergadura que se ha ejecutado en el Ecuador en el área de nanotecnología y ciencia e ingeniería de

materiales

- Ser autor de un número significativo de artículos publicados en revistas indexadas nacionales e

internacionales

- Ser co-autor del primer libro publicado en la EPN y en el país en el ámbito de la ciencia e ingeniería de

materiales y la nanotecnología

- Haber sido co-autor del trabajo elegido como mejor trabajo en el área de Energía y Mecánica en el Congreso

de Ciencia y Tecnología ESPE 2013

- Haber dirigido un proyecto de titulación escogido como finalista en el concurso nacional de investigación

universitaria de la SENESCYT

INFORMACIÓN CURRICULAR

EJE DE FORMACIÓN: Formación profesional

NRO. CRÉDITOS: 4

TIPO: Obligatoria: X Optativa: Laboratorio:

HORAS SEMANALES Teóricas: 4 Prácticas de Laboratorio/Ejercicios: 0

TOTAL DE HORAS: Teóricas: 56 Prácticas de Laboratorio/Ejercicios: 4

Actividades de Evaluación: 8

2

ASIGNATURAS PRE-REQUISITOS:

MEC 3A4 Estática

ASIGNATURAS CO-REQUISITOS:

Ninguna

RESULTADOS DEL APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA (acorde al PEA respectivo):

Tipo1 Resultados del Aprendizaje

Formas de evidenciar los Aprendizajes

2

Conocimientos

- Conocer y comprender los principales conceptos y principios que fundamentan la mecánica de sólidos.

- Analizar y diseñar elementos que se encuentran en estado unidimensional y bidimensional de esfuerzos.

Pruebas, controles de lectura, tareas y ejercicios

computacionales

Destrezas

- Aplicar los conceptos y principios de la mecánica de sólidos al análisis y diseño de sistemas mecánicos y estructurales sencillos.

- Formular materiales y evaluar su comportamiento mecánico a través de ensayos normalizados que se efectúan utilizando instrumentos y máquinas.

- Obtener prototipos de productos sencillos considerando el comportamiento mecánico de los materiales que se emplearán en su fabricación.

- Desarrollar la capacidad de trabajar en equipo con miras a alcanzar un conjunto de objetivos propuestos.

Informes de proyecto, presentaciones

Valores y Actitudes

- Desarrollar un sentido ético y compromiso social asociados con la práctica ingenieril.

- Desarrollar una mentalidad abierta y cuestionadora y una avidez por el aprendizaje continuo y la aplicación del conocimiento para proponer soluciones a los problemas formulados.

Informes de proyecto, presentaciones

CONTENIDOS3:

Capítulo 1: Comportamiento mecánico de los materiales

1.1. Medios continuos y mecánica del medio continuo

1.2. Elongación, deformaciones, esfuerzos

1.3. Diagramas carga vs. elongación y esfuerzo vs. deformación

1.4. Comportamiento mecánico y ensayos de materiales

1.5. Elasticidad, plasticidad, constantes elásticas

1.6. Esfuerzos y deformaciones cortantes

1.7. Esfuerzos y cargas admisibles, factores de seguridad

Capítulo 2: Elementos sometidos a cargas axiales

2.1. Elongación en barras uniformes y no uniformes sometidas a carga axial, rigidez y flexibilidad

2.2. Sistemas estáticamente indeterminados

2.3. Efectos térmicos, deformaciones y esfuerzos expansionales, CTE

2.4. Transformaciones de esfuerzos

1 C=Conocimientos, D=Destrezas, VA=Valores y Actitudes

2 Descripciones específicas, medibles y demostrables a través de evidencias de lo que el estudiante deberá hacer para el

logro de los resultados del aprendizaje

3 En base a los capítulos y subcapítulos del PEA respectivo. Incluir en detalle secciones y sub-secciones.

3

2.5. Ley de Hooke en 3D

2.6. Energía de deformación, concentración de esfuerzos

2.7. Cargas de impacto y cargas variables

Capítulo 3: Torsión

3.1. Deformaciones torsionales en ejes circulares

3.2. Torsión uniforme y no uniforme

3.3. Esfuerzos y deformaciones unitarias en corte puro

3.4. Relaciones entre las constantes elásticas

3.5. Transmisión de potencia mediante ejes circulares

3.6. Ejes estáticamente indeterminados

3.7. Energía de deformación, concentración de esfuerzos en ejes circulares

3.8. Tubos de pared delgada

Capítulo 4: Flexión en vigas

4.1. Vigas, flexión en vigas, fuerzas cortantes y momentos flectores

4.2. Relaciones entre cargas, fuerza cortante y momento flector

4.3. Diagramas de fuerza cortante y momento flector

4.4. Deflexiones, esfuerzos y deformaciones normales en vigas

4.5. Vigas no prismáticas, esfuerzos cortantes

4.6. Vigas compuestas, vigas con cargas axiales

4.7. Concentración de esfuerzos en vigas

Capítulo 5: Análisis y diseño de vigas a flexión

5.1. Diseño de vigas para esfuerzos normales

5.2. Vigas compuestas

5.3. Vigas doblemente simétricas con cargas inclinadas

Capítulo 6: Análisis de esfuerzos y deformaciones

6.1. Estados de esfuerzo plano y deformación plana

6.2. Transformaciones de esfuerzo, esfuerzos principales

6.3. Círculo de Mohr

6.4. Teorías de falla

6.5. Recipientes esféricos y cilíndricos de paredes delgadas

6.6. Cargas combinadas

PRÁCTICAS DE LABORATORIO/EJERCICIOS:

1. Práctica demostrativa sobre ensayo de tracción de materiales metálicos y ensayo de dureza Brinell

2. Evaluación de puentes a escala hechos a partir de diferentes materiales

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA:

1. F.P. Beer, E.R. Johnston, J.T. DeWolf, D.F. Mazurek, Mechanics of Materials, 6th ed., McGraw-Hill,

2012.

2. J. Gere, Mecánica de Materiales, 6ta ed., Cengage Learning Editores, 2006.

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA:

1. V.H. Guerrero y otros, Nuevos Materiales: Aplicaciones Estructurales e Industriales, 1ra ed., EPN,

2012.

2. R.C. Hibbeler, Mechanics of Materials, 9th ed., Prentice Hall, 2013.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE:

El curso se conducirá de manera interactiva y requerirá de la participación de cada uno de los estudiantes en

una variedad de actividades, incluyendo trabajos en grupo, presentaciones, revisión y análisis de material

4

bibliográfico y pruebas escritas. El profesor realizará presentaciones magistrales relacionadas con los

principales conceptos y principios de la mecánica de materiales y presentará un número significativo de

ejemplos de aplicación de dichos conceptos y principios. Adicionalmente, el profesor guiará la ejecución de un

proyecto de curso relacionado con el diseño, construcción y evaluación de puentes a escala hechos a partir de

varios materiales.

EVALUACIÓN:

Elementos de4

Evaluación Descripción del Elemento de Evaluacion

% Nota Bimestre I

% Nota Bimestre II

Pruebas (2)

Se evalúa el conocimiento y la capacidad de aplicación de

los principales conceptos y principios de la ciencia e

ingeniería de materiales

60 60

Ejercicio

computacional

Se evalúa la capacidad de aplicar los conceptos y

principios de la ciencia de materiales en la resolución de

ejercicios que involucran el análisis de sistemas sencillos y

la utilización de computadores personales y software de

programación y cálculo numérico

10 10

Tareas

Se evalúa la capacidad de aplicar los conceptos y

principios de la ciencia de materiales en la resolución de

ejercicios que involucran el análisis y diseño de sistemas

sencillos

10 10

Proyecto

Se evalúa la capacidad de formular, obtener, caracterizar,

evaluar y aplicar materiales, considerando su

comportamiento y un conjunto de requerimientos

20 20

Total 100% 100%

ACTIVIDADES DE VINCULACIÓN CON LA COLECTIVIDAD:

Los estudiantes presentarán los resultados del trabajo realizado en sus proyectos a la comunidad politécnica y

a la sociedad en general. Para ello se realizarán tanto eventos públicos presenciales como presentaciones

dirigidas a comunidades virtuales. En estos eventos y presentaciones se buscará difundir el conocimiento y

evidenciar la contribución de la ingeniería en la solución de problemas nacionales y globales.

CRONOGRAMA DE DESARROLLO DEL CURSO:

Semana

Fecha Inicio a

Fecha Fin Detalle de Contenidos

Detalle de Actividades de Aprendizaje y de Evaluación

1

28/09/2015

Medios continuos, mecánica del medio continuo,

mecánica de sólidos, cargas, comportamiento

mecánico, esfuerzo-deformación

29/09/2015

Caracterización de materiales, ensayos normalizados,

curvas F vs. d, sigma vs. epsilon, comportamiento y

propiedades de materiales, graficación de curvas,

ejercicios

2 05/10/2015 Esfuerzo y deformación cortante, ejercicios

4 Por ejemplo: Examen, Prueba, Proyecto, Exposición.

5

06/10/2015 Barras uniformes y no uniformes sometidas a carga

axial, ejercicios

3

12/10/2015 Factor de seguridad, esfuerzo y carga admisible,

esfuerzo y deformación verdaderos, ejercicios

13/10/2015

Superposición, Ley de Hooke 3D, rigidez y flexibilidad,

ejercicios, presentación de resultados de

procesamiento de material para el proyecto integrador

4

19/10/2015 Práctica demostrativa sobre ensayo de tracción de

materiales metálicos y ensayo de dureza Brinell

20/10/2015 Ejercicios sobre tracción en barras uniformes, barras

con cargas continuas y sección transversal variable

5

26/10/2015

Presentaciones grupales sobre proyecto integrador:

Diseño, construcción y evaluación de un puente a

escala

27/10/2015 Prueba 1

6

09/11/2015 Deformaciones y esfuerzos expansionales, coeficiente

de termo-expansión, ejercicios

10/11/2015

Torsión: esfuerzo, deformación, ecuación constitutiva,

energía de deformación, torsión no uniforme, fórmula

de la torsión

7

16/11/2015 Energía de deformación, concentración de esfuerzos,

ejercicios

17/11/2015 Ejercicios sobre torsión de ejes y transmisión de

potencia

8

23/11/2015 Flexión pura, vigas, flexión en vigas, fuerza cortante y

momento flector, ejercicios

24/11/2015 Prueba 2

9

30/11/2015 Ejercicios sobre flexión de vigas

01/12/2015 Relaciones entre cargas, fuerza cortante y momento

flector, ejercicios

10

07/12/2015 Esfuerzos y deflexiones en vigas, ejercicios

08/12/2015 Concentración de esfuerzos en flexión, esfuerzos y

deflexiones en vigas, ejercicios

11

14/12/2015 Ejercicios sobre determinación de fuerza cortante y

momento flector y sobre concentración de esfuerzos

15/12/2015 Ejercicios, presentación sobre proyecto integrador

12

21/12/2015 Vigas compuestas, vigas con cargas doblemente

simétricas, ejercicios

22/12/2015 Ejercicios sobre esfuerzos en vigas

13

04/01/2016 Ejercicios sobre esfuerzos en vigas (corte vs. normal)

05/01/2016 Prueba 3

14

11/01/2016 Ley de Hooke 3D, esfuerzo plano, deformación plana,

transformación de esfuerzos

12/01/2016 Transformación de esfuerzos, ejercicios

6

15

18/01/2016 Ejercicios sobre esfuerzo y deformación plana, círculo

de Mohr

19/01/2016 Introducción a la combinación de cargas, ejercicios

16

25/01/2016 Falla de materiales y criterios de fluencia, ejercicios

26/01/2016 Ejercicios

17

01/02/2016 Prueba 4

02/02/2016 Presentación final de proyector integrador

UBICACIÓN Y HORARIOS DE USO DE AULAS Y LABORATORIOS:

La clase se desarrollará en el aula RME125 de la EPN, en dos sesiones de 2 h de duración cada una. Estas

dos sesiones se llevarán a cabo todos los lunes y martes, de 7:00 a 9:00.

POLÍTICAS DE DESARROLLO DEL CURSO:

La puntualidad y la honestidad académica son de fundamental importancia en el curso. Consecuentemente con

ello, todas las actividades, presentaciones, tareas y proyectos relacionados con el curso deberán remitirse de

acuerdo con el cronograma acordado y deberán representar el trabajo propio de cada estudiante.

CÓDIGO DE ÉTICA EPN

La tradición y el prestigio de la Politécnica exigen que el comportamiento de sus miembros se encuadre en el

respeto mutuo, la honestidad, el apego a la verdad y el compromiso con la institución. Con tal antecedente, el

presente Código de Ética define la norma de conducta de los miembros de la Escuela Politécnica Nacional:

RESPETO HACIA SÍ MISMO Y HACIA LOS DEMÁS

Fomentar la solidaridad entre los miembros de la comunidad.

Comportarse de manera recta, que afirme la autoestima y contribuya al prestigio institucional, que sea

ejemplo y referente para los demás.

Respetar a los demás y en particular la honra ajena y rechazar todo tipo de acusaciones o denuncias

infundadas.

Respetar el pensamiento, visión y criterio ajenos.

Excluir toda forma de violencia y actitudes discriminatorias.

Apoyar un ambiente pluralista y respetuoso de las diferencias.

Convertir la puntualidad en norma de conducta.

Evitar el consumo de bebidas alcohólicas, tabaco, substancias psicotrópicas o estupefacientes.

HONESTIDAD

Hacer de la honestidad el principio básico de comportamiento en todos los actos.

Actuar con justicia, probidad y diligencia.

Actuar de acuerdo a la conciencia, sin que presiones o aspiraciones particulares vulneren los intereses

institucionales.

Velar por el cumplimiento de las garantías, derechos y deberes de los miembros de la Comunidad

Politécnica.

Tomar oportunamente las medidas correctivas necesarias para superar las irregularidades que

pudieren ocurrir.

7

VERDAD

Hacer una mística de la prosecución de la verdad, tanto en la actividad académica como en lo

cotidiano.

Informar con transparencia y en forma completa.

Emitir mensajes con autenticidad, que no distorsionen eventos ni realidades.

COMPROMISO CON LA INSTITUCIÓN

Ser leal a la Politécnica y a los valores institucionales.

Cumplir las normas constitucionales, legales, estatutarias, reglamentarias y las resoluciones de la

autoridad legítimamente designada.

Reconocer y aceptar las consecuencias de las decisiones.

Participar activamente en la vida y en la dirección de la institución, de acuerdo a los mecanismos de

participación, aportando proactivamente con iniciativas de mejoramiento institucional y mantenerse

informado.

Emplear los recursos institucionales con austeridad, de acuerdo a los fines correspondientes.

Contribuir al ornato y limpieza de nuestra Casa de Estudios.

Fecha de elaboración: Víctor Hugo Guerrero, Ph.D.

22/09/2015