Datos básicos de la asignatura
Titulación: Grado en Ingeniería de Materiales Año plan de estudio: 2011
Curso implantación: 2019-20
Centro responsable: Facultad de Física
Nombre asignatura: Materiales Cerámicos Código asigantura: 2220018
Tipología: OBLIGATORIA
Curso: 3
Periodo impartición: Primer cuatrimestre
Créditos ECTS: 6 Horas totales: 150
Área/s: Cristalografía y Mineralogía
Departamento/s: Cristalografía, Mineralogía y Química A.
Coordinador de la asignatura APARICIO FERNANDEZ PATRICIA
Profesorado
Profesorado del grupo principal: BARBA BRIOSO CINTA
APARICIO FERNANDEZ PATRICIA
Objetivos y competencias OBJETIVOS:
Los objetivos docentes específicos de esta asignatura se centran en el aprendizaje de los siguientes contenidos básicos: Microestructura y clasificación de los materiales cerámicos. Cerámicas funcionales. Cerámicas estructurales. Materiales compuestos cerámicos. Uniones cerámicas. Materiales refractarios y barreras térmicas. Vidrios. Criterios de selección, aplicaciones y normativa.
Los resultados del aprendizaje se centrarán en el los siguientes aspectos:
- Comprender los conceptos fundamentales que definen un material cerámico y vítreo.
- Describir y comprender las microestructuras de las cerámicas.
- Conocer y ser capaz de aplicar las diferentes técnicas de caracterización de las materias primas obtención y procesado de los materiales cerámicos y caracterización.
- Comprender y describir las cerámicas funcionales y técnicas.
- Entender los principios de formación de los vidrios.
- Comprender las diferentes propiedades termo mecánicas de los vidrios.
- Entender los procesos de elaboración y procesado de los vidrios.
COMPETENCIAS:
Competencias Generales o transversales:
CG1: Capacidad de síntesis y análisis.
CG2: Capacidad de organización y gestión.
CG3: Conocimientos y capacidades para la resolución de problemas.
CG4: Capacidad para la toma de decisiones.
CG6: Capacidad de trabajo interdisciplinar.
CG7: Capacidades de responsabilidad y ética profesional.
CG8: Capacidad de razonamiento crítico.
CG9: Capacidad para la anticipación a los problemas.
CG10: Capacidad de adaptación a nuevas situaciones.
Competencias específicas disciplinares del Grado en Ingeniería de Materiales:
CE2: Conocer y comprender el comportamiento mecánico de los materiales.
CE3: Conocer y comprender el comportamiento electrónico, magnético, térmico y óptico de los
materiales.
CE4: Conocer y comprender el comportamiento químico y biológico de los materiales.
CE5: Conocer y comprender la estructura, descripción y caracterización de los materiales.
CE6: Conocer y comprender la tecnología y aplicaciones de los materiales.
Competencias específicas profesionales del Grado en Ingeniería de Materiales:
CE11: Capacidad de diseño, desarrollo y selección de materiales para aplicaciones específicas.
CE12: Capacidad de realización de estudios de caracterización, evaluación y certificación de materiales según sus aplicaciones.
CE13: Capacidad de diseño y desarrollo de procesos de producción y transformación de materiales.
CE14: Capacidad de inspección y control de calidad de los materiales y sus procesos de producción, transformación y utilización.
CE16: Capacidad de evaluación de la seguridad, durabilidad y vida en servicio de los materiales.
Contenidos o bloques temáticos
Los contenidos se agruparan en 3 bloques:
Bloque I: Introducción a la Cerámica.
Este primer bloque tiene como objetivo situar a los alumnos ante esta materia proporcionándoles una visión general de la industria cerámica desde sus orígenes hasta la situación actual. Se hará hincapié en los conceptos de material cerámico y proceso cerámico así como de la clasificación de materiales cerámicos.
Bloque II: Ciencia Cerámica.
En este bloque se estudiarán las materias primas utilizadas para la obtención de los distintos materiales cerámicos así como las técnicas necesarias para caracterizar materias primas cerámicas y productos cerámicos y determinar las propiedades de interés tecnológico en los materiales cerámicos .
Bloque III: Tecnología Cerámica.
En este último bloque se estudiaran los procesos de fabricación de distintos materiales cerámicos, tales como: cerámicas estructurales, materiales refractarios y barreras térmicas, materiales compuestos cerámicos, cerámicas funcionales, vidrios y vitrocerámicos. También se indicarán los criterios de selección de la materia prima, productos y normativa de calidad.
Temario desarrollado
Bloque I: Introducción a la cerámica
Tema 1.- Cerámica. Conceptos básicos. Historia de la industria cerámica. Definición de material cerámico. Introducción al proceso cerámico. Ciencia y tecnología cerámica. Relaciones con otras ciencias.
Tema 2.- Clasificación de los materiales cerámicos según su uso. Criterios de clasificación. Cerámica estructural, alfarería, pavimentos y revestimientos cerámicos, porcelana mesa, artística y sanitaria, refractarios, materiales cerámicos compuestos, cerámicas funcionales, vidrios. Interés económico y perspectivas.
Bloque II: Ciencia cerámica
Tema 3.- Materias primas para cerámicas y vidrio. Materias primas de origen natural (arcillas y otros materiales, tales como lateritas y bauxitas, talco y pirofilita, vermiculita, grafito, silice, carbonatos). Materias primas cerámicas basadas en óxidos.
Tema 4.- Métodos y técnicas experimentales para la caracterización de materiales cerámicos. Difracción de rayos X, Microscopía óptica y electrónica, Análisis químico, Análisis térmico.
Tema 5.- Propiedades físicas y fisicoquímicas de los materiales cerámicos. Tamaño de partícula. Microfábrica. Porosidad. Área superficial y superficie específica. Sorción. Intercambio iónico. Hidratación. Plasticidad. Suspensiones coloidales. Floculación y defloculación. Reología. Tixotropía.
Tema 6.- Efectos térmicos sobre materiales cerámicos. Temperatura de sinterización, gresificación y vitrificación. Diagramas de gresificación. Termodinámica mineral y aplicación de los diagramas de equilibrio de fases. Evolución de la microestructura de equilibrio.
Bloque III: Tecnología cerámica
Tema 7.- Tecnología cerámica. El proceso de fabricación de alfarería y cerámica estructural. La importancia de los carbonatos en las transformaciones térmicas de las arcillas comunes. Patologías de las piezas cerámicas. Normalización y ensayos
Tema 8.- El proceso de fabricación de pavimento y revestimiento. Esmaltes. Transformaciones térmicas en arcillas intermedias: Evolución de la mineralogía con la temperatura. Evolución de la microestructura de equilibrio. Patologías de las piezas cerámicas. Normalización y ensayos
Tema 9.- El proceso de fabricación de la porcelana. Evolución de la composición con la temperatura. Propiedades. Normalización y ensayos
Tema 10.- El proceso de fabricación de refractarios. Tipos de refractarios y propiedades. Evolución de la composición con la temperatura. Evolución de la microestructura de equilibrio. Normalización y ensayos
Tema 11.- Vidrio y Vitrocerámicos. Tipos de productos vítreos. Componentes y composiciones de los productos vítreos. Procesado del vidrio. Propiedades. Materiales vitrocerámicos y el proceso vitrocerámico. Tipos de productos vitrocerámicos. Otros vidrios y vitrocerámicos sinterizados a partir de residuos industriales
Tema 12.- Materiales compuestos de matriz cerámica. Función de la fibra en el material compuesto. Función de la matriz en el material compuesto. La anisotropía del material compuesto. Aplicaciones
y limitaciones de los materiales compuestos
Tema 13.- Cerámicas funcionales. Principales productos de cerámica técnica y aplicaciones. Cerámica electrónica. Biocerámica. Materiales cerámicos ferroeléctricos, piezoeléctricos y electroópticos. Tecnologías de producción.
TEMARIO PRÁCTICO
Unidad Práctica nº 1.- Cerámica estructural. Caracterización (difracción de rayos X, análisis térmico, microscopia), propiedades tecnológicas (plasticidad, viscosidad, resistencia mecánica, comportamiento térmico y microestructura). Ensayos de alteración
Unidad Práctica nº 2.- Cerámica refractaria tradicional. Caracterización (difracción de rayos X, análisis térmico, microscopia), comportamiento térmico (dilatometría, ensayos de cocción, microscopia de alta temperatura, microestructura)
Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos PLAN DE CONTINGENCIA PARA EL CURSO 2020/21
En caso de escenario A, los contenidos teóricos y prácticos de la asignatura se impartirán de forma presencial con seguimiento virtual siempre que los recursos de la Facultad y el Departamento lo permitan. En caso necesario, una parte de los contenidos podrán impartirse de forma virtual, dejando la presencialidad a las cuestiones más aplicadas.
En caso de escenario B, los contenidos teóricos y prácticos se impartirán de forma virtual.
Las tutorías se realizarán de forma telemática.
Facultad y los espacios disponibles lo permitan. En caso de imposibilidad se optará por una evaluación virtual.
Podrá seguirse información detallada en el espacio de enseñanza virtual del grupo.
Temario desarrollado con ordenación temporal
Bloque I: Introducción a la cerámica (3 horas de clases teóricas presenciales)
Tema 1.- Cerámica. Conceptos básicos. Historia de la industria cerámica. Definición de material cerámico. Introducción al proceso cerámico. Ciencia y tecnología cerámica. Relaciones con otras ciencias. (1 hora)
Tema 2.- Clasificación de los materiales cerámicos según su uso. Criterios de clasificación. Cerámica estructural, alfarería, pavimentos y revestimientos cerámicos, porcelana mesa, artística y sanitaria, refractarios, materiales cerámicos compuestos, cerámicas funcionales, vidrios. Interés económico y perspectivas. (2 horas)
Bloque II: Ciencia cerámica (10 horas de clases teóricas presenciales)
Tema 3.- Materias primas para cerámicas y vidrio. Materias primas de origen natural (arcillas y otros materiales, tales como lateritas y bauxitas, talco y pirofilita, vermiculita, grafito, silice, carbonatos). Materias primas cerámicas basadas en óxidos. (3 horas)
Tema 4.- Métodos y técnicas experimentales para la caracterización de materiales cerámicos. Difracción de rayos X, Microscopía óptica y electrónica, Análisis químico, Análisis térmico. (2 horas)
Microfábrica. Porosidad. Área superficial y superficie específica. Sorción. Intercambio iónico. Hidratación. Plasticidad. Suspensiones coloidales. Floculación y defloculación. Reología. Tixotropía. (3 horas)
Tema 6.- Efectos térmicos sobre materiales cerámicos. Temperatura de sinterización, gresificación y vitrificación. Diagramas de gresificación. Termodinámica mineral y aplicación de los diagramas de equilibrio de fases. Evolución de la microestructura de equilibrio. (2 horas)
Bloque III: Tecnología cerámica (17 horas de clases teóricas presenciales y 10 horas presenciales de casos prácticos)
Tema 7.- Tecnología cerámica. El proceso de fabricación de alfarería y cerámica estructural. La importancia de los carbonatos en las transformaciones térmicas de las arcillas comunes. Patologías de las piezas cerámicas. Normalización y ensayos (3 horas teóricas y 2 horas casos prácticos)
Tema 8.- El proceso de fabricación de pavimento y revestimiento. Esmaltes. Transformaciones térmicas en arcillas intermedias: Evolución de la mineralogía con la temperatura. Evolución de la microestructura de equilibrio. Patologías de las piezas cerámicas. Normalización y ensayos. (3 horas teóricas y 2 horas casos prácticos)
Tema 9.- El proceso de fabricación de la porcelana. Evolución de la composición con la temperatura. Propiedades. Normalización y ensayos (2 horas teóricas y 2 horas casos prácticos)
Tema 10.- El proceso de fabricación de refractarios. Tipos de refractarios y propiedades. Evolución de la composición con la temperatura. Evolución de la microestructura de equilibrio. Normalización y ensayos (3 horas teóricas y 2 horas casos prácticos)
Tema 11.- Vidrio y Vitrocerámicos. Tipos de productos vítreos. Componentes y composiciones de los productos vítreos. Procesado del vidrio. Propiedades. Materiales vitrocerámicos y el proceso vitrocerámico. Tipos de productos vitrocerámicos. Otros vidrios y vitrocerámicos sinterizados a partir de residuos industriales (4 horas teóricas y 2 horas casos prácticos)
Tema 12.- Materiales compuestos de matriz cerámica. Función de la fibra en el material compuesto. Función de la matriz en el material compuesto. La anisotropía del material compuesto. Aplicaciones y limitaciones de los materiales compuestos (1 hora teórica)
Tema 13.- Cerámicas funcionales. Principales productos de cerámica técnica y aplicaciones. Cerámica electrónica. Biocerámica. Materiales cerámicos ferroeléctricos, piezoeléctricos y electroópticos. Tecnologías de producción. (1 hora teórica)
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TEMARIO PRÁCTICO
Unidad Práctica nº 1.- Cerámica estructural. Caracterización (difracción de rayos X, análisis térmico, microscopia), propiedades tecnológicas (plasticidad, viscosidad, resistencia mecánica, comportamiento térmico y microestructura) Tiempo aconsejable: 6 horas presenciales
Unidad Práctica nº 2.- Cerámica refractaria. Caracterización (difracción de rayos X, análisis térmico, microscopia), comportamiento térmico (dilatometría, ensayos de cocción, microscopia de alta temperatura) Tiempo aconsejable: 8 horas presenciales
Unidad Práctica nº 3.- Carburo de silicio. Caracterización y comportamiento térmico y mecánico. Tiempo aconsejable: 6 horas presenciales
Actividades formativas y horas lectivas
Actividad Créditos Horas
E Prácticas de Laboratorio 2 20
Metodología de enseñanza-aprendizaje AAD con presencia del profesor
Se propone como metodología de trabajo la Metodología Investigativa que propone la investigación como estrategia para que los alumnos construyan conocimientos científicos y habilidades profesionales en su formación universitaria.
Con esta metodología se se pretende que: a) el alumno es protagonista de su propio aprendizaje; b) la finalidad es el aprendizaje de una disciplina que le sirva para resolver problemas científicos y sociales; c) las sesiones se convierten en teórico-prácticas.
Para llevarla a cabo además de las lecciones magistrales integradas, que se emplearan para introducir al alumno sobre nuevos conceptos se utilizaran técnicas complementarias, como son el aprendizaje basado en problemas (ABP o PBL, problem based learning) y el aprendizaje basado en proyectos de investigación colaborativa (PIC). De tal forma que los contenidos se formulan sobre la base de problemas prácticos sociales y/o profesionales, que los alumnos deben de resolver a partir de los conocimientos teórico-prácticos.
La implantación de un enfoque de esta naturaleza implica acercar el rol de docente al rol de investigador del profesor universitario, puesto que enseña por medio de la investigación. De este modo, el docente además de transmisor comienza a ser básicamente orientador y tutor del aprendizaje de futuros profesionales. Pero también requiere modificar el rol del alumno, lo que significa abandonar el papel de consumidores de conocimiento universitario para adquirir el papel de constructor de su propio conocimiento mediante un sistema de información recurrente, a través de una estrategia bi-direccional, con lo que se consigue la participación activa del alumno, por medio de la cual aprende una estrategia de trabajo a la hora de enfrentarse a un problema, cosa que le va a ser muy útil en su futuro profesional.
De tal forma que los contenidos se formulan sobre la base de problemas prácticos sociales y/o profesionales, que los alumnos deben de resolver a partir de los conocimientos teórico-prácticos.
Es importante subrayar que el trabajo bibliográfico de los alumnos es fundamental para el desarrollo de un sistema personal de aprendizaje, basado en actividades reguladas por los propios estudiantes, por lo que se incentivará a los alumnos a participar en las clases mediante la presentación de trabajos, individuales o en grupo.
Prácticas de Laboratorio
Incluyen preparación de muestras, aprendizaje del funcionamiento de equipos, aplicación de técnicas e instrumentos, análisis de los resultados obtenidos, etc.
Una vez finalizadas las clases de laboratorio, los alumnos elaborarán un informe detallado de
cada una de las unidades prácticas realizadas, presentando un análisis crítico de los
resultados obtenidos y las conclusiones alcanzadas.
Durante la fase práctica se desarrollaran actividades prácticas relacionadas con los distintos bloques temáticos de la asignatura. Se fomentara la aplicación de técnicas de caracterización (difracción de rayos X, análisis térmico diferencial, dilatometría, microscopia óptica y electrónica) así como técnicas para la determinación de propiedades de interés tecnológico (mecánicas, térmicas, sistema poroso,...)
Sistemas y criterios de evaluación y calificación
Se contemplan las siguientes actividades para evaluar los resultados de las enseñanzas
teóricas y prácticas integrantes del módulo y la consecución de las competencias de éste:
1) Realización de exámenes de teoría (60%). Los exámenes tendrán dos partes: tipo test, preguntas de desarrollo corto.
2) Evaluación continua (20%). Esta evaluación se realizará tanto por los informes entregados, presentación oral de los casos prácticos y la participación activa en clases, seminarios y tutorías, así como por la calificación obtenida en caso práctico que se planteará conjuntamente con el examen teórico.
3) Evaluación de las prácticas de laboratorio (20%)
Para poder realizar la media de las distintas actividades es necesario que el alumno haya obtenido al menos la calificación de 4 puntos en las distintas parte. Para poder aprobar la asignatura el promedio debe ser superior a 5.
Criterios de calificación del grupo
Se contemplan las siguientes actividades para evaluar los resultados de las enseñanzas teóricas y prácticas integrantes del módulo y la consecución de las competencias de éste:
Realización de exámenes (60%). La evaluación de teoría tendrá dos partes: tipo test, preguntas de desarrollo corto
Resolución de casos prácticos (20%) tanto en exámenes como durante evaluación continua.
Evaluación de las prácticas de laboratorio (20%)
Para poder realizar la media de las distintas actividades es necesario que el alumno haya obtenido al menos la calificación de 4 puntos en las distintas parte. Para poder aprobar la asignatura el promedio debe ser superior a 5.
Horarios del grupo del proyecto docente https://fisica.us.es/docencia/titulaciones
Calendario de exámenes
https://fisica.us.es/docencia/titulaciones
Tribunales específicos de evaluación y apelación Presidente: MARIA ISABEL GONZALEZ DIEZ Vocal: ADOLFO MIRAS RUIZ
Suplente 1: CINTA BARBA BRIOSO Suplente 2: ANTONIO ROMERO BAENA Suplente 3: PATRICIA APARICIO FERNANDEZ
Bibliografía recomendada
BIBLIOGRAFÍA GENERAL:
¿Tecnologia cerámica. I Refrattari¿, Autores: Aliprandi, G.
Edición: 1987
Publicación: Ed. Faenza. ISBN: 9788420544519
¿Matériaux refractaires et cerámiques¿, Autores: Aliprandi, G.
Edición: 1989
Publicación: Ed. Septima. Paris. ISBN: 9788420544519
Materias primas y métodos de producción de materiales cerámicos Autores: Jiménez Millán J
Edición: 2001
Publicación: Sociedad Española de Arcillas. ISBN: 9788420544519
Coso di Formazione 1997 ¿Argille e Minerali delle Argille. Guida alla Definizione di Caratteristiche Autores: Morandi N., Dondi M. (Eds.)
Edición: 1997
Publicación: Gruppo Italiano AIPEA ISBN: 9788420544519
Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros Autores: James F. Shackelford
Edición: Pearson Educación Publicación: 2007
ISBN: 9788420544519
Mineralogía aplicada
Autores: Emilio Galán Huertos Edición: 2003
Publicación: Editorial Sintesis ISBN: 9788497561143
BIBLIOGRAFÍA ESPECÍFICA:
¿Defectos de fabricación de pavimentos y revestimientos cerámicos¿ IMPIVA Autores: Amorós J.L., Beltrán V., Blasco A., Enrique J.E., Escardino A., Negre F. Edición: 1991
Publicación: AICE-ITC. ISBN: 9788420544519
¿Tecnología de la Fabricación e Azulejos¿. Autores: Asociación Técnicos Cerámicos Edición: 1990
Publicación: Generalitat Valenciana. ISBN: 9788420544519
Introduction to phase equilibrium in ceramics. Autores: Bergeron C.G., Risbud S.
Edición: 1984
Publicación: The American Ceramics Society. Ohio. ISBN: 9788420544519
Thermal reactions of clay minerals and of clay minerals mixtures Autores: Brindley G.W.
Edición: 1974
Publicación: AIPEA It. ISBN: 9788420544519
Introducción a la Ciencia de Materiales.
Autores: Albella J.M., Cintas R.M., Miranda T., Serratosa J.M. Edición: CSIC
Publicación: 1993 ISBN: 9788420544519
El caolín en España
Autores: E. Galán Huertos, J. Espinosa de los Monteros Edición: 1974
Publicación: Sociedad Española de Cerámica y Vidrio ISBN: 84-400-7912-5
Handbook of Clay Science, 2nd Edition Autores: Faiza Bergaya, Gerah Lagaly Edición: 2013
Publicación: Elsevier ISBN: 9780080993645
Seminarios de la Sociedad Española de Mineralogía Volumen 2, Utilización de rocas y minerales indust
Autores: M Angeles García del Cura y Juan Carlos Cañaveras Edición: 2006
Publicación: Sociedad Española de Mineralogía vol 2 ISBN: 1698-5478
INFORMACIÓN ADICIONAL
Revistas científicas:
¿Applied Clay Science
¿Archeometry
¿Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio
¿British Ceramic Transactions
¿Cerámica Información
¿European Journal of Mineralogy
¿Industrial Minerals
¿International Journal of Applied Ceramic Technology
¿Journal of Advanced Ceramics
¿Journal of Ceramic Science and Technology
¿Journal of the American Ceramic Society
