proyecto docente ampliación de cinemática y dinámica de

Datos básicos de la asignaturaTitulación: Grado en Ingeniería de Tecnologías IndustrialesAño plan de estudio: 2010

Curso implantación: 2019-20Centro responsable: E.T.S. de Ingeniería

Nombre asignatura: Ampliación de Cinemática y Dinámica de MáquinasCódigo asigantura: 2030071Tipología: OPTATIVACurso: 4Periodo impartición: Primer cuatrimestre

Créditos ECTS: 6Horas totales: 150Área/s: Ingeniería MecánicaDepartamento/s: Ingeniería Mecánica y Fabricación

Coordinador de la asignatura

GARCIA VALLEJO DANIEL

Profesorado

Profesorado del grupo principal:

GARCIA VALLEJO DANIEL

Objetivos y competencias

OBJETIVOS:

Ampliar los conocimientos relativos a la teoría de vibraciones en sistemas mecánicos, así como su

aplicación en el marco de la Ingeniería Mecánica. En particular, el alumno aprenderá los

fundamentos del análisis en el dominio de la frecuencia, realizará análisis en el dominio de la

frecuencia, entenderá los conceptos de frecuencias naturales y modos de vibración, realizará

modelos discretos de sistemas mecánicos, analizará vibraciones libres y forzadas de sistemas

discretos de N grados de libertad, analizará vibraciones libres y forzadas de sistemas continuos,

PROYECTO DOCENTE

Ampliación de Cinemática y Dinámica de Máquinas

Grp Clases Teoricas-Practicas Ampliacion de .

CURSO 2020-21

Última modificación 04/09/2020 Página 1 de 15

aprenderá distintas técnicas para calcular frecuencias naturales y modos de vibración, aprenderá

los fundamentos del análisis modal experimental, aprenderá las técnicas para realizar un análisis

modal experimental, analizará vibraciones no lineales, analizará vibraciones aleatorias, analizará

vibraciones en máquinas rotativas y aprenderá a diagnosticar fallos en máquinas mediante análisis

de vibraciones.

COMPETENCIAS:

Competencias específicas:

T-ME2 Conocimientos y capacidades para el cálculo, diseño y ensayo de máquinas.

A-ME1 Conocimientos y capacidades para la aplicación de la estática, la cinemática y la

dinámica del sólido rígido.

Competencias básicas:

CB1 Demostrar poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de

la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en

libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos

procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.

CB2 Saber aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las

competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y

la resolución de problemas dentro de su área de estudio.

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Competencias genéricas:

G1 Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de

la ingeniería industrial que tengan por objeto , la construcción, reforma,

reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o

explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas,

instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y

procesos de fabricación y automatización.

G2 Capacidad para la dirección de las actividades objeto de los proyectos de

ingeniería de estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas,

instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y

procesos de fabricación y automatización.

G4 Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones,

creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos,

habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial.

G6 Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de

obligado cumplimiento.

G11 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación

necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Industrial.

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Contenidos o bloques temáticos

TEMA IANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

1.Introducción. Desarrollo en serie de Fourier; Transformada de Fourier

2.Señales periódicas discretas en tiempo

3.Errores típicos. Alising, Leakage

4.Transformada de Fourier discreta en tiempo

5.La transformada rápida de Fourier (FFT)

6.Cálculo numérico de la respuesta de un sistema en frecuencia. Error ¿wraparound¿

TEMA II VIBRACIONES DE SISTEMAS DE VARIOS GRADOS DE LIBERTAD

1.Introducción

2.Formulación del sistema

3.Definición de las propiedades del sistema

4.Cambio de coordenadas

5.Vibraciones libres no amortiguadas. Cálculo de frecuencias y modos.

6.Vibraciones libres con amortiguamiento

7.Respuesta general de un sistema

8.Métodos numéricos para el cálculo de la respuesta. Métodos de integración paso a paso

TEMA IIIMÉTODOS DE CÁLCULO DE FRECUENCIAS NATURALES Y MODOS DE VIBRACIÓN

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CURSO 2020-21


1.Introducción

2.Método de iteración inversa

3.Método de Holzer

4.Método de Rayleigh

5.Método de la matriz de transferencia

TEMA IVVIBRACIONES DE SISTEMAS COTINUOS

1.Introducción

2.Vibraciones torsionales

3.Vibraciones longitudinales de vigas

4.Vibraciones transversales de vigas

5.Análisis modal de la respuesta

TEMA VMODELOS DISCRETOS DE SISTEMAS COTINUOS

1.Introducción

2.Discretización mediante concentración de masas

3.El método de Rayleigh-Ritz

4.Un caso particular. El método de los elementos finitos

TEMA VI ANÁLISIS MODAL EXPERIMENTAL

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1.Introducción

2.Fundamentos teóricos del Análisis Modal Experimental en sistemas de 1 GDL

3.Análisis Modal Experimental en sistemas de N GDL

4.Realización práctica de un análisis modal experimental

TEMA VIIVIBRACIONES NO LINEALES

1.Introducción

2.Métodos gráficos. Plano de fase

3.Métodos analíticos

4.Vibraciones forzadas

5.Métodos numéricos

TEMA VIIIVIBRACIONES ALEATORIAS

1.Introducción

2.Conceptos básicos

3.Proceso aleatorio

4.Autocorrelación de procesos estacionarios

5.Densidad espectral de procesos estacionarios

6.Relación entre autocorrelación y densidad espectral

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7.Correlación y densidad espectral cruzadas de procesos estacionarios

8.Autocorrelación y densidad espectral de procesos derivados

9.Superposición de procesos estacionarios

10.Procesos de banda ancha y de banda estrecha

11.Respuesta de sistemas de un grado de libertad

12.Respuesta de sistemas de varios grados de libertad

13.Estadística de la respuesta

TEMA IXVIBRACIONES EN MÁQUINAS ROTATIVAS

1.Introducción

2.Modelo de Jeffcot

3.Respuesta del sistema sin amortiguamiento

4.Respuesta del sistema con amortiguamiento externo

5.Respuesta del sistema con amortiguamientos interno y externo

6.Velocidades críticas

TEMA XDIAGNOSIS MEDIANTE MEDIDA DE VIBRACIONES

1.Introducción

2.Descripción de algunos tipos de defectos en máquinas.

3.Modificación del espectro producida por diferentes tipos de fallos

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4.Identificación de los fallos mediante medida de vibraciones

5.Ejemplos

Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos

TEMA I ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

1. Introducción. Desarrollo en serie de Fourier; Transformada de Fourier

2. Señales periódicas discretas en tiempo

3. Errores típicos. Alising, Leakage

4. Transformada de Fourier discreta en tiempo

5. La transformada rápida de Fourier (FFT)

6. Cálculo numérico de la respuesta de un sistema en frecuencia. Error ¿wraparound¿

TEMA II VIBRACIONES DE SISTEMAS DE VARIOS GRADOS DE LIBERTAD

1. Introducción

2. Formulación del sistema

3. Definición de las propiedades del sistema

4. Cambio de coordenadas

5. Vibraciones libres no amortiguadas. Cálculo de frecuencias y modos.

6. Vibraciones libres con amortiguamiento

7. Respuesta general de un sistema

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8. Métodos numéricos para el cálculo de la respuesta. Métodos de integración paso a paso

TEMA III MÉTODOS DE CÁLCULO DE FRECUENCIAS NATURALES Y MODOS DE VIBRACIÓN

1. Introducción

2. Método de iteración inversa

3. Método de Holzer

4. Método de Rayleigh

5. Método de la matriz de transferencia

TEMA IV VIBRACIONES DE SISTEMAS COTINUOS

1. Introducción

2. Vibraciones torsionales

3. Vibraciones longitudinales de vigas

4. Vibraciones transversales de vigas

5. Análisis modal de la respuesta

TEMA V MODELOS DISCRETOS DE SISTEMAS COTINUOS

1. Introducción

2. Discretización mediante concentración de masas

3. El método de Rayleigh-Ritz

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4. Un caso particular. El método de los elementos finitos

TEMA VI ANÁLISIS MODAL EXPERIMENTAL

1. Introducción

2. Fundamentos teóricos del Análisis Modal Experimental en sistemas de 1 GDL

3. Análisis Modal Experimental en sistemas de N GDL

4. Realización práctica de un análisis modal experimental

TEMA VII VIBRACIONES NO LINEALES

1. Introducción

2. Métodos gráficos. Plano de fase

3. Métodos analíticos

4. Vibraciones forzadas

5. Métodos numéricos

TEMA VIII VIBRACIONES ALEATORIAS

1. Introducción

2. Conceptos básicos

3. Proceso aleatorio

4. Autocorrelación de procesos estacionarios

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5. Densidad espectral de procesos estacionarios

6. Relación entre autocorrelación y densidad espectral

7. Correlación y densidad espectral cruzadas de procesos estacionarios

8. Autocorrelación y densidad espectral de procesos derivados

9. Superposición de procesos estacionarios

10. Procesos de banda ancha y de banda estrecha

11. Respuesta de sistemas de un grado de libertad

12. Respuesta de sistemas de varios grados de libertad

13. Estadística de la respuesta

TEMA IX VIBRACIONES EN MÁQUINAS ROTATIVAS

1. Introducción

2. Modelo de Jeffcot

3. Respuesta del sistema sin amortiguamiento

4. Respuesta del sistema con amortiguamiento externo

5. Respuesta del sistema con amortiguamientos interno y externo

6. Velocidades críticas

TEMA X DIAGNOSIS MEDIANTE MEDIDA DE VIBRACIONES

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1. Introducción

2. Descripción de algunos tipos de defectos en máquinas.

3. Modificación del espectro producida por diferentes tipos de fallos

4. Identificación de los fallos mediante medida de vibraciones

5. Ejemplos

Actividades formativas y horas lectivas

Actividad Créditos Horas

B Clases Teórico/ Prácticas 4,5 45

E Prácticas de Laboratorio 1,5 15

Metodología de enseñanza-aprendizaje

Clases teóricas

El contenido de la asignatura se desarrollará en clases teóricas, recogidas en apuntes de cátedra

que se facilitan a los alumnos, y en ejercicios prácticos relacionados con la teoría. Se incluyen en

las horas presenciales las clases de problemas.

Sistemas y criterios de evaluación y calificación

Se contemplan los siguientes sistemas de evaluación:

1) Realización de un examen al final del cuatrimestre.

2) Realización de prácticas numéricas y experimentales.

La calificación de la asignatura se obtendrá por una media ponderada de las calificaciones

obtenidas con las dos herramientas de evaluación anteriores

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Criterios de calificación del grupo

Para aprobar la asignatura es necesario superar un cierto nivel mínimo de conocimientos que se

evaluarán mediante un examen al final del cuatrimestre. Además, será necesario haber realizado y

presentado una memoria de cuatro prácticas: numéricas y experimentales.

Calificación.

Por curso, junio y septiembre: Examen a final del cuatrimestre (80 %) y 4 Prácticas (5 % cada una).

Convocatorias de febrero o años posteriores: Examen (100 %). Es requisito previo haber aprobado

las prácticas obligatorias, aunque no participan en el cálculo de la calificación final.

PLAN DE CONTINGENCIA PARA EL CURSO 2020/2021

ESCENARIO A. SEMIPRESENCIAL

Las clases teóricas se impartirán mediante la aplicación Blackboard Collaborate Ultra. Las prácticas

de laboratorio se desarrollarán con normalidad en el laboratorio de Ingeniería Mecánica y

Fabricación.

Los porcentajes de las calificaciones son los mismos que para el escenario 0 (presencialidad total):

- Examen a final del cuatrimestre (80 %) y 4 Prácticas (5 % cada una).

ESCENARIO B. VIRTUAL

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Las clases teóricas, así como las prácticas de laboratorio, se impartirán mediante la aplicación

Blackboard Collaborate Ultra.

Los porcentajes de las calificaciones son los mismos que para el escenario 0 (presencialidad total):

- Examen a final del cuatrimestre (80 %) y 4 Prácticas (5 % cada una).

Horarios del grupo del proyecto docente

http://www.etsi.us.es/academica

Calendario de exámenes

http://www.etsi.us.es/academica

Tribunales específicos de evaluación y apelación

Presidente: JAIME DOMINGUEZ ABASCAL

Vocal: JUANA MARIA MAYO NUÑEZ

Secretario: JOSE LUIS ESCALONA FRANCO

Suplente 1: JESUS VAZQUEZ VALEO

Suplente 2: JOAQUIN OJEDA GRANJA

Suplente 3: FEDERICO CARLOS BURONI CUNEO

Bibliografía recomendada

INFORMACIÓN ADICIONAL

Bibliografía

1.Meirovitch, L. "Elements of Vibration Analysis", McGraw-Hill, 1986.

2.Shabana, A.A. "Theory of Vibration I, II", Springer-Verlag, 1991.

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3.De Silva, C.W. "Vibration: Fundamentals and Practice", CRC, 1999.

4.Ewins, D.J. "Modal Testing: Theory and Practice", Research Studies Press, 1984

5.Newland, D.E. "An Introduction to Random Vibrations", Spectral & Wavelet Analysis, Longman

Scientific & Technical, 3ª edición, 1993.

6.Randall, R.B. "Frequency Analysis", Bruel & Kjaer, 1987.

7.Thomson, W.T. "Theory of Vibration with Applications", Chapman and Hall, 4ª edición, 1993(546

páginas)

8.Benaroya, H, "Mechanical Vibration. Analysis, Uncertainties and Control (2ª Ed.)". MarcelDekker,

2004 (no lineales)

9.Gingsberg, J.H., "Mechanical and Structural Vibrations. Theory and Applications", John Wiley,

2001

10.Géradin, M. y Rixen, D., "Mechanical Vibrations: theory and application to Structural Dynamics",

John Wiley, 1997

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