PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Mecánica de Máquinas y Vibraciones"

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1 PROYECTO DOCENTE ASIGNATURA: "Mecánica de Máquinas y Vibraciones" Grupo: Grupo 1 (Intensif. Vehículos Aeroespaciales)(959296) Titulacion: Grado en Ingeniería Aeroespacial Curso: DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA/GRUPO Titulación: Año del plan de estudio: Centro: Asignatura: Código: Tipo: Curso: Período de impartición: Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Grado en Ingeniería Aeroespacial 2010 E.T.S. de Ingeniería Mecánica de Máquinas y Vibraciones Optativa 3º Segundo Cuatrimestre 0º Grupo 1 (Intensif. Vehículos Aeroespaciales) (1) Ingeniería Mecánica (Área principal) Ingeniería Mecánica y Fabricación (Departamento responsable) Dirección postal: Dirección electrónica: PROFESORADO 1 MAYO NUÑEZ, JUANA MARIA (COORDINADOR/A) Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

2 OBJETIVOS Y COMPETENCIAS Objetivos docentes específicos Adquirir los conocimientos relativos a la teoría de las vibraciones mecánicas y su aplicación en el marco de la ingeniería aeroespacial. Así mismo, se pretende introducir al alumno en el comportamiento de los mecanismos y máquinas. El alumno debe: - Ser capaz de formular modelos dinámicos sencillos de sistemas de cierta complejidad, - Entender las razones del comportamiento vibratorio a partir de los modelos realizados y - Estimar la respuesta ante las excitaciones dinámicas más comunes a que se encuentran sometidos los sistemas mecánicos. - Entender el comportamiento de los mecanismos y máquinas más sencillos, analizando los movimientos y fuerzas implicadas. Competencias Competencias transversales/genéricas COMPETENCIAS INSTRUMENTALES 1. Capacidad de análisis y síntesis. 2. Capacidad de organizar y planificar. 3. Conocimientos generales básicos. 4. Conocimientos básicos de la profesión. 5. Comunicación oral y escrita en la propia lengua. 6. Conocimiento de una segunda lengua. 7. Habilidades básicas de manejo del ordenador. 8. Habilidades de gestión de la información. 9. Resolución de problemas. 10. Toma de decisiones. COMPETENCIAS INTERPERSONALES 1. Capacidad crítica y autocrítica. 2. Trabajo en equipo. 3. Habilidades interpersonales. 4. Capacidad de trabajar en un equipo interdisciplinar. 5. Compromiso ético. COMPETENCIAS SISTÉMICAS 1. Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica. 2. Habilidades de investigación. 3. Capacidad de aprender. 4. Capacidad para generar nuevas ideas (creatividad). 5. Habilidad de trabajo autónomo. 6. Diseño y gestión de proyectos. 7. Iniciativa y espíritu emprendedor. 8. Preocupación por la calidad. 9. Motivación de logro. Competencias específicas 1. Aprender a formular las ecuaciones del movimiento de los sistemas mecánicos 2. Analizar sistemas discretos de uno o más grados de libertad 3. Analizar sistemas en vibración libre 4. Analizar el régimen permanente de sistemas con excitación periódica 5. Analizar el régimen transitorio de sistemas con excitación no periódica 6. Solucionar problemas producidos por vibraciones 7. Realizar modelos discretos de sistemas mecánicos 8. Aprender a medir vibraciones 9. Identificar parámetros del sistema a partir de las medidas experimentales 10. Esquematizar mecanismos identificando los pares cinemáticos 11. Realizar análisis cinemáticos de mecanismos 12. Realizar análisis dinámicos de mecanismos, tanto directo como inverso 13. Equilibrar rotores CONTENIDOS DE LA ASIGNATURA Relación sucinta de los contenidos (bloques temáticos en su caso) 1. Introducción El fenómeno vibratorio en sistemas mecánicos Conceptos básicos Parámetros mecánicos asociados a las vibraciones. 2. Introducción a los sistemas de un grado de libertad Ecuación del movimiento de sistemas de un grado de libertad Linealización de la ecuación del movimiento Efecto del peso en la ecuación del movimiento Respuesta en vibración libre sin amortiguamiento de sistemas de 1gdl. 3. Diversos métodos para plantear la ecuación del movimiento 3.1. Métodos para el planteamiento de la ecuación del movimiento Aplicación del principio de los trabajos virtuales. Coordenadas generalizadas Ecuaciones de Lagrange Determinación de la frecuencia natural mediante planteamientos energéticos Efecto de la masa del miembro elástico Aproximación de sistemas continuos mediante sistemas de 1 gdl. Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

3 4. Vibraciones libres de sistemas de un grado de libertad Introducción Respuesta en vibración libre de sistemas de un grado de libertad Decremento logarítmico Energía disipada por el amortiguamiento Amortiguamiento histerético Respuesta en vibración libre de sistemas con amortiguamiento seco o de Coulomb. 5. Vibraciones forzadas con excitación armónica Introducción Respuesta a una función senoidal. Función de respuesta en frecuencia Análisis de la curva FDC/ Vibraciones debidas a movimiento de la base Vibraciones causadas por rotores desequilibrados Transmisibilidad y amortiguamiento de la vibración Vibraciones de rotores Medida del amortiguamiento Método de la amplificación en resonancia Método del decremento logarítmico Método del ancho de banda Método del ajuste de la función de respuesta en frecuencia Instrumentos de medida de vibraciones Análisis en frecuencia. 6. Vibración transitoria Introducción Respuesta a funciones de fuerza elementales Función escalón Función rampa Función impulso Combinación de funciones de fuerza Respuesta a cualquier función. Integral de Duhamel Métodos de cálculo de la respuesta mediante integración paso a paso. 7. Introducción a los sistemas de N grados de libertad Introducción Ecuación del movimiento Cambio de coordenadas Vibraciones libres no amortiguadas de sistemas de 2 GDL Vibraciones libres no amortiguadas de sistemas de N GDL Determinación de la respuesta en vibración libre mediante superposición modal 7.7. Vibraciones libres con amortiguamiento Vibraciones forzadas. 8. Modelos discretos de sistemas continuos Introducción Discretización mediante concentración de masas y fuerzas El método de Rayleigh-Ritz. 9. Introducción a la Teoría de Máquinas 9.1. Introducción 9.2. Definiciones 9.3. Esquematización 10. Cinemática de Máquinas Introducción Análisis de velocidades y aceleraciones mediante el método de las velocidades y aceleraciones relativas Método de los Centros Instantáneos de Rotación 11. Dinámica de Máquinas Introducción Análisis de fuerzas, Problema Inverso Análisis de Movimientos, Problema Directo Equilibrado de Rotores Relación detallada y ordenación temporal de los contenidos Tema 1: 1 hora 30 minutos Tema 2: 4 horas 30 minutos Tema 3: 4 horas 30 minutos Tema 4: 3 horas Tema 5: 6 horas Tema 6: 4 horas 30 minutos Tema 7: 4 horas 30 minutos Tema 8: 3 horas Tema 9: 1 hora 30 minutos Tema 10: 3 horas Tema 11: 6 horas ACTIVIDADES FORMATIVAS Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

4 Relación de actividades formativas del cuatrimestre Clases teóricas Metodología de enseñanza-aprendizaje: Clases teóricas, recogidas en apuntes de cátedra. Ejercicios prácticos relacionados con la teoría. Los alumnos podrán disponer de un libro de problemas elaborado por el Departamento. Prácticas de Laboratorio Metodología de enseñanza-aprendizaje: Cuatro de las cinco prácticas se realizarán en el laboratorio: La primera se realizará en el laboratorio de Ingeniería Mecánica (en grupos de 5 alumnos). Determinación experimental frecuencia natural de un viga en voladizo. El informe se entrega de forma individual La segunda se realizará en el laboratorio (en grupos de 5 alumnos). Modelado mediante un sistema de un grado de libertad de una viga biapoyada con un rotor desequilibrado montado sobre ella; Determinación teórica y experimental de la respuesta a un impulso; Determinación experimental frecuencia natural y amortiguamiento; Determinación experimental de la transformada de Fourier de la respuesta; Comparación con los resultados del modelo. La cuarta se realizará en el laboratorio (en grupos de 5 alumnos). Modelado mediante un sistema de un grado de libertad de una viga biapoyada con un rotor desequilibrado montado sobre ella; Determinación experimental frecuencia natural y amortiguamiento; Determinación teórica y experimental de su función de respuesta en frecuencia, y del amortiguamiento a partir de dicha función de respuesta en frecuencia.; Comparación con los resultados del modelo. La quinta se realizará en el laboratorio (en grupos de 5 alumnos). Equilibrado in situ de un rotor mediante medida de vibraciones. Modelado del rotor mediante masas excéntricas. Análisis en frecuencia de la respuesta del rotor ante determinados desequilibrios, con determinación de las amplitudes y desfases. Definición de las masas a colocar para conseguir el equilibrado. Comprobación de la calidad del equilibrado obtenido. Prácticas informáticas Metodología de enseñanza-aprendizaje: La tercera de las cinco prácticas es numérica: La tercera práctica es numérica (en grupos de 2 alumnos). Modelo sencillo de un vehículo con amortiguación. Determinación analítica y numérica de la respuesta ante una carretera con una rugosidad de variación periódica, que puede representarse como superposición de armónicos. Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

5 Exámenes Clases teóricas BIBLIOGRAFÍA Y OTROS RECURSOS DOCENTES Bibliografía general Elements of Vibration Analysis L. Meirovitch McGraw-Hill, 1986 Theory of Vibration I, II A.A. Shabana Springer-Verlag, 1991 (289 y 336 páginas) Theory of Vibration with Applications Thomson, W.T. Chapman and Hall, 4ª edición, 1993 (546 páginas) Bibliografía específica Diseño de Mecanismos. Análisis y Síntesis Erdman, A. G. Prentice Hall, (3ª Ed.), 1998 (646 páginas) Otros recursos docentes Apuntes de la asignatura: Teoría y colección de problemas resueltos Sistema de evaluación Se evaluará teniendo en cuenta los resultados de un examen y de cinco prácticas numéricas y experimentales. Para aprobar la asignatura es necesario - Superar un cierto nivel mínimo de conocimientos que se evaluarán mediante un examen al final del cuatrimestre. - Haber realizado, presentado y aprobado la memoria de las cinco prácticas: dos experimentales y una numérica. El examen constará de una serie de problemas de vibraciones a resolver. Calificación. - Convocatorias ordinarias: Examen a final del cuatrimestre (75 %) Prácticas: 5% cada una de ellas. - Convocatorias extraordinarias o prácticas realizadas en años anteriores: Examen (100 %) Es requisito previo haber aprobado las prácticas obligatorias, aunque no participan en el cálculo de la calificación final Las prácticas suspendidas deben volver a presentarse corregidas. En esos casos, una vez aprobadas, la calificación de la Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

6 práctica corregida será 5. CALENDARIO DE EXÁMENES CENTRO: Por definir Fecha: Por definir Hora: Por definir Aula: Por definir TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: JAIME DOMINGUEZ ABASCAL JUANA MARIA MAYO NUÑEZ JOSE LUIS ESCALONA FRANCO CARLOS NAVARRO PINTADO FRANCISCO JAVIER MARTINEZ REINA Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7

7 ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grupo 1 (Intensif. Vehà culos Aeroespaciales) (959296) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: MAYO NUÑEZ, JUANA MARIA Miércoles Fecha: Aula: Del 06/02/2014 al 29/05/2014 Hora: De 16:10 a 17:40 AULA 101 ENTREPLANTA PRIMERA Viernes Fecha: Aula: Del 06/02/2014 al 29/05/2014 Hora: De 15:00 a 16:30 AULA 101 ENTREPLANTA PRIMERA Curso académico: 2013/2014 Última modificación: de 7