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: Grado en Ingeniería Aeroespacial 2010 E.T.S. de Ingeniería Mecánica de Máquinas y Vibraciones Optativa 3º Segundo Cuatrimestre Ciclo: Grupo: Créditos: Horas: Área: Departamento: Dirección postal: Dirección electrónica: Grupo 1 (Intensif. Vehículos Aeroespaciales) (1) Ingeniería Mecánica (Área principal) Ingeniería Mecánica y Fabricación (Departamento responsable) ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA, CAMINO DESCUBRIMIENTOS, S/N.- ISLA CARTUJA SEVILLA COORDINADOR DE LA ASIGNATURA MAYO NUÑEZ, JUANA MARIA PROFESORADO 1 MAYO NUÑEZ, JUANA MARIA Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 6

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. Concretando los objetivos anteriores, el alumno debe: 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. Equilibrar rotores Competencias Competencias transversales/genéricas G1 Capacidad para el diseño, desarrollo y gestión en el ámbito de la ingeniería aeronáutica que tengan por objeto, de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en el apartado 5 de la orden CIN/308/2009, los vehículos aeroespaciales, los sistemas de propulsión aeroespacial, los materiales aeroespaciales, las infraestructuras aeroportuarias, las infraestructuras de aeronavegación y cualquier sistema de gestión del espacio, del tráfico y del transporte aéreo. G2 Planificación, redacción, dirección y gestión de proyectos, cálculo y fabricación en el ámbito de la ingeniería aeronáutica que tengan por objeto, de acuerdo con los conocimientos adquiridos según lo establecido en el apartado 5 de esta orden, los vehículos aeroespaciales, los sistemas de propulsión aeroespacial, los materiales aeroespaciales, las infraestructuras aeroportuarias, las infraestructuras de aeronavegación y cualquier sistema de gestión del espacio, del tráfico y del transporte aéreo. G5 Capacidad para llevar a cabo actividades de proyección, de dirección técnica, de peritación, de redacción de informes, de dictámenes, y de asesoramiento técnico en tareas relativas a la Ingeniería Técnica Aeronáutica, de ejercicio de las funciones y de cargos técnicos genuinamente aeroespaciales. G7 Capacidad de analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas. G8 Conocimiento, comprensión y capacidad para aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión de Ingeniero Técnico Aeronáutico. G9 Fomentar el espíritu emprendedor. G10 Fomentar y garantizar el respeto a los Derechos Humanos y a los principios de accesibilidad universal, igualdad, no discriminación y los valores democráticos y de la cultura de la paz. G11 Capacidad de trabajar en un entorno bilingüe inglés-castellano G12 Capacidad para reconocer cuándo se necesita información, dónde localizarla, cómo evaluar su idoneidad y darle el uso adecuado de acuerdo con el problema que se plantea. G13 Capacidad para comunicar y transmitir conocimientos, haciendo un uso adecuado de los recursos de expresión oral y escrita. 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. CB3 Tener la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. CB4 Poder transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado. CB5 Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía. Competencias específicas T-VA1. Conocimiento adecuado y aplicado a la Ingeniería de: La mecánica de fractura del medio continuo y los planteamientos dinámicos, de fatiga de inestabilidad estructural y de aeroelasticidad. T-VA7. Conocimiento aplicado de: aerodinámica; mecánica y termodinámica, mecánica del vuelo, ingeniería de aeronaves (ala fija y alas rotatorias), teoría de estructuras. Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 6

3 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. 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 Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 6

4 11. Dinámica de Máquinas Introducción Análisis de fuerzas, Problema Inverso Análisis de Movimientos, Problema Directo Equilibrado de Rotores ACTIVIDADES FORMATIVAS 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: Se realizarán varias prácticas de laboratorio donde se experimentará con sistemas tanto en vibración libre como en vibración forzada periódica y no periódica. Se pretende comprobar la validez de los modelos numéricos, trabajar con diversos procedimientos para medir el amortiguamiento de los sistemas, obtener la función de respuesta en frecuencia con distintas excitaciones o aprender a sintonizar un absorsor dinámico de vibraciones. Prácticas informáticas Metodología de enseñanza-aprendizaje: Se realizarán dos grupos de prácticas numéricas. En uno de ellos se cubrirán los contenidos de cinemática y dinámica de mecanismos. En el otro grupo se modelarán sistemas vibratorios tanto de uno como de varios grados de libertad. Exámenes 3.0 Clases teóricas Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 6

5 Clases teóricas BIBLIOGRAFÍA E INFORMACIÓN ADICIONAL Bibliografía específica Elements of Vibration Analysis Meirovitch, L. McGraw-Hill, 1986 Theory of Vibration with Applications Thomson, W.T. Chapman and Hall, 4ª edición, 1993 Theory of Vibration I, II Shabana, A.A. Springer-Verlag, 1991 Diseño de Mecanismos. Análisis y Síntesis Erdman, A. G. Prentice Hall, (3ª Ed.), 1998 Sistema de evaluación Se evaluará teniendo en cuenta los resultados de un examen y de las 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 prácticas. Calificación. - Convocatorias de junio y septiembre: Examen a final del cuatrimestre (75 %) Prácticas: 25% - Otras convocatorias 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 práctica corregida será 5. CALENDARIO DE EXÁMENES Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 6

6 Consulte al Centro para obtener información sobre el calendario de exámenes. TRIBUNALES ESPECÍFICOS DE EVALUACIÓN Y APELACIÓN Presidente: Vocal: Secretario: Primer suplente: Segundo suplente: Tercer suplente: JAIME DOMINGUEZ ABASCAL ALFREDO DE JESUS NAVARRO ROBLES FRANCISCO JAVIER MARTINEZ REINA MARIA ESTHER REINA ROMO VICTOR MANUEL CHAVES REPISO JOAQUIN OJEDA GRANJA ANEXO 1: HORARIOS DEL GRUPO DEL PROYECTO DOCENTE Los horarios de las actividades no principales se facilitarán durante el curso. GRUPO: Grupo 1 (Intensif. Vehículos Aeroespaciales) (959296) Calendario del grupo CLASES DEL PROFESOR: MAYO NUÑEZ, JUANA MARIA HORARIO SIN ESPECIFICAR Curso académico: 2017/2018 Última modificación: de 6