UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ÁREA: CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

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1 UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ÁREA: CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Programa de la asignatura de: MECÁNICA APLICADA II CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA MODULO: CUARTO DURACIÓN DEL CURSO SEMANAS: 32 HORAS TOTALES: 96 HORAS A LA SEMANA: 3 NÚMERO DE CRÉDITOS: 12 LABORATORIO: SI OBLIGATORIA: SI OPTATIVA: NO Es requisito indispensable para acreditar una materia que incluye prácticas de laboratorio, que el alumno apruebe las prácticas correspondientes. Este criterio es obligatorio para las evaluaciones ordinaria, extraordinaria y extraordinaria de regularización. Seriación obligatoria antecedente: ninguna Seriación obligatoria consecuente: Robótica, Instalaciones Mecánicas y Electromecánicas, Modelado de Sistemas Físicos OBJETIVO DEL CURSO: Este curso está orientado a proporcionar un conocimiento básico de los fenómenos vibratorios para aplicarlos al diseño, operación, mantenimiento de la maquinaria, así como a la cimentación de máquinas, estructuras y aparatos. Requiere haber cursado las materias de Mecánica, Matemáticas, Física, Mecánica de Materiales y Mecánica Aplicada I. TEMAS DEL PROGRAMA DE MECÁNICA APLICADA II CAPITULO TITULO HORAS % % ACUM. 1 MECÁNICA CLÁSICA. 4 4% 4% 2 INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS VIBRACIONES MECÁNICAS % 15% 3 VIBRACIONES EN SISTEMAS DINÁMICOS DE UN GRADO DE LIBERTAD % 35% 4 AISLAMIENTO Y CIMENTACIÓN DEL EQUIPO VIBRÁTIL 3 3% 39% 5 INSTRUMENTACIÓN PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES. 4 4% 43% 6 SISTEMAS DE DOS GRADOS DE LIBERTAD % 58% 7 SISTEMAS DE VARIOS GRADOS DE LIBERTAD % 75% 8 BALANCEO 7 7% 82% 9 INTRODUCCIÓN A LA DINÁMICA DE ROTORES. 7 7% 90% 10 ANÁLISIS DE PROBLEMAS DE VIBRACIÓN 10 10% 100% TOTALES % CONTENIDO DEL PROGRAMA DE MECÁNICA APLICADA II CAPITULO 1. MECÁNICA CLÁSICA. Objetivo. Al terminar el estudio de este capítulo el alumno deberá ser capaz de: a).- Tener un panorama general de las vibraciones mecánicas. b).-comprender las leyes fundamentales de movimiento de puntos materiales y de sistemas de puntos materiales Introducción Definiciones Ecuaciones de movimiento Leyes de Newton Ecuaciones de movimiento para un punto material Ecuaciones de movimiento para el centro de masas de un sistema de puntos materiales Leyes de Euler Ecuaciones de movimiento de Newton-Euler Problemas y aplicaciones 1 de 5

2 CAPITULO 2. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS VIBRACIONES MECÁNICAS. a).- Comprender que es una vibración. b).- Representar vectorialmente las vibraciones. c).- Determinar el trabajo realizado por una fuerza armónica en un movimiento armónico. d).- Realizar análisis armónicos Definiciones Representación vectorial de las vibraciones Pulsaciones Trabajo efectuado en los movimientos armónicos Movimiento periódico Análisis armónico Problemas y aplicaciones CAPITULO 3. VIBRACIONES EN SISTEMAS DINÁMICOS DE UN GRADO DE LIBERTAD. a).- Conocer lo que grado de libertad. b).- Obtener las ecuaciones diferenciales de movimiento para sistemas libres, amortiguados y forzados con y sin amortiguamiento de un solo grado de libertad.. c).- Determinar la frecuencia natural, la frecuencia angular, y el periodo de un sistema de un solo grado de libertad Grados de libertad de los sistemas dinámicos Obtención de la ecuación diferencial general de movimiento en el sistema clásico de un grado de libertad Otros sistemas con la misma ecuación diferencial del movimiento Vibraciones libres Ejemplos de vibraciones libres con un grado de libertad Resortes en serie y en paralelo Problemas y aplicaciones Vibraciones libremente amortiguadas Tipos de amortiguamiento Amortiguamiento viscoso Amortiguación de Coulomb Amortiguación Histerésica Problemas y aplicaciones Amortiguamiento crítico Decremento logarítmico Amortiguamiento en serie y en paralelo Problemas y aplicaciones 3.6. Vibraciones forzadas sin amortiguación Problemas y aplicaciones Vibraciones forzadas con amortiguación viscosa Problemas y aplicaciones. CAPITULO 4. AISLAMIENTO Y CIMENTACIÓN DEL EQUIPO VIBRÁTIL. a).- Determinar la transmisibilidad de los equipos vibrátiles. b).- Determinar las formas en las que puede aislar las vibraciones de un equipo. c).- Determinar estrategias para la cimentación de equipo vibrátil Niveles aceptables de Vibración Aislamiento de fuerzas vibratorias Transmisibilidad Suspensiones comerciales y aislamiento de vibraciones con las mismas Problemas y aplicaciones. CAPITULO 5. INSTRUMENTACIÓN PARA LA MEDICIÓN DE VIBRACIONES. a).- Conocer los diferentes instrumentos y equipos para la medición de las 2 de 5

3 vibraciones, así como su principio de operación 5.1. Introducción Principios fundamentales de los instrumentos para la medición de vibraciones Medidores: Vibrómetros. Vibrógrafos. Instrumentos sísmicos Monitores Analizadores Sensores Sensores de contacto Sensores de no contacto 5.7. Acelerómetros Frecuencímetros Estroboscopios Equipos auxiliares. CAPITULO 6. SISTEMAS DE DOS GRADOS DE LIBERTAD. a).- Establecer y resolver las ecuaciones diferenciales de movimiento para sistemas de dos grados de libertad. b).- Determinar la características de la vibración de dichos sistemas Vibraciones libres no amortiguadas Frecuencias naturales y modos principales de vibración Vibraciones forzadas no amortiguadas Vibraciones libres amortiguadas Vibraciones forzadas amortiguadas Los absorbentes dinámicos de vibraciones Problemas y aplicaciones. CAPITULO 7. SISTEMAS DE VARIOS GRADOS DE LIBERTAD. a).- Determinar los modos de vibración de sistemas de varios grados de libertad con métodos clásicos, matriciales, de energía y por elemento finito. b).- Determinar las vibraciones torsionales de sistemas de varios grados de libertad Coeficientes de influencia Método Holzer Estudio particular de las vibraciones torsionales Vibraciones de sistemas dinámicos en flexión Método de Myklestad y Prhol Métodos matriciales Método de elemento finito Problemas y aplicaciones. CAPITULO 8. BALANCEO. a).- Determinar las causas de desbalanceo. b).- Balancear rotores en sitio. c).- Conocer los principios del balanceo en máquinas o túneles de balanceo Desbalanceo estático Desbalanceo dinámico Desbalanceo por par de fuerzas Desbalanceo cuasi-estático Como corregir el desbalanceo dinámico Balanceo en sitio Balanceo en máquina balanceadora Balanceo experimental. Método de la medición de la amplitud vibratoria y del ángulo de fase Auto-balanceo. 3 de 5

4 CAPITULO 9. INTRODUCCIÓN A LA DINÁMICA DE ROTORES. a).- Establecer y resolver las ecuaciones diferenciales de movimiento que gobiernan la rotordinámica. b).- Determinar las velocidades críticas de rotores. c).- Determinar las características del sistema rotor chumacera d).- Determinar de manera general los diversos problemas a que son sujetos los rotores Velocidades críticas Cálculo de velocidades críticas de un rotor real Mapa de velocidades críticas Sistema rotor chumacera Estudio de estabilidad de sistema rotor chumacera Problemas y aplicaciones. CAPITULO 10. ANÁLISIS DE PROBLEMAS DE VIBRACIÓN. a).- Analizar los problemas de vibración a los que son sujetos los equipos y maquinaría en la industria. b).- Plantear programas de mantenimiento predictivo. c).- Determinar el tipo de problema que causa la vibración en un equipo determinado, así como su solución Desbalanceo de las partes giratorias Desalineamiento en coples y chumaceras Engranajes excéntricos o defectuosos Cojinetes defectuosos Fuerzas magnéticas Problemas en bandas motrices Problemas de resonancia Desajustes mecánicos Fuerzas aerodinámicas o hidráulicas Problemas y aplicaciones. ESTRATEGIA DIDÁCTICA X Búsqueda de información documental por parte del alumno. X Técnicas grupales para la resolución de ejercicios. X Tareas y trabajos extra clase. X Utilización de recursos audiovisuales y de tecnología de punta. X Exposiciones por parte del alumno. X Participación del alumno en clase. X Participación activa del alumno en la construcción de su conocimiento. X Seminarios. X Taller para la solución de Problemas. X Practicas de Laboratorio. X Practicas de campo. Otras: ELEMENTOS DE EVALUACIÓN X Participación en clase. X Ejercicios y trabajos realizados en el Taller. X Trabajos y tareas extra clase. X Exposición de temas de investigación en forma grupal e individual. X Practicas de laboratorio reportadas por escrito. X Participaciones. X Examen por parciales. X Examen departamental. Otros 4 de 5

5 CONOCIMIENTOS Vibraciones mecánicas. Mecánica clásica. Instrumentación. PERFIL DEL DOCENTE EXPERIENCIA PROFESIONAL Haber trabajado en el área. Haber impartido clase. Formación pedagógica. HABILIDADES Domino de la asignatura Manejo de grupos Comunicación (transmisión de conocimiento). Capacidad de análisis y síntesis. Manejo de materiales didácticos. Creatividad. Capacidad para realizar analogías y comparaciones en forma simple. Capacidad para motivar al Auto Estudio, el Razonamiento y la investigación. Ética. ACTITUDES Honestidad. Compromiso con la docencia. Crítica Fundamentada. Respeto y Tolerancia. Responsabilidad Científica. Liderazgo. Superación personal, docente y profesional. Espíritu cooperativo. Puntualidad. Compromiso social. BIBLIOGRAFÍA 1. ING. MIGUEL VILLAGÓMEZ ARIAS. MECÁNICA APLICADA II. U.M.S.N.H. 2. WILLIAM T. THOMSON, MARIE DILLON DAHLEH. THEORY OF VIBRATION WITH APPLICATIONS. PRENTICE HALL. 3. DANIEL J. INMAN. ENGINEERING VIBRATION. PRENTICE HALL. 4. JERRY H. GINSBERG. MECHANICAL AND STRUCTURAL VIBRATIONS. JOHN WILEY & SONS. 5. WILLIAM T. THOMSON. TEORÍA DE VIBRACIONES APLICACIONES. PRENTICE HALL. 6. ROBERT F. STEIDEL. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS VIBRACIONES MECÁNICAS. C.E.C.S.A. 7. J. P DEN HARTOG. MECÁNICA DE LAS VIBRACIONES. C.E.C.S.A. 8. HARTMAN. DYNAMICS OF MACHINERY. ED. MC. GRAW-HILL. 9. HARRIS AND CREDE. SHOCK & VIBRATION HANDBOOK. ED. MC. GRAW- HILL. 10. JIMIN HE, ZHI-FANG FU. MODAL ANALYSIS. BUTTERWORTH HEINEMANN. 5 de 5

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