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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,
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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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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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