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Academic Year/course: 2021/22

434 - Bachelor's Degree in Mechanical Engineering

29745 - Vibration and Noise at Machines


Syllabus Information

Academic Year:
2021/22
Subject:
29745 - Vibration and Noise at Machines
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
434 - Bachelor's Degree in Mechanical Engineering
ECTS:
6.0
Year:
4
Semester:
First semester
Subject Type:
Optional
Module:
---

1. General information

2. Learning goals

3. Assessment (1st and 2nd call)

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course is oriented towards the achievement of the learning objectives. It is based on participation and the active role of the student favors the development of communication and decision-making skills. A wide range of teaching and learning tasks are implemented, such as lectures, guided assignments, laboratory sessions, autonomous work, and tutorials.

Students are expected to participate actively in the class throughout the semester.

Further information regarding the course will be provided on the first day of class.

4.2. Learning tasks

The course includes 6 ECTS organized according to:

- Lectures (1.2 ECTS): 45 hours.

- Laboratory sessions (0.6 ECTS): 15 hours.

- Group work (1.4 ECTS): 35 hours.

- Autonomous work (2 ECTS): 50 hours.

- Tutorials.

Lectures: the professor will explain the theoretical contents of the course and solve illustrative applied problems. These problems and exercises can be found in the problem set provided at the beginning of the semester. Lectures run for 3 weekly hours. Although it is not a mandatory activity, regular attendance is highly recommended.

Laboratory sessions: sessions will take place every 2 weeks (5 sessions in total) and the last 3.0 hours each. Students will work together in groups actively doing tasks such as practical demonstrations, measurements, calculations, and the use of graphical and analytical methods.

Guided assignments: students will complete assignments, problems, and exercises related to concepts seen in laboratory sessions and lectures. They will be submitted at the beginning of every laboratory session to be discussed and analyzed. If assignments are submitted later, students will not be able to take the assessment test.

Autonomous work: students are expected to spend about 90 hours to study theory, solve problems, prepare lab sessions, and take exams.

Tutorials: the professor's office hours will be posted on the degree website to assist students with questions and doubts. It is beneficial for the student to come with clear and specific questions.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics: 

Theoretical sessions

  • 1. Vibration and Noise.
  • 2. Introduction to the theory of vibrations.
  • 3. Vibrations of discrete systems of one and n degree of freedom. Modal analysis
  • 4. Vibrations in continuous systems: Shafts and beams.
  • 5. Fundamental concepts of noise.
  • 6. Instrumentation for measurement and analysis of vibration and noise.
  • 7. Sources of vibration and noise on machines.
  • 8. Troubleshooting machines.
  • 9. Noise and vibration control.
  • 10. Practical cases.

Practical sessions

  • 1. Data acquisition and processing noise and vibration signals. System analysis with a degree of freedom in free oscillation.
  • 2. System analysis of a degree of freedom in forced oscillation.
  • 3. System analysis with two degrees of freedom.
  • 42. Modal testing of a beam
  • 3. Determination of sound power of a machine and / or equipment
  • 54. Vibration analysis of a cantilevered rotor.
    • Setting up a measurement system
    • Failure frequency Identification
    • Interpretation and discussion of the measures

4.4. Course planning and calendar

For further details concerning the timetable, classroom and further information regarding this course please refer to the "Escuela de Ingeniería y Arquitectura " website (https://eina.unizar.es/)


Curso Académico: 2021/22

434 - Graduado en Ingeniería Mecánica

29745 - Vibraciones y ruido en máquinas


Información del Plan Docente

Año académico:
2021/22
Asignatura:
29745 - Vibraciones y ruido en máquinas
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
434 - Graduado en Ingeniería Mecánica
Créditos:
6.0
Curso:
4
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

Al finalizar la asignatura, el estudiante deberá:

  • Describir los conceptos fundamentales de vibración y ruido, técnicas de medida e instrumentación.
  • Conocer la normativa que regula la severidad de las vibraciones y la emisión sonora de una máquina.
  • Identificar, describir y analizar los fenómenos físicos que generan la vibración y el ruido en sistemas mecánicos, y aplicar una metodología para analizar su generación.
  • Explicar los mecanismos fundamentales del aislamiento de la vibración y ruido; y aplicar diferentes soluciones para su reducción.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

Vibraciones y ruido en máquinas es una asignatura optativa en el Grado de Ingeniería Mecánica, donde se presentan los principios fundamentales de vibraciones y ruido, construidos sobre los conceptos presentados en asignaturas de semestres anteriores: Mecánica, Teoría de Máquinas, Mecánica de fluidos o Resistencia de Materiales, y se apoyan en las herramientas proporcionadas por las asignaturas de Matemáticas, lo que le permite al alumno comprender los modelos matemáticos de los sistemas mecánicos y a trabajar con una máquina bajo el punto de vista de la vibración y el ruido. Al finalizar la asignatura el alumno es consciente de la importancia que las vibraciones y ruido tienen en el diseño y mantenimiento de máquinas.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Se recomienda haber adquirido diversas competencias de cálculo diferencial, conceptos básicos de mecánica del sólido rígido, teoría de máquinas, resistencia de materiales, mecánica de fluidos, elementos de máquinas, y conocimientos de MatLab. Se aconseja al alumno seguir la asignatura de forma presencial y continuada, asistiendo y participando activamente en las clases con el profesor, tanto teóricas como prácticas. Esto permitirá al alumno adquirir paulatinamente los conocimientos impartidos en las diferentes sesiones y abordar sin dificultad las pruebas de evaluación y tareas periódicas programadas a lo largo del curso. Para avanzar correctamente, el estudiante cuenta con la asesoría del profesor, durante las horas de tutoría, para el seguimiento de las actividades propuestas y para resolver cualquier duda que se le presente.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Competencias específicas:

C37: Utilización de técnicas experimentales para caracterizar el funcionamiento de los sistemas mecánicos.

C43: Capacidad para aplicar los conceptos básicos de Teoría de Mecanismos y Máquinas en la problemática cinemático-dinámica de sistemas mecánicos en máquinas y vehículos.

Competencias genéricas:

C4: Capacidad para resolver problemas y tomar decisiones con iniciativa, creatividad y razonamiento crítico.

C5: Capacidad para comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en castellano.

C6: Capacidad para usar las técnicas, habilidades y herramientas de la Ingeniería necesarias para la práctica de la misma.

C9: Capacidad de gestión de la información, manejo y aplicación de las especificaciones técnicas y la legislación necesarias para la práctica de la Ingeniería.

C10: Capacidad para aprender de forma continuada y desarrollar estrategias de aprendizaje autónomo.

2.2. Resultados de aprendizaje

  1. Modela un mecanismo y/o máquina como sistema discreto, definiendo los parámetros fundamentales que caracterizan su comportamiento vibratorio.
  2. Realiza un modelo vibroacústico de una máquina.
  3. Aplica conceptos de ruido y vibraciones en el diseño de una máquina.
  4. Utiliza programas de simulación numérica aptos para análisis dinámico de mecanismos y máquinas, siendo capaz de analizar y discutir los resultados obtenidos.
  5. Entiende el montaje y funcionamiento de cadenas de medida, y adquiere la habilidad para utilizarlas.
  6. Prepara informes sobre las medidas: objetivo, procedimiento, resultados, análisis y recomendaciones.
  7. Conoce las fuentes que generan vibraciones en máquinas.
  8. Calcula las acciones que se generan por desequilibrios dinámicos en máquinas.
  9. Conoce la normativa que evalúa la severidad de las vibraciones en una máquina.
  10. Aplica medidas correctoras para minimizar la transmisión de ruido y vibraciones.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Los resultados de aprendizaje de la asignatura son fundamentales porque proporcionan al alumno el conocimiento básico, tanto teórico como experimental, para analizar e identificar las fuentes de vibración y ruido en máquinas, y le capacitan para proponer soluciones para su control y reducción. Aspecto muy importante en la industria, dado que existe una creciente demanda sobre las máquinas para que sean más fiables en su funcionamiento, con mínimo coste de mantenimiento, agradables para el operario, exigiéndoles que emitan menos ruido al exterior para disminuir la contaminación ambiental. Por eso las características vibroacústicas de una máquina son un elemento diferenciador clave entre los fabricantes, y el ingeniero mecánico debe ser capaz de satisfacer esta demanda.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

Evaluación continua.

Se pretende promover el trabajo continuado del alumno, para favorecer que pueda seguir con mejor aprovechamiento los contenidos de la asignatura, que se van construyendo sobre los anteriores.

El alumno deberá realizar las tres actividades siguientes:

  • Controles periódicos, durante las clases magistrales: Valoración 30 % de la calificación total.
  • Trabajo teórico y exposición oral: Valoración 40 % de la calificación total.
  • Presentación de informes de prácticas para su evaluación: Valoración 30 % de la calificación total.

La calificación final es suma de la obtenida en las tres pruebas. Cada una de las partes de la asignatura debe aprobarse por separado con una nota mínima, que será la mitad de la calificación.

Evaluación global.

Si el estudiante no opta por la evaluación continua, obtendrá la calificación final mediante una prueba escrita global de la asignatura, según el calendario de exámenes del centro, consistente en:

  • Diez cuestiones teórico-prácticas sobre los temas impartidos en las clases de teoría, de problemas y en las sesiones de prácticas.

Esta forma de evaluación, se realizará también por los estudiantes que no hayan superado la asignatura por evaluación continua, o que quieran mejorar su calificación, en cuyo caso prevalecerá la última obtenida.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

La metodología que se propone trata de potenciar el trabajo continuado del estudiante, para ello se impartirán:

  1. Clases magistrales, al grupo completo, en las que el profesor explicará los aspectos teóricos de la asignatura que se completan con la resolución de problemas y el análisis de casos técnicos reales.
  2. Prácticas de laboratorio que se distribuyen a lo largo del cuatrimestre.
  3. Trabajo teórico sobre vibraciones y ruido en máquinas: El trabajo, realizado en grupos, supone una dedicación no presencial por parte del alumno de 18 horas, que se complementará con asesoría por parte del profesorado. Se expondrá en las fechas comunicadas por los profesores con anterioridad.
  4. Estudio y trabajo personal: Parte no presencial de la asignatura, que se estima en unas 60 horas, necesarias para el estudio de teoría, resolución de problemas, y preparación de las prácticas de laboratorio.
  5. Tutorías, que pueden relacionarse con cualquier parte de la asignatura y se enfatizará que el estudiante acuda a ellas con planteamientos convenientemente claros y reflexionados. El profesor publicará un horario de atención a los estudiantes para que puedan acudir a realizar consultas de manera ordenada a lo largo del cuatrimestre.

4.2. Actividades de aprendizaje

La asistencia a todas las actividades de aprendizaje es de especial relevancia para adquirir las competencias de la asignatura.

  1. Clases magistrales (1.8 ECTS, 45 Horas)
  2. Prácticas de laboratorio.(0.6 ECTS, 15 Horas)
  3. Trabajos en grupo.(1.2 ECTS, 30 Horas)
  4. Estudio y trabajo personal (2 ECTS, 50h)
  5. Evaluación y tutorías ( 0.4 ECTS, 10h)

4.3. Programa

Temario

1. Vibración y ruido.

2. Introducción a la teoría de vibraciones.

3. Vibraciones en sistemas discretos de 1 y n GL. Análisis modal

4. Vibraciones en sistemas continuos: Ejes y vigas.

5. Conceptos fundamentales de ruido.

6. Instrumentación para la medida y análisis de vibraciones y ruido.

7. Fuentes de vibraciones y ruido en máquinas.

8. Diagnóstico de averías en máquinas. Mantenimiento predictivo.

9. Control de vibraciones y ruido.

10. Exposición al ruido y a las vibraciones.

11. Casos prácticos.

Clases prácticas

1. Adquisición de datos y procesamiento de señales vibratorias. Análisis de sistema con un grado de libertad en oscilación libre.

2. Análisis de sistema de un grado de libertad en oscilación forzada.

3. Análisis de sistema con dos grados de libertad.

4. Ensayo modal de una viga.

5. Análisis de vibraciones de un rotor en voladizo.

  • Puesta a punto de una cadena de medida
  • Identificación de frecuencias de fallo
  • Interpretación y discusión de las medidas realizadas

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Los 6 créditos ECTS: 150 horas/estudiante, repartidas como sigue:

45 h. de clase magistral

15 h. sesiones prácticas

50 h. de estudio teórico

25 h. de trabajo tutelado

5 h. de informes de prácticas

Las clases magistrales y de problemas se imparten según horario establecido por el centro y es publicado con anterioridad a la fecha de comienzo del curso. El horario de las sesiones de clases prácticas y la fecha de exposición de los trabajos se comunicarán en clase.

Cada profesor informará de su horario de atención de tutoría

En la sección de Información Académica de la página web de la EINA, http://eina.unizar.es/,se incluyen en el apartado Calendarios las fechas de inicio y finalización de la asignatura, y en el de Horarios, las horas concretas de impartición.

Por otra parte, desde el inicio del cuatrimestre el alumno deberá estar atento a las fechas detalladas de realización de prácticas y entrega de trabajos de las que será convenientemente informado en clase.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

La bibliografía actualizada se encuentra en la BR de la BUZ