Profesor: Dr. Gerardo Silva Navarro 

Objetivos

Se realiza una revisión de los principales aspectos estructurales y dinámicos en sistemas mecánicos vibratorios, utilizando herramientas computacionales para el análisis y la simulación numérica de sistemas mecánicos, con cuerpos rígidos y deformables en medios continuos, en presencia de rigidez y amortiguamiento, como son los métodos de elemento finito, técnicas de análisis modal, etc. A lo largo del curso se abordan diversos casos de estudio de investigaciones recientes sobre absorción de vibraciones y maquinaria rotatoria. 

Contenido 

1.  Fundamentos.

1.1  Introducción general. 
1.2  Elementos de un sistema vibratorio. 
1.3  Conceptos básicos de vibraciones. 
1.4  Clasificación de las vibraciones. 
1.5  Resortes, masa/inercia y amortiguadores. 
1.6  Movimiento armónico. 
1.7  Aspectos de estabilidad. 

2  Sistemas vibratorios.

2.1  Vibraciones libres de un sistema de un grado de libertad no amortiguado. 
2.2  Vibraciones libres con amortiguamiento. 
2.3  Vibraciones excitadas armónicamente. 
2.4  Vibraciones excitadas armónicamente a través de la base o estructura del sistema. 
2.5  Respuesta de sistemas con desbalance rotatorio. 
2.6  Vibraciones no lineales. 
2.7  Vibraciones libres en sistemas de dos grados de libertad. 
2.8  Análisis de vibraciones forzadas en sistemas de dos grados de libertad. 
2.9  Sistemas de múltiples grados de libertad. 
2.10 Modelado de sistemas continuos como sistemas discretos de un número finito de grados de libertad. 
2.11 Ecuación de Lagrange para sistemas de varios grados de libertad. 
2.12 Estabilidad y auto-excitación. 
2.13 Sistemas continuos (parámetros distribuidos). 

3  Métodos de análisis modal.

3.1  Introducción. 
3.2  Modos normales de vibración. 
3.3  Transformaciones de coordenadas vs acoplamiento dinámico. 
3.4  Vectores modales y propiedades. 
3.5  Respuesta a excitaciones armónicas. 
3.6  Respuesta a excitaciones armónicas por análisis modal. 
3.7  Métodos de estimación y validación de parámetros modales. 

4  Aplicación del método de elemento finito.

4.1  Introducción. 
4.2  Análisis de esfuerzos y equilibrio. 
4.3  Condiciones de frontera. 
4.4  Energía potencial. 
4.5  Método de Rayleigh-Ritz. 
4.6  Método de Galerkin. 
4.7  Casos de esfuerzo unidimensional, plano y tridimensional. 
4.8  Ecuaciones de movimiento de un elemento. 
4.9  Programas para análisis y simulación. 

5  Maquinaria rotatoria.

5.1  Introducción. 
5.2  Fuentes de vibraciones. 
5.3  Terminología de maquinaria rotatoria. 
5.4  Tipos y modelos de rotores. 
5.5  Vibraciones síncronas en sistemas rotor-chumacera. 
5.6  Métodos de compensación del desbalance. 
5.7  Balanceo de maquinaria rotatoria. 

6  Absorción de vibraciones.

6.1  Introducción. 
6.2  Métodos de control de vibraciones. 
6.3  Clasificación general. 
6.4  Métodos de control pasivo. 
6.5  Métodos de control activo. 
6.6 El problema de control activo. 
6.7 Control de sistemas vibratorios lineales. 
6.8  Algunos casos de estudio. 

Plataforma experimental

Se realizarán experimentos de dinámica, vibraciones y control en dos plataformas experimentales (traslacional y torsional), de la marca Educational Control Products (ECP), en un sistema rotor kit de Bently Nevada , con generador de vibraciones de KCF Technologies , etc. Este equipo está disponible en el Laboratorio de Absorción de Vibraciones y Sistemas Electromecánicos de la Sección de Mecatrónica. 

Software a utilizar

Matlab, Maple, MSC/Nastran, SDTools, ANSYS, etc. 

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