Ruido y Vibraciones

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PROGRAMA SINTETICO
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones
SEMESTRE: Noveno
OBJETIVO GENERAL:
El alumno resolverá problemas de control de ruido y vibraciones, aplicando los conocimientos sobre generación y
propagación de ruido y vibraciones, así como las técnicas de medición y manejo de estas señales para su uso en
la ingeniería y en las áreas relacionadas con la Acústica.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
VII.
VIII.
Vibraciones Mecánicas.
Vibraciones Sísmicas.
Medición y Control de Vibraciones.
Efectos de las Vibraciones en el Ser Humano.
Aspectos del Ruido.
Ruido en el Medio Ambiente.
Mediciones y Control de Ruido.
Normatividad del Ruido y Vibraciones.
METODOLOGÍA:
Conformación de equipos de trabajo. Búsqueda de información por parte del alumno, técnicas grupales para la
resolución de ejercicios, uso de recursos audiovisuales e innovación tecnológica, exposiciones por parte de los
alumnos, tareas y trabajos extra clase, participación en exposiciones y discusiones con el apoyo del profesor.
Exposición por parte del profesor.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Tres exámenes departamentales que tendrán el valor de 70% de la calificación, el 10% de prácticas en el
laboratorio, participación en clase 10% y 10% de tareas y trabajos extraclase.
BIBLIOGRAFÍA:
Beranek, Leo L., Acústica, Editorial Hispano-Americana, B. Aires, 2002, 492 págs.
Bruel, and Kjaer. Noise Control. , Mc graw Hill Inc, Dinamarca. 2001, 270 págs.
Harris, Cyril M. Handbook of acoustical measurements and noise control. 3a edicion. Mc graw Hill Inc. New York,
EUA. 2003, 380 págs.
Kinsler, y Frey. Fundamentos de acústica. 3ª edición en español. Editorial Noriega Editores. México 2002, 430
págs.
Thomson, William T. Teoría de vibraciones y aplicaciones. Editorial Prentice EUA, 2002, 250 págs.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
OPCIÓN: Acústica
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Ingeniería en Comunicaciones y
Electrónica
ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones
SEMESTRE: Noveno
CLAVE: 058
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: 2006
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico- Práctica
MODALIDAD: Escolarizada
TIEMPOS ASIGNADOS
HORAS/SEMANA/TEORÍA:
HORAS/SEMANA/PRÁCTICA:
HORAS/SEMESTRE/TEORIA:
HORAS/SEMESTRE/PRACTICA:
3.0
1.5
54
27
HORAS/TOTALES:
81
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
REVISADO POR: Subdirección Académica
APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo
Escolar de la ESIME Unidad Culhuacan y Zacatenco
Ing. Ernesto Mercado Escutia
M. en C. Jesús Reyes García
AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas
de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
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ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones
CLAVE: 058
HOJA 2 DE 13
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
Es importante el dominio de propagación de ondas de baja frecuencia, que son fundamentales para el futuro
Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica. Esto le permitirá tener las herramientas necesarias para dar solución a
los problemas de control de ruido y vibraciones en industrias como la metalmecánica, de la construcción y todos
aquellos espacios donde dicho control fuera requerido, cumpliendo así con el perfil de la opción Acústica de la carrera
de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. Las asignaturas antecedentes son: “Señales y Vibraciones” y
“Electroacústica y Transductores.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno resolverá problemas de control de ruido y vibraciones, aplicando los conocimientos sobre generación y
propagación de ruido y vibraciones, así como las técnicas de medición y manejo de estas señales para su uso en la
ingeniería y en las áreas relacionadas con la Acústica.
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ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones
No. UNIDAD
CLAVE:
058
HOJA 3 DE 13
NOMBRE:
I
Vibraciones Mecánicas.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno explicará los parámetros principales que definen a una vibración mecánica. Distinguirá los modos de
vibrar de diferentes generadores acústicos.
No.
TEMA
TEMAS
HORAS
T
P
3.0
1.1
Terminología de vibraciones
0.5
1.2
Oscilaciones armónicas.
1.0
1.3
Oscilaciones con amortiguamiento
0.5
1.4
Oscilaciones forzadas.
1.0
1.5
Vibración en cuerdas
1.0
3.0
1.6
Vibración en barras
0.5
3.0
1.7
Vibración en membranas y placas
1.0
3.0
1.8
Vibración en tubos de sección variable
0.5
Subtotal
6.0
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
9.0
1B,4B,6C
3.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de conceptos por parte de los alumnos para realizar unificación de criterios.
Resolución de ejercicios propuestos por el profesor de todos los tipos de oscilaciones y vibraciones.
Tareas y trabajos.
Utilización de recursos audiovisuales y de tecnología de punta.
Exposición por parte del alumno con asesoría y apoyo del profesor.
Participación del alumno en clase.
Prácticas de Laboratorio con reporte técnico relacionadas con las vibraciones.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Primer examen departamental unidades I, II y III. 70%
Ejercicios realizados en clases. 10%
Prácticas de laboratorio reportadas por los alumnos. 10%
Participación en actividades individuales, de equipo y tareas. 10%
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No. UNIDAD
CLAVE: 058
NOMBRE:
II
HOJA 4 DE 13
Vibraciones Sísmicas
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará las causas que producen los sismos, para determinar los epicentros y magnitudes de los
mismos. Explicará los diferentes métodos de prospección geofísica para la detección de mantos petrolíferos,
acuosos y de minerales.
No.
TEMA
HORAS
TEMAS
T
2.1
Sismología.
Placas tectónicas y sismisidad mundial.
Movimientos de la corteza terrestre.
1.5
2.2
Determinación de epicentros, escalas y magnitudes.
Ondas primarias, secundarias y superficiales.
Interpretación de sismo gramas.
1.5
2.3
Instrumentación sísmica.
Geóponos, hidrófobos y acelerógrafos.
1.5
2.4
Prospección geofísica.
Métodos empleados en prospección: gravimétrico,
eléctrico, magnético, magneto telúrico y sísmico.
Generación de impulsos sísmicos.
Subtotal
3.0
7.5
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información documental por parte del alumno.
Exposición por parte del alumno con asesoría y apoyo del profesor.
Resolución de ejercicios de los temas en grupos reducidos.
Uso de recursos audiovisuales y de tecnología de punta.
Tareas y trabajos relacionados con la instrumentación sísmica.
Desarrollo de mapas mentales y conceptuales.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Primer examen departamental unidades I, II y III. 80%
Ejercicios realizados en clases. 10%
Participación en actividades individuales, de equipo y tareas. 10%
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
7.0
7.0
1B,5B,4B
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ASIGNATURA:
No. UNIDAD
Ruido y Vibraciones
CLAVE: 058
NOMBRE:
III
HOJA 5 DE 13
Medición y Control de Vibraciones.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno definirá el tipo de transductor para la medición de diferentes parámetros de las vibraciones mecánicas, y
describirá los equipos y elementos de medición y calibración.
No.
TEMA
TEMAS
HORAS
T
3.1
Transductores
aceleración.
y
1.0
3.2
Características de los acelerómetros:
Sensibilidad, masa, intervalo dinámico, respuesta en
frecuencia.
0.5
3.3
Medidor de vibraciones.
1.5
3.4
Calibración
vibraciones.
3.5
Control de vibraciones mecánicas.
de
de
desplazamiento,
instrumentos,
velocidad
calibrador
de
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
1B,2B,3B,8C
3.0
1.5
1.5
Subtotal
6.0
3.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información sobre los diferentes tipos de transductores por parte del alumno.
Tareas y trabajos sobre las características de diferentes tipos de acelerómetros.
Diferenciación de los acelerómetros mediante sus características.
Exposición por parte del alumno con asesoría y apoyo del profesor en grupos reducidos.
Participación del alumno en clase con la información recabada.
Desarrollo de mapas mentales y conceptuales.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Primer examen departamental unidades I, II y III. 80%
Ejercicios realizados en clases. 10%
Participación en actividades individuales, de equipo y tareas. 10%
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ASIGNATURA:
No. UNIDAD
IV
Ruido y Vibraciones
CLAVE: 058
HOJA 6 DE 13
NOMBRE: Efectos de las Vibraciones en el Ser Humano.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno explicará los efectos generados en el ser humano por la constante exposición a las vibraciones
mecánicas, tanto audibles como inaudibles, así como los efectos de las vibraciones en los edificios.
No.
TEMA
TEMAS
HORAS
T
P
EC
3.0
3.0
4.1
Efectos de la salud en el cuerpo humano.
3.0
4.2
Problemas fisiológicos.
1.5
4.3
Efectos de las vibraciones en las construcciones.
1.5
3.0
6.0
6.0
Subtotal
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
2B,3B,4B,6C,7C
3.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información por parte del alumno de los efectos que causan las vibraciones en el ser humano.
Exposición por parte del alumno con asesoría y apoyo del profesor.
Clasificación de los efectos nocivos en el ser humano.
Uso de recursos audiovisuales médicos que muestran los efectos negativos producidos en el ser humano.
Tareas y trabajos relacionados con los efectos de vibraciones en construcciones.
Desarrollo de mapas mentales y conceptuales.
Prácticas de laboratorio con reporte técnico
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Segundo examen departamental unidades IV, V y VI. 70%
Ejercicios realizados en clases. 10%
Prácticas de laboratorio reportadas por los alumnos. 10%
Participación en actividades individuales y de equipo. 10%
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ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones
No. UNIDAD
CLAVE: 058
HOJA 7 DE 13
Aspectos del Ruido
NOMBRE:
V
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá en forma analítica el comportamiento y características del ruido, distinguiendo las diversas
formas de valoración acústica.
No.
TEMA
TEMAS
HORAS
T
5.1
Definiciones. sonido, voz, música y ruido
1.5
5.2
Características. De amplitud dB, dBA, de frecuencia,
Hertz, ancho de banda, y de timbre.
1.5
5.3
Sonidos complejos
1.5
5.4
Análisis de ruido blanco, ruido rosa nivel banda, nivel
espectral medio.
1.5
Subtotal
6.0
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
2B,3B,7C,8C
3.0
3.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Descripción del comportamiento y características del ruido.
Búsqueda de información documental por parte del alumno para definir los conceptos utilizados en esta unidad.
Exposición por parte del alumno con asesoría y apoyo del profesor.
Resolución de ejercicios propuestos por el profesor de los sonidos complejos.
Tareas y trabajos relacionados con los diferentes tipos de ruidos producidos en el medio ambiente.
Elaboración de mapas mentales y conceptuales.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Segundo examen departamental unidades IV, V y VI. 80%
Ejercicios realizados en clases. 10%
Participación en actividades individuales y de equipo. 10%
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ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones
No. UNIDAD
CLAVE: 058
NOMBRE:
VI
HOJA 8 DE 13
Ruido en el Medio Ambiente.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá los factores acústicos que contaminan el ambiente y sus efectos en la sociedad.
No.
TEMA
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.10
6.11
6.12
TEMAS
HORAS
T
Introducción
Niveles de sonidos ponderados
Interferencia de lenguaje
Intimidad
Curvas de categorización del ruido
Fuentes de ruido.
Ruido urbano
Ruido industrial
Ruido en aeropuertos
Ruido en carreteras
Ruido en sistemas de ventilación.
Algunas soluciones al problema del ruido.
Subtotal
P
0.5
1.0
0.5
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.5
1.5
12.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Descripción de diferentes tipos de ruido.
Búsqueda bibliográfica en pequeños grupos.
Exposición por parte del alumno con asesoría y apoyo del profesor.
Técnicas grupales para la interpretación de curvas de categorización de ruido.
Uso de recursos audiovisuales sobre soluciones de ruido.
Tareas y trabajos.
Desarrollo de mapas mentales y conceptuales.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Segundo examen departamental unidades IV, V y VI. 80%
Ejercicios realizados en clases. 10%
Participación en actividades individuales y de equipo. 10%
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
2B,3B,7C,8C
6.0
6.0
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones
No. UNIDAD
CLAVE: 058
NOMBRE:
VII
HOJA 9 DE 13
Mediciones y Control de Ruido.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno realizará mediciones de diferentes parámetros del ruido ambiental, y describirá los equipos y elementos
de medición y calibración.
No.
TEMA
TEMAS
HORAS
T
P
7.1
Sonómetros.
1.5
3.0
7.2
Medidores de nivel sonoro continuo equivalente.
1.5
3.0
7.3
Dosímetros
1.5
3.0
7.4
Analizadores de espectro. Secuenciales (paso fijo,
de barrido). En paralelo.
1.5
3.0
6.0
12.0
Subtotal
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
2B,3B,7C
6.0
6.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información del alumno sobre diversos tipos de sonómetros y dosímetros.
Exposición por parte del alumno de mediciones de niveles sonoros con asesoría y apoyo del profesor.
Técnicas grupales para el análisis de mediciones realizadas.
Uso de recursos audiovisuales y de tecnología de punta, mostrando secuenciadores y analizadores de espectro.
Tareas y trabajos.
Prácticas de laboratorio con reporte técnico sobre las mediciones de ruido.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Tercer examen departamental unidades VII y VIII. 70%
Ejercicios realizados en clases. 10%
Prácticas de laboratorio reportadas por los alumnos. 10%
Participación en actividades individuales y de equipo. 10%
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones
No. UNIDAD
CLAVE: 058
NOMBRE:
VIII
HOJA 10 DE 13
Normatividad del Ruido y Vibraciones
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno valorará las diferentes normas mexicanas e internacionales aplicables al ruido ambiental y vibraciones.
N o.
TEMA
TEMAS
HORAS
T
8.1
Fundamentos de las normas mexicanas de
control de ruido
0.5
8.2
Fundamentos de normas mexicanas de
vibraciones.
1.0
8.3
Aplicación de las normas ambientales de ruido.
1.5
8.4
Aplicación de las normas de vibraciones.
1.5
Subtotal
4.5
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
3.0
3.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información documental de normas de control de ruido, por parte del alumno.
Exposición por parte del alumno con asesoría y apoyo del profesor.
Técnicas grupales para el análisis de normas existentes.
Uso de recursos audiovisuales y de tecnología de punta.
Tareas y trabajos de la aplicación de normas.
Desarrollo de mapas mentales y conceptuales.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Tercer examen departamental unidades VII y VIII 70%
Ejercicios análisis realizados en clases. 10%
Participación en actividades individuales y de equipo. 10%
Prácticas de laboratorio reportadas de la unidad VI 10%
1B,2B,8C
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
HOJA 11 DE 13
PRACT No.
1
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
Vibraciones
transversales
en
cuerdas.
las
Barras
y
UNIDAD
I
DURACIÓN
3.0 Hrs.
LUGAR DE REALIZACIÓN
Las prácticas del 1 al 5 en
el laboratorio de acústica.
I
3.0 Hrs.
I
3.0 Hrs.
Prácticas 5, 6, 7, 8 y 9
fuera del laboratorio y se
realizarán en diferentes
zonas ruidosas.
2
Vibración
en
membranas.
3
Vibración en placas.
4
Vibraciones en estructuras.
IV
3.0 Hrs.
5
Vibraciones en edificios.
IV
3.0 Hrs.
6
Medición del ruido
VII
3.0 Hrs.
7
Medición del ruido en una fuente de
ruidosa.
VII
3.0 Hrs.
8
Medición del ruido por bandas de
octava.
VII
3.0 Hrs.
9
Medición del ruido con las curvas
de ponderación A y C.
VII
3.0 Hrs.
TOTAL
27.0 Hrs.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
PERÍODO UNIDAD
Ruido y Vibraciones
CLAVE: 058
HOJA 12 DE 13
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
1
I, II, III
Primer examen parcial. ---- 70%
Ejercicios realizados en clases.-----10 %
Prácticas de laboratorio reportadas por los alumnos.---- 10 %
Participación en actividades individuales, de equipo y tareas.---- 10 %
2
IV, V, VI
Segundo examen parcial. -------70%
Ejercicios realizados en clases.----------- 10 %
Prácticas de laboratorio reportadas por los alumnos.---- 10 %
Participación en actividades individuales, de equipo y tareas.---- 10 %
3
VII, VIII
Tercer examen departamental unidades VII y VIII 70%
Ejercicios realizados en clases. 10%
Participación en actividades individuales y de equipo. 10%
Prácticas de laboratorio reportadas de la unidad VI 10%
CLAVE
B
C
BIBLIOGRAFÍA
1
X
Beranek, Leo L., Acústica, Editorial Hispano-Americana, B. Aires, 2002, 492 págs.
2
X
Bruel, and Kjaer. Noise Control. , Mc graw Hill Inc, Dinamarca. 2001, 270 págs.
3
X
Harris, Cyril M. Handbook of acoustical measurements and noise control. 3a edición. Mc
graw Hill Inc. New York, EUA. 2003, 380 págs.
4
X
Kinsler, y Frey. Fundamentos de acústica. 3ª edición en español. Editorial Noriega
Editores. México 2002, 430 págs.
5
X
Thomson, William T. Teoría de vibraciones y aplicaciones. Editorial Prentice EUA, 2002,
250 págs.
6
X
Bruel, and Kjaer. Noise Control. Copenague, Dinamarca. 2002. 370 págs.
7
X
Hartog, Don J.P. Mecánica de vibraciones. Cia editorial Continental CECSA. México,
2003. 349 págs.
8
X
Kelly, Graham, Mechanical Vibrations. Editorial Schaum´s Outline Series, Mc Graw Hill.
México DF, 2003. 352 págs.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PERSONAL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
CARRERA:
ÁREA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
C. BÁSICAS C. INGENIERÍA
ACADEMIA:
D. INGENIERÍA
Acústica
Noveno
SEMESTRE
C. SOC. Y HUM.
ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:
Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica.
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:
El alumno resolverá problemas de control de ruido y vibraciones, aplicando los conocimientos sobre generación
y propagación de ruido y vibraciones, así como las técnicas de medición y manejo de estas señales para su uso
en la ingeniería y en las áreas relacionadas con la Acústica.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
HABILIDADES
ACTITUDES
De física y matemáticas
para definir las señales y
vibraciones en forma
analítica para demostrar
su comportamiento en
diferentes aplicaciones.
en el área de electrónica,
física y acústica
Comunicar.
Mostrar tolerancia hacia los
alumnos en razón a los
cuestionamientos que se le
realizan y así mismo
demostrar y fomentar la
responsabilidad hacia su
materia.
Manejo del equipo
electrónico y mecánico del
laboratorio.
Sobre el proceso de
señales acústicas así
como la fisiología del oído.
Ética.
Compromiso social
ELABORÓ
REVISÓ
Ing. Flavio Mancera Olivares
Ing. Miguel Ramírez Montiel.
Ing. Rubén Juárez Barrientos
Ing. Guillermo Santillán Guevara
Presidentes de Academia
de Acústica
Subdirectores Académicos
AUTORIZÓ
Ing. Ernesto Mercado Escutia
M. en C. Jesús Reyes García
Directores
FECHA: Mayo 2006