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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR 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% INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Ruido y Vibraciones 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 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR 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% INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR 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% INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR 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% INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR 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 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 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% INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA 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 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA 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. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 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