Grado en Ingeniería de Sistemas Audiovisuales

Grado en Ingeniería de Sistemas Audiovisuales

Fórmate con un grado universitario y obtén el título de Ingeniero Técnico de Telecomunicación, especializado en Imagen y Sonido.

Laboratorio de ingeniería acústica II

Descripción
Con tal de realizar predicciones importantes del comportamiento vibroacústico de estructuras tales como automóviles, ferrocarriles, aeronaves o edificios, o para hacer predicciones de sonido de tránsito de vehículos o ferrocarriles, los ingenieros acústicos necesitan herramientas de simulación. Durante el primer semestre de la asignatura Teoría y laboratorio de ingeniería acústica II presentaremos los fundamentos de los métodos numéricos más utilizados en vibroacústica. Nos centraremos en el método de los elementos finitos (FEM) que se emplea para problemas de bajas frecuencias y en el análisis estadístico energético (SEA) que se utiliza para altas frecuencias. También ser hará una breve introducción al método de los elementos de contorno (BEM) y a la acústica geométrica (teoría de rayos). El segundo semestre de Teoría y laboratorio de ingeniería acústica II es totalmente práctico y se cursa el siguiente año del grado, cuanto el futuro ingeniero ya ha adquirido todos los conocimientos teóricos de Acústica. Las 5 prácticas guiadas abarcan un amplio abanico de ámbitos y garantizan el logro de habilidades y competencias en el uso de instrumental acústico (micrófonos, altavoces, analizadores, etc.). A lo largo de la asignatura se consolidan los conceptos teóricos cursados durante el primer semestre del curso y la asignatura Acústica Arquitectónica asegurando la competencia teórico-práctica necesaria para acceder al mercado laboral.
Tipo asignatura
Tercer - Obligatoria
Semestre
Segundo
Curso
4
Créditos
3.00

Profesores Titulares

Conocimientos previos

Teoría y laboratorio de ingeniería acústica I.

Objetivos
Contenidos

SEMESTRE 1: MÉTODOS NUMÉRICOS DETERMINISTAS Y ESTADÍSTICOS [~45h]
1. Introducción a la acústica analítica [6h]
1.1 Ecuaciones de conservación de los medios continuos
1.2. La ecuación de ondas y la ecuación de Helmholtz
1.3. La función de Green en campo libre
1.4. Monopolos, dipolos y cuadripolos
1.5. Ruido generado por una distribución de fuentes acústicas en presencia de superficies arbitrarias
1.6. Ruido generado por una placa
1.7. Resumen

2. Elementos finitos (FEM) y elementos de contorno (BEM) [20h]
2.1. Introducción
2.2. Problema modelo unidimensional
2.3. Formulación variacional o débil en el continuo
2.4. Discretización de la forma débil: el método de los elementos finitos
2.5. Estimación del error FEM
2.6. Ejemplo en dos dimensiones: La ecuación de Helmholtz
2.7. Aspectos computacionales y de programación
2.8. El método de los elementos de contorno
2.9. Resumen

3. Análisis Estadístico Energético (SEA) [19h]
3.1. Introducción
3.2. Problema modelo
3.3. Relación de consistencia
3.4. Sistemas y subsistemas SEA
3.5. Energía y densidad modales
3.6. Factores de pérdidas por disipación, por acoplamiento y totales
3.7. Ecuaciones generales: método matricial y análisis de vías de transmisión

SEMESTRE 2. LABORATORIO: PRÁCTICAS [~45h]
4. P1: Acústica ambiental
- Introducción a los sonómetros BK2250 y SC310
- Realización de medidas ambientales
- Índices de los sonómetros y operar con los datos de los sonómetros
- Evaluación según la Ley 16/2002 de Protección contra la contaminación acústica

5. P2: Potencia acústica de una fuente
- Introducción a la fuente calibrada BK4205, consolidación de uso del analizador bicanal BK2034
- Mesura de la potencia acústica según UNE-EN ISO 3745

6. P3: Medida de aislamiento acústico al ruido aéreo y al ruido de impactos

6.1. Medida del aislamiento acústico al ruido aéreo
- Introducción a la fuente dodecaédrica FP121
- Consolidación del uso del analizador multicanal NetdB
- Protocolo de medida de aislamiento acústico al ruido aéreo según la normativa UNE-EN ISO 140-4 y evaluación de los resultados según UNE-EN ISO 717-1
- Leakage acústico

6.2. Medida de aislamiento acústico al ruido de impactos
- Introducción a la máquina de impactos MI005
- Protocolos de medida de aislamiento acústico al ruido de impacto según normativa UNE-EN ISO 140-7 y evaluación según UNE-EN ISO 717-2
- Determinación de la naturaleza del ruido: impactos o aéreos

7. P4: Time Delay Spectometry
- Ecograma y ETC, localización de reflexiones, combfilter
- Time Delay Spectometry
- Resolución temporal, espacial y frecuencial
- Respuesta frecuencial de un sistema en entornos no anecoicos
- Medida del tiempo de reverberación por el método de la integración de Schroeder
- Parámetros básicos de acústica de recintos: RT, %ALCONS y STI/RASTI

8. P5: Modos propios de un recinto. Absorción en tubo de Kundt
8.1. Modos propios de un recinto
- Introducción al sonómetro SC30
- Excitación y localización de los modos propios de un recinto
- Medida de la frecuencia de Schroeder

8.2. Coeficiente de absorción acústica en incidencia normal
- Medida de las frecuencias de resonancia de un tubo
- Medida del coeficiente de absorción en incidencia normal en tubo de Kundt, relación de onda estacionaria

Metodología

Semestre 1

1. Clases magistrales
2. Clases de problemas
3. Clases de demostración en el laboratorio (mínimo 2 durante el curso)
4. Prácticas en grupo

Semestre 2

A lo largo del semestre el alumno realiza 5 prácticas por grupos. El primer día de la práctica el profesor explica los objetivos y los conceptos básicos. A través de la experimentación el alumno resuelve los ejercicios y experimentos propuestos. El segundo día de la práctica el profesor realiza una serie de preguntas al alumno para validar la asimilación de contenidos.

Entre los dos días de prácticas el alumno puede acceder al laboratorio para acabar de completar los ejercicios propuestos.

Evaluación

Semestre 1

Exámenes escritos al final del semestre (2~3h)
Evaluación continua en base a ejercicios y prácticas individuales y/o en grupo (dos notas adicionales al examen por semestre)

Semestre 2

La evaluación se realiza a partir de un examen práctico individual, de un examen teórico y de preguntas realizadas al final de las prácticas.

La nota global se calcula según las siguientes ponderaciones:

Examen Práctico = 70%
Preguntas prácticas = 30%

Se promedia si la nota del Examen Práctico ≥ 3.5

Nota Final 2do semestre = 0.70 Examen Practico + 0.30 Preguntas

Sólo se aplicará la fórmula anterior si la evaluación continua (Preguntas) no perjudica a la nota final del curso.

La asistencia a las prácticas es obligatoria. Las sesiones de prácticas son de 3h, y cada práctica consta de dos sesiones.
El alumno dispone de horarios bajo calendario y reserva para poder acceder al laboratorio fuera de los horarios de clase.
Las prácticas se realizan en grupos, que en función del número de alumnos pueden llegar a estar formados por tres personas como máximo. Se habrá de llevar impreso y leído el enunciado de la práctica que toca esa semana.

Evaluación de la asignatura

La evaluación de cada semestre de la asignatura es independiente, la asignatura se aprueba si la Nota Final es igual o mayor que 5

Nota Final = 0.50 Nota Final 1er semestre + 0.50 Nota final 2do semestre

El valor medio anterior sólo será aplicable en el caso que las dos notas de cada semestre sean mayores o iguales a 4,5.

En el caso que se apruebe únicamente un semestre, se guardará la nota de ese semestre para el curso siguiente, pero no para los posteriores.

Criterios evaluación
Bibliografía básica
Material complementario

Semestre 1
Tema 1:
- M.S. Howe, Theory of Vortex Sound (Cambridge Texts in Applied Mathematics, Cambridge University Press) (2003)
- D. Crighton, P. Dowling, J.E. Ffowcs Williams, M. Heckl and F. Leppington, Modern Methods in Analytical Acoustics (Springer-Verlag) (1992)
- P. M. Morse and K. U. Ingard, Theoretical Acoustics (First Princeton University Press edition) (1986)
- S.W. Rienstra and A. Hirschberg, An Introduction to Acoustics (Eindhoven University of Technology) (2004)

Tema 2:
- T.J.R. Hughes, The Finite Element Method. Linear Static and Dnamic Finite Element Analysis, Dower (2000)
- C. Johnson, Numerical solutions of partial differential equations by the finite element method , Cambridge University Press (1987)
- G.C. Cohen, High-Order Numerical Mehods for Transient Wave Equations, Springer (2002)
- Boundary Element Acoustics, Ed. T.W. Wu WIT Press (2000)

Tema 3:
- R.H. Lyon, Statistical Energy Analysis of dynamical systems: theory and applications, The MIT Press (1975)
- R.H. Lyon and R.G. DeJong, Theory and Application of Statistical Energy Analysis, Butterworth-Heinemann (1995)
- R. Craik, Sound Transmission Through Buildings Using Statistical Energy Analysis, Gower, London (1996)
- Statistical Energy Analysis. An overview with applications in Structural Dynamics, Eds. A. Keane and F. Fahy, Cambridge University Press (1997)

Semestre 2
- C.M. Harris and Crede, Shock & Vibration Handbook, Ed. McGraw-Hill, 1988.
- L. Beranek, L. Vér. Noise and Vibration Control Engineering, Ed. John Wiley & Sons, 1992.
- C. Hopkins, Sound Insulation, Ed. BH, 2007
- M.J. Crocker. Handbook of noise and vibration control. Ed. John Wiley & Sons, 2007