• Author / Uploaded
• Albertini Wilfredo

Citation preview

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL

METALMECÁNICA

MANUAL DE APRENDIZAJE

CALDERERÍA III

CÓDIGO: 89001663 Profesional Técnico

CALDERERÍA III

N° PÁG.

CONTENIDO

7

TAREA: CONSTRUCCIÓN DE CUERPO-MOLINO INDUSTRIAL. Habilitar material. Trazado de calderería cónico, cilíndrico, piramidal (tolvas). Corte en cizalla eléctrica. Formado en roladora eléctrica. Plegado. Colocar hexagonales. Soldar. Tecnología Específica.

61

TAREA: CONSTRUCCIÓN DEL EJE CENTRAL-MOLINO INDUSTRIAL. Habilitar material-Eje. Corte en cizalla eléctrica-Martillos. Colocar chumaceras. Colocar martillos fijos. Soldar. Tecnología Específica.

63 64 65 66 67 68 84

TAREA: CONSTRUCCIÓN TOLVA DE ENTRADA-MOLINO INDUSTRIAL. Habilitar material. Trazado de calderería piramidal (tolva). Corte en cizalla eléctrica. Plegado. Tecnología Específica.

METALMECÁNICA

10 11 13 14 15 16 17 18

86 87 88 89 90

5

CALDERERÍA III

CONTENIDO

N° PÁG. 95

TAREA: CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE SALIDA-MOLINO INDUSTRIAL. Trazado de calderería.

97 98

Corte en cizalla eléctrica.

99

Plegado. Colocar tolvas y soldar.

100 101

Tecnología Específica.

102

Habilitar material.

134

TAREA: CONSTRUCCIÓN DE LA BASE-MOLINO INDUSTRIAL. Habilitar material, trazado y doblado.

136

Tecnología Específica.

137 140

TAREA: CONSTRUCCIÓN DE TEMPLADORES. Habilitar material y roscado de templadores. Tecnología Específica.

146

TAREA: MONTAJE DEL CONJUNTO. Empernar y soldar Tecnología Específica.

METALMECÁNICA

142 143

148 149

6

TAREA: CONSTRUCCIÓN DEL CUERPO OPERACIONES: • HABILITAR MATERIAL • TRAZADO DE CALDERERÍA CÓNICO, CILÍNDRICO, PIRAMIDAL (TOLVAS) • CORTE EN CIZALLA ELECTRICA • FORMADO EN ROLADORA ELÉCTRICA • PLEGADO • COLOCAR HEXAGONALES • SOLDAR

7

450

300

600

1 2 Nº

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

01 Habilitar material 02 Trazado de calderería cónico, cilíndrico, piramidal (tolvas). 03 Corte en cizalla eléctrica

• Regla de acero graduada • Escuadra de talón • Compás de punta • Rayador, granete y martillo • Wincha

02

02

PLANCHA DE ACERO

5 x 300 x 450

St 37

01

02

PLANCHA DE ACERO

5 x 300 x 600

St 37

PZA. CANT. DENOMINACIÓN

NORMA / DIMENSIONES

CUERPO DE MOLINO INDUSTRIAL

MATERIAL HT

OBSERVACIONES

01

TIEMPO: 1 6 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

8

ESCALA: 1 : 1 0

REF.: HO - 01 HO - 03 HO - 02 HOJA: 1 / 2 2014

1

450

300

600

N10

4 3

Nº

03 04 05 06 07

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Regla de acero graduada • Escuadra de talón • Compás de punta • Rayador, granete y martillo • Wincha

Corte en cizalla eléctrica Formado en roladora eléctrica Plegado Colocar hexagonales Soldar

02

02

PLANCHA DE ACERO

5 x 450 x 1200

01

02

PLANCHA DE ACERO

5 x 300 x 600

PZA.

CANT.

DENOMINACIÓN

NORMA / DIMENSIONES

TAPA DEL CUERPO - MOLINO INDUSTRIAL

St 37 St 37 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

01

TIEMPO: 1 6 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

9

ESCALA: 1 : 1 0

- 03 HO - 05 REF.: HO HO - 04 HO - 10 HOJA: 2 / 2 2014

CALDERERÍA III OPERACIÓN: HABILITAR MATERIAL Esta operación consiste en realizar el trazado plano sobre la plancha de acero haciendo uso de las herramientas e instrumentos del trazado plano. Se aplica cada vez que se desea construir el cuerpo, base, tolvas, etc. para molinos industriales de grano

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccionar la plancha a trazar. OBSERVACIÓN Verifique que el espesor de la plancha sea el adecuado. Fig. 1

PRECAUCIÓN Usar guantes para trasladar la plancha (Fig. 1) 2º PASO : Seleccione las herramientas e instrumentos de trazado . a) Afilar rayador para el trazado (Fig. 2).

Fig. 2

b) Seleccionar el compas de punta. c) Seleccionar regla y escuadra de acero graduada. Fig. 3

3º PASO : .Trace a) Medir sobre la plancha. b) Trazar con regla y escuadra (Fig.3)

Fig. 4

c) Trazar cuerpo principal del molino de grano.(Fig. 4) 4º PASO : Corte la plancha a) Utilice la cizalla eléctrica. (Fig. 5) Fig. 5

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

10

CALDERERÍA III OPERACIÓN: TRAZADO DE CALDERERÍA CÓNICO, CILÍNDRICO, PIRAMIDAL (TOLVAS) Esta operación consiste en realizar la construccion de cuerpos geométricos cónicos, cilíndricos y piramidal truncados o sin truncar, para lo cual se emplea el método radial, paralelo y de triangulación. Se aplica cada vez que se desea construir cuerpos geométricos (CÓNICO, cilíndrico piramidal, hexagonal, etc.) utilizados en molinos, fabricas agroindustriales. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccionar la plancha para trazado conico. O

2º PASO : Seleccione herramientas de trazado plano. h

3º PASO : Trazar tronco de cono en vista frontal h

a) Trazar las medidas del tronco de cono en a, h, n, g, (Fig. 1).

n

n

a

b) Prologar las generatrices del tronco conico quedando el vertice O.

g f

b a

g

e

c

d

Fig. 1

4º PASO : Trazar semicircunferencia en la base del tronco o cono

Fig. 2 O

a) Dividir en 6 partes iguales obteniendo: a, b, c, d,e, f, g. h

n

b) Trazar lineas perpendiculares a la base del tronco del cono . Fig. 3

c) Unir los puntos de intersección de la base con el vértice O (Fig. 2).

a

g b

5º PASO : Trazar el desarrollo.

f c

e d O´

a) Trace la generatriz con la medida del punto o-a y o-h. (Fig. 3).

H

H

A

b) Dividir la circunferencia base en 12 partes iguales, con medida del punto a-b.

A B

B C

C D

D

c) Unir los puntos con el vértice O´ (Fig. 4). MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

E

11

F

G

F

E Fig. 4

CALDERERÍA III 6º PASO : Seleccionar la plancha para trazado cilíndrico 7º PASO : Trazar tubo sin truncado en vista frontal a) Trazar una circunferencia base en vista superior y dividirla en 12 partes iguales para proyectar la vista de frente.

4

3

5

2 6 1

7 6 2

b) Trazar paralelas al eje del tubo en vista de frente (Fig. 5).

5

3

Fig. 5

8º PASO : Trace el desarrollo. a) Trazar linea horizontal divida en 12 partes iguales ( x d/12)

7

6

5

4

3

b) Trazar perpendiculares a la linea horizontal por los puntos divididos .

2 2

1

2 2

3

3 4

4 5

5

c) Transportar circulo para obtener el desarrollo (Fig. 6).

6

7

O

9º PASO : Desarrollo de pirámide truncada. a) Trace la pirámide truncada en vista superior y vista de frente para obtener la generatriz real (OH) y (Oh) (Fig. 7).

h

H

b) trace el desarrollo de la generatriz OH y Oh. Así mismo transportar las medidas de las 4 caras de la pirámide truncada (Fig. 8) 10° PASO : Verifique medidas. Fig. 7

a) Verifique las medidas de los desarrollos (cono, Cilindro y pirámide) antes de cizallar plancha. Fig. 8

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

3

12

6

Fig. 6

4

5

6

7

CALDERERÍA III OPERACIÓN: CORTE EN CIZALLA ELÉCTRICA Esta operación consiste en realizar el corte o cizallado de chapas de diferentes espesores dependiendo de la capacidad de la cizalla eléctrica. Se aplica cada vez que se desea cortar planchas de diferentes espesores.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccionar la plancha a cizallar. 2º PASO : Encender cizalla eléctrica (Fig. 1). a) Verificar maquina y lubricar según tarjeta de mantenimiento rutinario. OBSERVACIÓN

fig. 1

Verifique que no exista retazos de plancha entre las cuchillas (Fig. 2 3º PASO : Cizalle a) Posicionar plancha sobre la mesa de la cizalla) (Fig. 3).

fig. 2

b) Ubicar el trazado de la plancha regulando con los topes de la cizalla (Fig. 4) . c) Cizalle la plancha en tiras según el trazado 4º PASO : Apague cizalla eléctrica. fig. 3.

a) Pulsar botón de apagado y baje la llave termo-magnética 5° PASO : Limpie y lubrique la maquina. a) Mantener la maquina limpia y lubricada evitando que se oxide.

fig. 4

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

13

CALDERERÍA III OPERACIÓN: FORMADO EN ROLADORA ELÉCTRICA Esta operación consiste en realizar el conformado de chapas o planchas en tubos y conos. Se aplica cada vez que se desea trabajar las planchas dando forma cilíndrica o cónica. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccione la plancha a rolar. 2º PASO : Encender roladora (Fig. 1). a) Verificar limpieza de los rodillos, que no contengan grasa o aceite . b) Separar los rodillos de arrastre igual al espesor de la plancha. 3º PASO : Rolar plancha. Fig. 1

a) Hacer principio de curvatura en los extremos de la plancha (Fig. 2). b) Controlar rolado con plantilla según diámetro. c) Terminar rolado dando la presión necesaria del rodillo curvador (Fig. 3). Fig. 2

4º PASO : Desmonte tubo rolado. a) Quitar presión de los rodillos. b) Liberar rodillo rolador. c) Desmontar tubo y evitar golpearse 5° PASO : Apague la maquina. a) Pulse botón de apagado y baje la llave termo-magnética.

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

Fig. 3

14

CALDERERÍA III OPERACIÓN: PLEGADO Esta operación consiste en realizar el conformado o doblado de chapas de diferentes espesores a cualquier ángulo dependiendo del plano de construcción Se aplica cada vez que se desea fabricar tolvas, piramidales y geométricas.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccione la plancha a plegar. 2º PASO : Encender plegadora (Fig. 1). a) Pulsar el botón de encendido de la maquina 3º PASO : Plegar plancha. a) Verificar medidas de la plancha trazada .

Fig. 1

b) Ubicar el trazado de la plancha a plegar en dirección de la cuchilla de la maquina a lo largo de la mesa (Fig.2). c) Ejecutar el plegado de acuerdo al ángulo requerido (Fig. 3). 4º PASO : Verificar plegado. a) Quitar presión de la cuchilla.

Fig. 2

b) Desmontar plancha plegada. c) Verificar medidas según el trazado. 5° PASO : Apague la maquina. a) Pulse botón de apagado y baje la llave termo-magnética.

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

Fig. 3

15

CALDERERÍA III OPERACIÓN: COLOCAR HEXAGONALES Esta operación consiste en colocar los pernos hexagonales en las tapas de los ductos de salida utilizando las llaves de boca para el ajuste correspondiente. Se aplica cada vez que se desea montar autopartes de la maquina en construcción

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccione las piezas a montar. a) Montar las tapas sobre el cuerpo de la maquina. b) Verificar correctamente la ubicación de la pieza según plano (Fig. 1).

Fig.1

2º PASO : Colocar tornillos hexagonales. a) Verificar agujeros roscados según plano (Fig. 2) b) Roscar pernos hexa-gonales sobre los agujeros roscados de la tapa (Fig. 3). 3º PASO : .Ajuste con la llave de boca . Fig.2

a) Seleccionar la llave de boca según la medida de la cabeza del tornillo hexagonal. b) Ajuste con la fuerza necesaria utilizando la llave de boca como palanca. 4º PASO : Verificar montaje de los pernos hexagonales.

Fig.3

a) Verifique que la tapa este ajustada y sin holgura

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

16

CALDERERÍA III OPERACIÓN: SOLDAR Esta operación consiste en fijar permanentemente las piezas montadas que han sido apuntaladas por intermedio de la acción calorífica del arco eléctrico. Se aplica en el ensamblaje de maquinas industriales (cuerpo y tapa). PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Prepare el equipo de soldar. a) Fije la masa sobre la mesa. b) Regule el amperaje según el diametro del electrodo (Fig. 1). c) Fije el electrodo en el porta electrodo (Fig. 2). 2° PASO : Apuntalar piezas. a) Preparare el material base de la cubierta o tapa según plano.

Fig. 1

Fig. 2

b) Preparare el material base del cuerpo según plano c) Apuntale el cuerpo y la cubierta. d) Controle medidas y posicione las piezas para soldar. Fig. 3

3° PASO : Suelde. a) Suelde la cubierta o tapa de la maquina. (Fig. 3) b) Suelde el cuerpo principal de la maquina (Fig. 4) c) Suelde las orejas y bisagras (Fig. 4). 4° PASO : Verifique junta de soldadura. Fig. 4

a) U t i l i z a n d o l a e s c u a d r a verifique los angulos. MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

17

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: MATEMÁTICA APLICADA TRABAJO En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria para desplazar este cuerpo. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la letra W (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades. Ya que por definición el trabajo es un tránsito de energía,2 nunca se refiere a él como incremento de trabajo, ni se simboliza como ΔW.

Cuando ejercemos una FUERZA a lo largo de una trayectoria estamos realizando un TRABAJO

Trabajo es la aplicación de una fuerza para causar el movimiento de un objeto a través de una distancia. “Trabajo” quiere decir hacer que las cosas se realicen. La maquinaria existe para realizar trabajo. Objeto que opone resistencia

Descripción del Trabajo La expresión que describe el trabajo es:

Trabajo (pie - lbf) (Joule)

=

Distancia Fuerza recorrida x ejercida (pie) (lbf) (metro) (Newton)

Como un ejemplo de trabajo podemos citar el caso de un monta-cargas cargando un camión. Si el monta-cargas ejerció una fuerza de 2000 lbf (8800 N) para elevar cada bloque una distancia de 5 pies (1.524 m), entonces se emplearon 10,000 pies-lbf (13533.1 J) de trabajo para cada bloque.

18

CALDERERÍA III Trabajo mecánico Una fuerza sólo tiene efecto útil cuando logra desplazar un cuerpo a lo largo de un trayecto; se dice entonces que efectúa un trabajo. Luego, son dos los elementos que intervienen en la noción de trabajo: la fuerza y el desplazamiento del punto de aplicación.

d

El desplazamiento puede ser de dos maneras:

F

1. Siguiendo la dirección de la fuerza: F

W = F x d 2. Formando un ángulo con la dirección de la fuerza:

F

ø

W = F x d x cos

 Cos

30º 0,8660

45º 0,7071

60º 0,5

Unidades de Trabajo Ergio.- Es la unidad del Sistema cgs y equivale al trabajo realizado por una dina de fuerza que desplaza su punto de aplicación 1 cm de distancia sobre su línea de acción. Esta unidad es sumamente pequeña y no tiene aplicación práctica en la técnica. Equivale aproximadamente a levantar 1 mg de peso a 1 cm de altura. Joule.- Es la unidad del Sistema MKS Y equivale al trabajo realizado por un Newton de fuerza que desplaza su punto de aplicación 1 m de distancia sobre su línea de acción. Equivale aproximadamente a levantar 100 g de peso a una altura de 1 m. En la práctica su empleo es muy limitado. Kilopondímetro.- Es la unidad del Sistema Técnico y equivale a decir Kilográmetro. Es el trabajo realizado por un Kp de fuerza que desplaza su punto de aplicación 1 m de distancia sobra su línea de acción, o trabajo que se realiza para levantar 1 Kg de peso a 1 m de altura. Esta unidad es la más usual en la práctica. Pie-libra.- Es la unidad del Sistema Inglés y equivale al trabajo realizado por una libra de fuerza que desplaza su punto de aplicación 1 pie de distancia sobre su línea de acción. En conclusión Pie-lbf es la unidad para medir trabajo en el sistema inglés de ingenieria es el pie-lbf. En el sistema internacional (SI) la unidad correspondiente es el Joule (J). Por definición un Joule es igual a un Newton por un metro, es decir 1 J = N.m 19

CALDERERÍA III Equivalencias de unidades de trabajo (Valores aproximados) Unidades

Kpm

Joule

Ergio

Pie-Libra

Kpm

1

9,8

9,8 x 107

7,216

Joule

0,102

1

10

Ergio

1,02 x 10

Pie-Libra

0,138

-8

10

-7

1,356

7

0,7216

1 1,356 x 10

7216 x 10 7

-11

1

Problemas 1) Calcular en Joules y Kpm el trabajo de una fuerza de 40 Kp, cuyo punto de aplicación se desplaza 8 m en la dirección de la fuerza. W=x Datos:

F = 40 Kp = 40 x 9,8 N = 392 N d=8m

W =F x d

W = 392 N x 8m = 3136 J

W =F x d

W = 40 Kp x 8m = 320 Kpm

2) ¿A qué altura se habrá levantado un peso de 20 Kp, si el trabajo realizado fue de 240 Kpm? d=x Datos:

F = 20 Kp W = 240 Kpm

W =F x d

d = W = 240 Kpm = 12 m F 20 Kp

3) Se jala un cuerpo mediante una fuerza de 50 Kp, cuya dirección forma un ángulo de 30º con la trayectoria del cuerpo. Calcular el trabajo realizado cuando el cuerpo se desplaza 15 m de distancia (Cos 30º = 0,8661). W=x Datos:

F = 50 Kp d = 15 m

Cos  = 0,8661 W = F x d x cos

W = 50 Kp x 15 m x 0,8661 = 649,575 Kpm 20

CALDERERÍA III Trabajo eléctrico Los combustibles contienen energía en forma química, los núcleos atómicos poseen energía nuclear, un coche en marcha tiene energía cinética, una fuente de tensión posee energía. Se habla de trabajo cuando la energía se transforma y se hace utilizable. Ejemplo: En un motor eléctrico, la energía eléctrica aportada se transforma en energía mecánica. La tensión eléctrica aplicada al motor impulsa una cierta cantidad de electricidad a través de su arrollamiento inductor, realiza un trabajo eléctrico.

Energía mecánica aprovechada

Energía eléctrica suministrada

Mediante la transformación de la energía, el inducido del motor obtiene una energía mecánica (cinética o del movimiento). Esta permite realizar, transmitida a una polea, un trabajo mecánico sobre un cuerpo.

S

El motor como transformador de energía

Se efectúa trabajo mecánico sobre el cuerpo

Este, una vez elevado, tiene una energía (potencial) mayor que antes. Transformador de energía

La energía no se puede crear ni destruir

Trabajo mecánico y trabajo eléctrico Se entiende por trabajo mecánico, W, el producto de la fuerza F por el camino s recorrido mediante la acción de aquella. W=F•s

La masa se mueve Trabajo mecanico

F= fuerza en N s=camino recorrido en m W = trabajo en N • m

Cuerpo

F = 1N

S = 1m 1J = 1N • 1m = 1Nm

El nombre abreviado del producto newton metro (N • m) es julio (J). Se tiene : 1 N • M = 1 J. Si, por ejemplo, un cuerpo recorre la longitud de s = 1 m, con movimiento uniforme, bajo la acción de la fuerza F = 1 N, se realiza en el cuerpo un trabajo de W = 1N • 1m = 1J. Se realiza trabajo eléctrico siempre que una tensión eléctrica, U, impulsa una cantidad de electricidad Q a través de un conductor.

21

La carga se mueve

Trabajo electrico

Q = 1As

U = 1V

1J = 1V 1As = 1Ws Transformación de trabajo eléctrico en trabajo mecánico

CALDERERÍA III Por lo tanto, el trabajo eléctrico es proporcional a la tensión U y a la cantidad de electricidad transportada, Q. La cantidad de electricidad Q se deduce de la intensidad de la corriente, I, y del tiempo t durante el cual circula una corriente de dicha intensidad. Tenemos: W = U • Q y Q = I • T. De ambas formulas se deduce: W=U•I•T

U = tensión en V (voltios) I = intensidad de la corriente en A (amperios) T = tiempo en s (segundos) W = trabajo en V . A . S = Vas = Ws

El producto de voltio por amperio toma el nombre de vatio (W). La unidad de trabajo eléctrico es, pues, el vatio durante un segundo, igual al vatio - segundo. La unidad de vatio - segundo coincide con la unidad de julio. O sea, 1 Vas = 1 Ws = 1J. La unidad de trabajo mecánico llamada julio y la unidad de trabajo eléctrico vatio - segundo = julio son, pues, unidades físicas para la misma magnitud (trabajo) (1). Ejemplo: En un calentador de inmersión, se produce una transformación de trabajo eléctrico en trabajo eléctrico en trabajo calorífico. Datos : U = 220 V, I = 4,55 A, t = min W=U•I•t W = 220 V • 4, 55 A, 360 s W = 360 360 Ws = 360 360 J

0 5 4 2 4

Medición del trabajo eléctrico

kilovatios - hora

El kilovatio - hora es la unidad de trabajo en que facturan las empresas suministradoras de energía eléctrica.

220

El valor del trabajo eléctrico se determina mediante un “contador”. Para ello se miden la intensidad de la corriente, la tensión y el tiempo, este con ayuda de un disco giratorio. La constante de tiempo, este con ayuda de tiempo del contador indica cuantas revoluciones del disco contador corresponden a 1 kWh .

v 10 (30) A

50 Hz

Se tiene: 1 vatio - hora = 1 Wh = 3 600 Ws, y 1 kilovatio • Hora = 1 kWh = 1 000 Wh = 6 3,6 •10 Ws

Disco giratorio del contador

600 U/kWh Constante del contador

El julio es la unidad de trabajo

Resistencia de carga t1 = 0

t2 = 1s

A Cuerpo I = 1V

V

I = 1A

t = 1s F = 1N s = 1m

1V • 1A = 1W

1N • 1m = 1W 1s

El vatio es la unidad de potencia eléctrica y mecánica

22

CALDERERÍA III Si la fuerza F se mantiene constante durante todo el movimiento, el trabajo W es el producto de la fuerza que actúa en la dirección del movimiento por el camino recorrido s. F =fuerza en N s =camino recorrido en m W =trabajo en Nm = J (joule) (de Joule, físico nacido en 1818 y muerto en 1889).

Carro superior

F F

El carro superior se desplaza (trabajo de desplazamiento)

La manivela gira (trabajo de giro)

La pieza se eleva (trabajo de elevación)

El muelle se tensa (trabajo de tensión)

Ejemplo : Una pieza de masa m=200 kg tiene que elevarse a un altura h = 4 m. Calcular el trabajo de elevación. F = FG = m • g;

F = 200 kg • 9,81 m2 = 1962 N. s

s = h = 4 m W = F • s;

Linea de la fuerza

10 0 0

A W=F• s 1 2 3 Recorrido s F = 30N s = 5m

4

El área que queda por debajo de la linea de la fuerza corresponde al trabajo W

15 N 10

Fuerza del muelle F

20

5m 6

W=F• s W = 30N • 5m W = 150Nm

Recorrido del muelle s

5

A W

W = 0,375 Nm

0,01 0,02 0,03 m 0,05 Recorrido del muelle s

Diagrama de trabajo de una fuerza constante

Diagrama de trabajo de una fuerza variable

m = 10kg v=0

Pieza Yunque

F• s 2 W = 15N • 0,05m 2 W=

0

m

s

Energía potencial Wpot = m • g • h

h = 1,4m

Fuerza F

40 N 30

W = 1962 N • 4 m = 7848 Nm = 7848 J.

v = 5,24 m

s

Energía cinética

Ek = 1 mv 2

Trabajo de rebaje en forja sin estampa

23

2

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: CIENCIAS BÁSICAS CENTRO DE GRAVEDAD Gravedad Es la atracción que ejerce la Tierra sobre los cuerpos. Es por acción de esta fuerza que un cuerpo, dejado libremente, cae inmediatamente a la tierra. La aceleración que la gravedad transmite a un cuerpo que cae, varía muy ligeramente de un lugar a otro de la tierra, y según la altura respecto al nivel del mar. El valor usual de la gravedad es de 9,8 m/s2. Peso: Es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos, por acción de la gravedad sobre todas y cada una de las partículas del cuerpo; luego, el valor de la intensidad de la fuerza con que es atraído un cuerpo, será el valor del peso de este cuerpo.

Masa

En consecuencia, el peso de un cuerpo está en función del valor de la gravedad y de la cantidad de materia sobre la que actúa. Gravedad

C

24

CALDERERÍA III El centro de gravedad de un sólido es un punto imaginario en el que se puede considerar concentrado todo su peso, o el punto a través del cual pasa la resultante de su peso. Como una superficie no tiene peso, por lo tanto, centro de gravedad. El punto de una área plana que corresponde al centro de gravedad de una placa homogénea muy delgada, de la misma forma y superficie, es el centroide del área. Cuando una viga libremente apoyada está sometida a fuerzas que tienden a flexionarla, las fibras por encima de cierto plano de la viga están en compresión y las de abajo en tensión. Este plano se llama plano neutro. Para una sección transversal de la viga, la línea que equivale al plano neutro se llama eje neutro y este eje pasa por el centroide de la sección; por tanto, es muy importante conocer la posición exacta del centroide. La posición del centroide para secciones simétricas se puede determinar fácilmente. Si una área posee una línea de simetría, el centroide estará obviamente sobre esta línea y si existen dos líneas de simetría, el centroide estará en su punto de intersección. Por ejemplo, el área rectangular que se muestra en la figura a, tiene su centroide en su centro geométrico, o sea, en el punto de intersección de sus diagonales. El centroide de un área circular será su centro geométrico. (Figura b.) Cuando se trata de una área triangular (figuras c y d), es conveniente recordar que el centroide está a un tercio de la distancia perpendicular medida desde cualquier lado al vértice opuesto. La intersección de las rectas trazadas desde los vértices a los puntos medios de los respectivos lados opuestos es otro método para localizar el centroide de un triángulo. Esto se muestra en la figura c.

Para secciones de acero estructurales y simétricas, tales como las vigas I, el centroide está sobre el eje vertical que pasa por el alma en un punto medio corre las superficies superior e inferior de los patines. Una viga I estándar de 12 plg tiene su centroide a 6 plg de la fibra superior o inferior de la sección transversal. Para secciones asimétricas de acero. la posición del centroide se da en las tablas de propiedades publicadas por las compañías de acero. Ocurre frecuentemente que debemos determinar la posición del centroide, y se obtiene más rápido matemáticamente. El momento estático de una área plana con respecto a un eje dado, es el área multiplicada por la distancia normal entre el centroide el eje.

25

CALDERERÍA III Posición del centro de gravedad S de lineas (para útiles de corte) S se halla en la intersección de los ejes a centrales

S se halla en la intersección de los ejes centrales a

x

a x= 2

x=

S

a 2

S x

Cuadrado

Rectángulo

S se halla en la intersección de dos diámetros x x=

d 2

S se halla en la intersección de los ejes S

S

x

Elipse

Circunferencia S se halla en el centro x=

a

a 2

x

S

S Triángulo

Linea recta

S se halla sobre la linea de unión de los dos centro de gravedad

a

S se halla sobre la bisectriz x = 0,707 

a 2

a

x x=

Ángulo con lados desiguales

Angulo recto de lados iguales S se halla sobre el radio normal al diámetro limitador

a  a+b

b

S

x

S está sobre el radio bisectriz r x

x = 0,637  r

x = 0,9  r

x

Cuadrante de circunferencia

Semicircunferencia S se halla sobre el radio bisectriz

S se halla sobre el radio bisectriz

x = 0,955  r

x=

rs b

s x

x

Cuadrante de circunferencia

Semicircunferencia 26



CALDERERÍA III Calculo de la posición del centro de gravedad Determinación del centro de gravedad de un punzón - pieza cortada: simétrica

= Ejemplo: = = = =

40 mm 50 mm 50 mm 62,8 mm

= 202,8 mm

= = = =

0 25 mm 25 mm 0,637 • 20 + 5

= 62,7 mm

= =

40 • 0 + 50 • 25 + 50 • 25 +62,8 • 62,7 202,8

= 31,7 mm Determinación del centro de gravedad de dos punzón - pieza cortada: simétrica

=

Ejemplo:

=

27

=

202,8 + 81,7 = 62,4 mm 265,6

CALDERERÍA III Centro de gravedad x y l a

= = = =

Coordenada del eje x Coordenada del eje y longitud superficies

1. Centro de gravedad de líneas

y

l1 s1 l2

s

s2

l1 • x1 + l2 • x2 = (l1 + l2) • x0  x0 =

l1 • x1 + l2 • x2  x0 = l 1 + l2

l1 • y1 + l2 • y2 = (l1 + l2) • y0  y0 =

l1 • y1 + l2 • y2  y0 = l 1 + l2

y2

y1 y0

Las líneas se descomponen en líneas parciales con centros de gravedad conocidos. Considerando las longitudes parciales como fuerzas ponderales se obtiene por medio de la ecuación de momentos:

x1

x

x2 l1

x0

l2 l1+ l2

Conclusión: Para figuras cerradas con centro de gravedad conocido (circunferencia, cuadrado, triángulo, elipse) puede ser más fácil calcular el centro de gravedad de las líneas partiendo del perímetro de los cantos cortados. x0 =

y0 =

Nota: Para las herramientas de corte es necesario determinar el centro de gravedad de líneas. La fuerza de corte resultante se aplica en el centro de gravedad de las líneas. 2. Centro de gravedad de superficies

y

A1 s1

y1 y0 y2

s

x1

A2 s2

x2 A1 x0

La superficie compuesta se descompone en superficies parciales con centros de gravedad conocidos. Considerando las superficies parciales como fuerzas ponderales se obtiene por medio de la ecuación de momentos:

A1 • x1 + A2 • x2 = (A1 + A2) • x0  x0 =

A1 • x1 + A2 • x2  x0 = A 1 + A2

A1 • y1 + A2 • y2 = (A1 + A2) • y0  y0 =

A1 • y1 + A2 • y2  x0 = A 1 + A2

A2 A1 + A2

Nota: Para las herramientas de confirmación es necesario determinar el centro de gravedad de superficies. La fuerza de conformación resultante se aplica en el centro de gravedad de las superficies. 28

CALDERERÍA III 3. Resumen

Los centros de gravedad de líneas y superficies se determinan por medio de la ecuación de momentos: Suma de los momentos dextrógiros = suma de los momentos levógiros.

4. Ejemplo

Con una herramienta de corte se quieren punzonar agujeros según indica la figura. Calcule la posición del gorrón de fijación.

40

16

x2

x1

U1

buscando

xo en mm

dado

valores según dibujo

solución

x0 =

U2

x0

U1 + U2

=

U1 • x1 + U2 • x2 U 1 + U2

=

4 • 16 • 8 + 12 • 3,14 • 48 4 • 16 + 12 • 3,14

x0 = 22,83 mm Calcular la posicion del gorron de fijacion de una matriz para punzonar agujeros.

5. Ejemplo x0

15

ø10

buscando

xo en mm

dado

valores según dibujo

solución

x0 =

F1 • x1 + F2 • x2 F1 + F2

x0 =

8,545 • 0 + 16,32 • 30 8,545 + 16,32

30 8,545 kN

16,32 kN

x0 = 19,7 mm Calcular el centro de gravedad de la linea y superficie

6. Ejemplo

a) Centro de gravedad de linea Y

s1 (20/20)

20

25

x0 =

=

(80 • 20 ) + (25 • 3,14 • 50) = 34,86 80 + 25,4 • 3,14

Y0 =

=

(80 • 20 ) + (25 • 3,14 • 35) = 27,43 158,5

x0 =

=

(400 • 20 ) + (490 • 87 • 50) = 36,53 400 + 490,87

Y0 =

=

(400 • 20 ) + (490 • 87 • 35) = 28,27 890,87

s2 (50/35) s (X0 , Yo) X

29

CALDERERÍA III 7. Ejemplo

Calcular el centro de gravedad de la linea y superficie

75

x0 =

=

520 • 75 + 250 • 57,5 520 + 250

= 69,32 mm

Y0 =

=

520 • 55 + 250 • 70 520 + 250

= 59,87 mm

x0 =

=

Y0 =

=

110

50

15

a) Centro de gravedad de linea

55

150

a) Centro de gravedad de linea 128

64

50

64 180

= 50,59 mm

12750

Calcular el centro de gravedad de la linea y superficie

8. Ejemplo

50

= 80,15 mm

s (X0/Yo)

x0 =

=

157 • 50 + 180 • 90 + 64 • 180 + 64 • 148 + 64 • 116 + 116 • 58

157 + 616

= 76,58 mm Y0 =

=

128 • 64 + 157 • 64 + 64 • 64 + 64 • 32 + 180 • 128 + 128 • 64

157 + 616

= 71,95 mm

x0 = 180 • 128 • 90 - 502 • 0,785 • 50 - 642 • 148 2 2 = 180 • 128 - 50 • 0,785 - 64

= 80,64 mm

Y0 =

=

23040 • 64 - 1963,5 • 64 - 4096 • 32 16980,5

30

= 71,72 mm

CALDERERÍA III 9. Ejemplo

Calcular el centro de gravedad de la linea y superficie. a) Centro de gravedad de linea 25 0

60

x0 =

=

=

x0 = s (X0/Yo)

2502 • 0,785 • 125 - 802 • 0,785 •65 = = 131,85 mm 2502 • 0,785 - 802 • 0,785

10. Ejemplo

Calcular la fuerza de corte.

F1 in N St 34

F2 in N 10

30

1

15

11. Ejemplo

Calcular el centro de fuerza.

X0

x0 =

F1 • x1 + F2 • x2 F1 + F2

=

8,545 • 0 + 16,32 • 30 8,545 + 16,32

15 30 8,545 kN

16,32 kN

12. Ejemplo

Calcular el centro de corte. 15

x0 = 30

= X0

1800

= 91,4

= 19,7 mm

31

= 19,7 mm

CALDERERÍA III 13. Ejemplo

Calcular los perímetros de corte 15

x0 =

14. Ejemplo

=

= 19,7 mm

Calcular el centro de gravedad para el acuñado con matriz

30

2

x0 =

15

=

10 • 0,785 • 0 + 15 • 15 • 30)  A102 • 0,785 + 15 • 15

= 22,24 mm

X0

15. Ejemplo

Calcular el centro de gravedad de los cuerpos.

Y

x0 =

697,055 197,03

25

=

30 80 110

Cuerpo comp.

= 3,54 mm x en cm.

en cm3

•x en cm4

1

1,5

173,18

2

5,5

345,75

3

9,5

178,125

= 197,03 cm3

( • x) =197,03 cm4

1

=

2

=

3

3 = 2,5 • 2,5 • 3 = 18,75 cm

32

4 4

•3 • 5 = 62,8318 cm

3

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: DIBUJO TÉCNICO ELEMENTOS DE UNIÓN, GENERALIDADES Generalidades Cuando una piza ha sido elaborada por diferentes procedimientos mecánicos, a veces, por motivos de construcción se desea unir sus extremos. Esta operación es la que se conoce con el nombre de “unión”. Las uniones pueden ser desmontables, articuladas, provisionales o permanentes.

v d

ts g Fig. 1 t

f

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

33

CALDERERÍA III

p

a Fig. 5

c

s

l i

d

Fig. 6

34

CALDERERÍA III Remachado El remachado consiste en unir dos elementos de un complejo metálico por medio de remaches (Fig. 7). Longitud total (l) del remache, cualquiera que sea la forma de la cabeza debe ser igual al espesor total a remachar, aumentado en la longitud (i), necesaria para formar la otra cabeza remachada. En el caso de que la cabeza tenga forma redonda será, por ejemplo: i=

4 3

7 4

·d

Fig. 7

Engatillado El engatillado es un sistema común de unión que se obtiene replegando sobre si misma las caras de las piezas a unir. Se usan generalmente para unir chapas del espesor no superior a 0,7 ÷ 0,8 mm. (Fig. 8).

Fig. 8

 Estañado de las juntas.  Interposición de papel entre los pliegues del engatillado, par las laminas de acero dulce.  Aplicación de goma laca o barniz entre los pliegues del engatillado. Esto se realiza en

las chapas de aluminio. Los diferentes sistemas de engatillado.  Engatillado simple, que puede efectuarse en línea recta o curva.  Engatillado replegado, que se puede realizar también en línea recta o curva. Tiene

mayor resistencia y asegura mejor estanqueidad. En el caso de que el replegado se efectúe por el interior, se denomina “remetido”.

35

CALDERERÍA III 

Engatillado de cubrejuntas deslizante, que sirve para la unión de chapas desmontables o de piezas que solo se pueden unir a pie de obra; por ejemplo, revestimientos y aislamientos térmicos de calderas de calefacción central.

La longitud de la grapa esta en relación con el espesor de la chapa. La longitud no puede esta debajo de cierto mínimo, ya que por debajo del mismo el engatillado no podría realizarse. Por razones más económicas que estéticas el engatillado no debe ser muy largo. Por ejemplo, para un espesor de chapa de 0,3 mm, la longitud del pliegue puede estar comprendida entre 2,5 y 3 mm.

Fig. 9

Subdivisiones de uniones Subdivisión según los procedimientos de fabricación En la unión por formación de brutos se introduce o aplica un material amorfo (colada en un molde). La unión por conformación puede hacerse con la ayuda de cuerpos en forma de alambre (trenzado, tejido, anudado) o dando forma a piezas de chapa (plegado, rebordeado, entallado) o con piezas auxiliares de unión (remachado, engrampado cosido). Entre los procedimientos de unión se encuentran también las uniones de materiales por medio de la soldadura, la soldadura blanca y los adhesivos. 36

Soldadura fuerte

Desmontable

Indesmontable Fig. 10

FN

F Palanca de sujeción

F Palanca de enchufe

FN

FN Lave de tuerca

Tenaza

FN

FN

Transmisión por correa

Transmisión por cadena Fig. 12

Fig. 11

Capa de difusión Flot

F

Fig. 13

Unión de elementos a presión En los ajustes a presión el eje es siempre mayor que el agujero, es decir que existe apriete. Unión a presión es el concepto más extenso para una unión con piezas sometidas a tensiones normales (perpendiculares a las superficies), compuesta de eje y cubo que tienen un exceso de medida antes de ensamblarse (ajuste a presión). Unión a presión mediante calado (Fig. 14) La fuerza de montaje actúa en dirección longitudinal. Cuando se trata de aprietes pequeños a medios (p. ej., H/r, s, t, u) el eje puede introducirse a presión en el agujero por medio de una prensa lo bastante potente.

37

CALDERERÍA III Preparación: Hacer en el eje o en el agujero un chaflán de 5 grados y de 2 a 5 mm de longitud según el apriete, con el fin de evitar que haya arranque de material durante el calado. Engrasar el eje y el agujero con aceite de máquinas, aceite de colza, aceite de linaza o aceite de máquina y sebo. El aceite de colza produce la mayor fuerza de adherencia después del ensamble. Alinear previamente las piezas con toda exactitud. Proceso de ensamble: Calar lentamente con el fin de que el material tenga tiempo suficiente para desviarse. La velocidad de calado será como máximo de 120 mm por minuto. No introducir las piezas a golpes. Estado: Hasta después de transcurridos aproximadamente dos días no alcanza la unión a presión su resistencia máxima. Si el montaje se realiza correctamente, estos ajustes pueden soltarse y rehacerse varias veces.

Eje

Fig. 14 Unión a presión por calado Mediante la introducción a presión se desplaza y compacta el material

Unión a presión mediante contracción y/o dilatación La fuerza de montaje actúa en sentido transversal al eje. Cuando los aprietes y diámetros son grandes, se calienta la pieza exterior o se enfría la pieza interior para realizar el ensamble. De este modo las piezas pueden unirse a mano o aplicando una pequeña fuerza. Unión a presión mediante contracción (Fig. 15). Las piezas de máquina complicadas o mecanizadas en acabado (ruedas dentadas entre otras) se han de calentar en baños de aceite, de metal o de sales, porque de otro modo se deforman. las piezas de máquina templadas o bonificadas no deben calentarse hasta la temperatura de revenido. Las piezas sencillas (arcos de contracción entre otras) y aquéllas que se mecanizan después de realizado el ensamble (coronas de rodadura) pueden calentarse con llama de gas.

Alambre Rueda dentada Aceite Suplementos Aro de contracción o zuncho Al enfriarse la pieza exterior se comprime, produciendo de este modo la necesaria fuerza de sujeción. Unión a presión por contracción de la pieza exterior Fig. 15

P. ej., rueda dentada

Recipiente de enfriamiento con hielo seco o aire licuado Unión a presión por dilatación de la pieza interior La pieza interior subenfriada se dilata al calentarse a temperatura ambiente Fig. 16

38

CALDERERÍA III Uniones a presión con asiento cónico (Fig. 17) El pivote cónico se introduce a presión en el taladro cónico con la fuerza F. Por la pendiente de la superficie lateral del cono se producen unas fuerzas normales FN grandes que, a su vez, producen el rozamiento entre el pivote y el cubo de la rueda. Conos esbeltos (conos de adherencia), por ejemplo, de conicidad 1:20, producen fuerzas normales grandes y, por lo tanto, un gran rozamiento entre ambas superficies cónicas. Conos pronunciados (conos centradores), por ejemplo, de conicidad 1:5, a igualdad de fuerza de comprensión F producen fuerzas normales menores y menos rozamiento. Puede montarse y desmontarse con mayor facilidad. Ventajas del asiento cónico: Mayor facilidad de fabricación. La unión puede soltarse cuantas veces se quiera sin perjuicio de la efectividad; el centrado es exacto y, por lo tanto, el eje y el cubo de la rueda giran perfectamente concéntricos. Un inconveniente es que no puede fijarse exactamente en dirección axial la posición del pivote cónico y el cubo de la rueda. Fabricación y montaje: la conicidad del cono y del taladro deben coincidir lo más exactamente posible para que las caras laterales de ambos conos asienten perfectamente. Las superficies de contacto se tornean con precisión o se rectifican perfectamente. En los asientos cónicos para la fijación de herramientas, por ejemplo brocas helicoidales o fresas, las superficies cónicas de asiento están templadas. Todo desperfecto de las superficies de asiento por presión o por golpes reduce el rozamiento e impide que el giro sea exactamente concéntrico. Cubo de la rueda

FN

1:5

Apriete Asiento cónico para eje y cubo Fresa

1:20

FN F

Asiento cónico para herramientas

Fig. 17

Fuerzas en el asiento cónico Líneas continuas: cono esbelto, grandes fuerzas perpendiculares, FN Líneas a trazos: cono pronunciado, fuerzas perpendiculares, FN perpendiculares

39

CALDERERÍA III 16º

Arandela de presión

Dos anillos de acero bonificado que encasta uno en otro, se dilatan o comprimen por la acción de la rueda del tornillo F, produciéndose así la fuerza normal F N que se necesita. La fuerza normal se reduce de elemento en elemento por lo que, como máximo se colocan cuatro elementos (Fig. 18)

42’

Rueda dentada

Uniones a presión con elementos de tensión

FN

FN

FN

d

D

F

FN

Fig. 18 Dispositivo de tensión con arandela elástica

Uniones a presión por contracción y dilatación Las piezas, al calentarlas, se dilatan, al enfriarse se contraen. En el caso de contracción, la pieza fabricada con ajuste a presión se calienta. Se corre así el peligro de combustión (oxidación) y deformación. La pieza caliente se comprime y enfría sobre la parte interior. En el caso de dilatación, la pieza interior se enfría a muy baja temperatura y se introduce así en la pieza exterior. No se producen así ni combustiones, ni deformaciones ni cambios de textura de los materiales... (Fig. 19).

Husillo

Ajuste a presión

Calentado

Manilla

Fig. 19 Contracción para fijar una manilla

Muñón ligeramente cónico

Aceite a presión

Canal de aceite

Prensa hidráulica manual de hasta 100 bar aproximadamente

Ranura periférica

El aceite a presión introducido en la ranura periférica hace que se dilate la pieza exterior Fig. 20

Desmontaje con aceite a presión

40

CALDERERÍA III Hoja de trabajo

41

CALDERERÍA III HOJA DE TRABAJO Determine los centros de gravedad: 1. Centro de gravedad de líneas

2

3

Y

Y

36

X0

s

s Yo

s

30

60

l

30

X

80

Centro de gravedad (X01 Yo)

5

4

X

20

X0 , Yo

6 12

Y

s1 (20 / 20)

s

15

Y0 • r •

s0

cuerda arco

20

s (X0 Yo)

s2

s1

15

32

Yo

0

30

15

R3

s2 (45 / 25)

52

X

7

8

9

s

40

s

h

60

30

Y

X

l

s (X0 , Yo)

40

80

10

11 50

12

50 20

15

Yo

35

20

0

15

35

s s

s

R3

Y0 =

42

4 r • 3 

CALDERERÍA III HOJA DE TRABAJO

13

30

14

15

10

Y

Y 35 60

60

40

s

20

l

s (X0 / Yo)

l

s2 (90, 50) l

l

16

s (X0 / Yo)

55 X

17 distancia entre ejes

50

18

X0

R2

0

e

e

20

e

20

Y

19

T 50 DIN 1024

L 45 x 45 DIN 1028

40 DIN 1026

X L 60 x 60 x 7

e

43

X

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: MATEMÁTICA APLICADA POTENCIA (P) Y RENDIMIENTO (

)

A.- POTENCIA (P): Para conocer las características de una máquina, no basta saber el trabajo que es capaz de realizar; es importante, además, conocer el tiempo que emplea para efectuar el trabajo. Esta relación del trabajo efectuado y el tiempo empleado se denomina potencia.

F d

Potencia es el cociente del trabajo Realizado entre el tiempo empleado. P= W t

P = Fxd =Fxv t

Potencia Mecánica Observación: En la placa de características de un motor eléctrico encontramos, entre otras cosas, la potencia P en kW y el número de revoluciones n en rpm. El dato de la potencia nos dice qué trabajo puede realizar el motor en un segundo.

F

v

F r

h=6m

La potencia P de una fuerza constante es el cociente de dividir el trabajo W por el intervalo de tiempo correspondiente t,

P = 1,5 kW 1 n = 920 min

m = 250 kg FG

Potencia =

Trabajo s W = =F• P Intervalo de tiempo t t

Potencia Mecánica

Si tenemos en cuenta que s/t = v, obtenemos: Potencia = Fuerza por velocidad P = F • v En el movimiento de giro, el punto de aplicación de la fuerza perimetral F se mueve a la velocidad periférica v, por 16 que podemos sustituir y por 2 . r . n. Si ponemos también M (momento de giro) y en vez de F . r . (velocidad angular) en vez de 2 . n resulta: Potencia = Momento de giro por velocidad angular P=M• Ejemplos: 1. Un motor eléctrico de un aparato elevador tiene una potencia P = 1,5 kW y un número de revoluciones por minuto n = 920 (n = 15,33 rps), Calcular su momento de giro. P 1500 Nm/s P = M • ; M = 2 • n = 2 • 15,33 1/s = 15,5 Nm 44

CALDERERÍA III

P=

; P=

2500 N • 6m Nm = 1500 s 10s

N•m J = =W s s

Nm = J

N•m J = =W s s

N

P P=F•v

N•m J = =W s s

N•m = W s 1

= 1500 W

s

m

s

F

v

N

m s

N•m

Joule J Newton - metro N•m =1 =1 =1 segundo s segundo s watt - segundo =1 = 1 watt = 1 W segundo

1 s

Cálculo de la potencia mecánica

Unidades de Potencia En el Sistema cgs se toma el ergio por seguido, para el cual no se ha asignado nombre especial. Esta unidad es sumamente pequeña y no tiene aplicación en la práctica. En el Sistema MKS se toma el Joule por segundo, que se denomina Watio. Esta unidad es muy pequeña, por lo que se usa con mayor frecuencia el Kilovatio (Kw) y el megavatio (Mw). En el Sistema Técnico la unidad es el Kilopóndímetro por segundo, sin embargo es más usado este sistema el Caballo Vapor (CV), que equivale a 75 Kp/s. En el Sistema Inglés la unidad es el pie-libra por segundo, pero es más usual el Caballo de Vapor Ingl´rs o Horse Power (HP), que equivale a 550 pies-libra/s. Generalmente la potencia eléctrica se expresa en vatios o kilovatios, por lo que su denominación nos hace suponer un origen eléctrico sin embargo, la potencia consumida por una lámpara eléctrica podría expresarse igualmente en caballos, o la potencia de un automóvil en kilovatios. Kilovatío-hora.- Es el trabajo realizado en una hora por un motor que desarrolla una potencia constante de un kílovatío. Puesto que dicho motor proporciona un trabajo de 1000 Joules cada segundo, el trabajo proporcionado en una hora es de 3600 x 1000 = 3600 000 Joules. (Adviértase que el kilovatio-hora es unidad de trabajo y no de potencia). 45

CALDERERÍA III Equivalencias-de Unidades de Potencia (valores Aproximados) Unidades Kpm/s Pies-lb/s cv HP w kw

Kpm/s 1 0,138 75 76 0,102 102

pies-lbs 7,216 1 542 550 0,737 737

CV 01,0133 0,00184 1 1,013 0,00136 1,36

HP 0,0131 0,00182 0,986 1 0,00134 1,34

w 9,81 1,35 735 746 1 1,000

Kw 0,00981 0,00135 0,735 0,746 0,001 1

Problemas 1) Calcular en HP la potencia de una bomba de agua, sabiendo que cada minuto eleva 950 litros a una altura de 12 m. t = 60 s Datos: F = 950 kp h = 12 m P= W = F•d t t

P = 950 kp • 12 m = 190 kpm/s = 2,5 HP 60 s

2) ¿Qué potencia en kw tiene el motor de una montecarga, si es capaz de elevar un peso de 480 kp a una altura de 4 m en 12 segundos? F = 480 kp h=4m Datos: t = 12 s P=x P = W = 480 kp • 4 m t 12 s

= 160 kpm/s

P = 160 kpm/s • 9,8 = 1568 W = 1,568 kw 3) ¿En qué tiempo una máquina con un motor se 1,5 HP realizará un trabajo de 6840 kpm? P = 1,5 HP Datos: W = 6840 kpm t =x 6840 kpm t= W = = 60 s = 1 min P 1,5 • 76 kpm/s 4) Expresar en kw la potencia de un motor de 5 HP. 1 HP = 0,746 Kw 0,746 x 5 = 3,730 Kw

46

CALDERERÍA III Potencia eléctrica La capacidad de los aparatos eléctricos para realizar trabajo se indica por su potencia. Bombillas, motores, aparatos eléctricos de calefacción se aprecian por su potencia. La potencia indica con que rapidez se realizara un trabajo

Wsu

Wap

Energía eléctrica suministrada Motor eléctrico como transformador de energía

Energía mecánica aprovechada Energía térmica mecánica perdida

Representación del flujo de energía

El símbolo de la potencia es P, su unidad el vatio (W). Se alcanza la potencia de 1 vatio cuando el trabajo de un julio se realiza en un segundo. Potencia =

Trabajo Tiempo

P=W t

Potencia mecánica P =W t

P=

F•s t

1

E. Mot. 1BE 6052

2

Nr. E

2176239

3

220 V

4

1,3 A

5

1420 U/min

6

210 W

50 Hz

7

1 Tipo de motor

Potencia eléctrica

2 Numero del motor 3 Debe conectarse a la tensión de 220 V

P = W =U • I • t P = U • I t t

4 Toma de corriente 1,3 A con potencia nominal 5 A potencia nominal, el rotor da 1420 vueltas por minuto

Unidad: P en Nm = J = W unidad: P en V • A = W s s

6 La potencia nominal es de 210 W 7 La corriente alterna debe tener una frecuencia de 50 Hz.

Potencia mecánica y potencia eléctrica son magnitudes físicas de la misma clase. El aparato de consumo conectado a la red de suministro de energía absorbe potencia mecánica (en motores) o una potencia calorífico (en los aparatos eléctricos de calefacción). Submúltiplos y múltiplos del vatio son: 1 milivatio = 1 mW = 0,001 W; 1 kilovatio = 1kW = 1 000 W. Potencias de aparatos y maquinas de uso corriente: Bombillas 15 W a 200 W, taladradora de mano 100 W a 600 W, soldador 100 W a 450 W, motor eléctrico 50W a 150 kW, aparatos eléctricos de calefacción 800 W a 18 kW.

47

CALDERERÍA III B.- RENDIMIENTO (

):

El funcionamiento de una máquina con el fin de realizar algún trabajo, necesariamente requiere de alguna forma de energía, es decir, una máquina transforma una forma de energía en otra. Así, un motor eléctrico toma energía eléctrica y entrega energía mecánica, el motor de un automóvil toma la energía potencial del combustible y entrega energía mecánica que se traduce en el movimiento del vehículo, etc. Pero en el funcionamiento de toda máquina se presentan resistencias pasivas que ocasionan "Pérdidas" de energía, especialmente en forma de calor, por roce de los árboles con sus cojinetes, deslizamiento de las correas sobre las poleas, choques entre los dientes de los engranajes, resistencia opuesta por el aire a las piezas en movimiento, compresión de su lubricante, frotamiento de los fluidos en las paredes de las canalizaciones, etc. Luego, gran parte de la energía que toma una máquina la emplea en su propio funcionamiento y en vencer estos factores, y el resto lo entrega como energía útil o efectiva para el trabajo que se pretenda realizar.

ENERGÍA APLICADA 100%

15%

El cociente que resulta de dividir la energía efectiva que se obtiene de la máquina entre la energía aplicada a la maquinaria se denomina rendimiento y es, en consecuencia, inferior a la unidad.

100%

Generalmente se expresa en porcentajes. ENERGÍA OBTENIDA

Rendimiento =

Energía obtenida X 100 Energía aplicada

n =

Eo X 100 Ea

48

ENERGÍA OBTENIDA

95%

ENERGÍA APLICADA

CALDERERÍA III Observación: Un motor eléctrico toma de la red una potencia de 1 kW. Sin embargo, la potencia mecánica de salida es solamente de 0,9 kW. En la transmisión y transformación de la energía aparecen pérdidas por rozamiento y por calor. Se entiendo por rendimiento el cociente de dividir la potencia de salida P2 por la potencia de entrada P1. El valor numérico es siempre inferior a la unidad = 1 00% y sirve de unidad de medida para la economía de una máquina o de una instalación. El rendimiento se representa por la letra griega  (eta).

P1

P2

Potencia de entrada 100%

Potencia de salida 90% Pérdidas 10%

Potencia de salida = Potencia de entrada

P2 = P 1

P1

P2

W

W

Rendimiento

Si decimos que el rendimiento de un motor es del 40%, significa que por cada 100 unidades de energía que toma, emplea 60 en su funcionamiento y se obtiene 40 unidades como energía efectiva para su aprovechamiento. El rendimiento que suelen tener los motores más comunes son: - Máquina a vapor

:

del 10 al 15%

- Motor de automóvil

:

del 20 al 30%

- Motor Diesel

:

del 30 al 40%

- Motores eléctricos

:

del 80 al 95%

Problemas: 1) Calcular el rendimiento de un montacarga que levanta un peso de 180 Kp a una altura de 2,5 m y consume una energía de 8000 J. Ea = 8 000 J Eo = 180 Kp x 2,5 m = 450 Kpm = 4410 J

Datos:

 = x =

Eo Ea

100 =

4410 J x 100 = 55 % 8000 J

2) Si el rendimiento de una máquina es del 40% ¿qué trabajo se podrá realizar con una energía de 720 Kpm? n = 40 % Datos:

Ea = 720 Kp Eo = x

Eo =

40 x 720 Ea = 100 100 49

= 288 kpm

CALDERERÍA III Perdida de energia En la transformación de una forma de energía a otra, se producen perdidas de la energía útil. En el motor eléctrico, por ejemplo, hay perdidas calorífica y magnéticas, y también perdidas por razonamiento en los cojinetes. El rendimiento es la relación entre la energía aprovechada y la energía suministrada. Si se calcula en energía por unidad de tiempo, es la relación entre potencia aprovechada y potencia suministrada. El símbolo de rendimiento es n (eta). Es un valor numérico puro. No tiene unidad.

=

Wap Wsu

O bien

=

Wap, Pap = trabajo o potencia aprovechados Wsu, Psu = trabajo o potencia Suministrados.

Pap Psu

Ejemplo: La potencia eléctrica suministrada a un motor eléctrico es de 1,5 kW, mientras que la potencia mecánica aprovechada es de 736 W. Calculese el rendimiento.

U

M

Psu = 1,5 kW

El 49 por ciento de la potencia eléctrica se transforma en potencia mecánica.

Pap = 736 w

Circuito del ejemplo

En todo trabajo y potencia se presentan perdidas a causa de rozamiento, radiación, etc. El trabajo útil es, siempre menor que el trabajo o la potencia empleados. Rendimiento

Trabajo útil An

= Trabajo empleado en Az

An

= Az

ó

=

Potencia útil Pn potencia empleada en Pz

Pn

= Pz

Pn

= Pz

• 100 en %

es siempre menor que 1. Una maquina es tanto menor cuanto mas se aproxima  a 1

Ej.: Se tornea una pieza de 200 mm ø con  = 30 rev/min, empleando un motor de 5 kW con un rend. Del 80%. ¿que valor tiene el esfuerzo de corte? = Pn = Pn = Pz

• Pz = 0.8 • 5 kW = 4 kW (1 kW = 1 kN m/s)

4 kN 4 kNm 60 s 4 kNm Pn = F •  F = Pn = = = = 1,275 kN  s••d•n s•3,14•0,2m•30 30 0,314

20

0

=0,8

5kW

n = 30 1/min 50

CALDERERÍA III CÁLCULO DE POTENCIA Y RENDIMIENTO F = fuerza o fuerza ponderal en N W = trabajo mecánico en J s = trayecto o distancia en m P = potencia en vatios t = tiempo en s Pef = potencia útil (potencia efectiva) V = velocidad en m/s Pin = potencia motor (potencia inducida) 1. Trabajo trabajo = fuerza x distancia W = F (en N) • s (en m) Nota Para el trabajo derivado Nm se usa el nombre especial de joule Conclusión 1 Nm = 1 J potencia = trabajo : tiempo

2. Potencia



P = W in Nm = J s s t



Nota: Para la unidad derivada J/s se usa el nombre especial de vatio. Conclusión

3. Rendimiento

Pin Pef

4. Resumen

1 Nm s

=

J = 1W s

P= W t

=

F•s = F•v t

Rendimiento =

potencia útil potencia motor

 = Pef Pin Nota: El rendimiento es siempre menor que 1 o menor que el 100%. . . El rendimiento total es el. producto de los rendimientos individuales.

Trabajo = fuerza por trayecto Potencia = trabajo entre tiempo

51

CALDERERÍA III 5. Ejemplo

Una masa se eleva mediante una polea de inversión con 900 N de fuerza ponderal en 2 minutos 10 m. Calcule el trabajo necesario en J y la potencia en W.

buscando

W en J, P en W

dado

F = 900 N t = 120 s s = 10 m

solución

W=F•s

s

masa

raciocinio previo trabajo = N • m resultado en joules. Potencia = N • m resultado en s vatios.

= 900 N • 10 m W = 9000 Nm = 9000 J J P = W = 9000 Nm = 75 Nm s = 75 s = 75 W t 120 s

6. Ejemplo

Qué potencia en Kw trasmite una correa plana cuando el diámetro de polea de trasmisión de 200 mm y con 1440 1/min se somete a una fuerza de tracción de 600 N. buscando

P, v

dado

raciocinio previo P = F•v

600 N

1 1440 min

v = d••n 1000 • 60 200

solución v = d •n 1000 x 60 v = 200 • 3,14 • 1440 = 15,07 m s 1000 • 60 P = F•v P = 600 • 15, 07 = 9042 W P = 9,042 Kw

52

CALDERERÍA III Potencia y trabajo eléctrico U l P W T

= voltaje (V) = intensidad de corriente (A) = potencia (W, kW) = trabajo (Wh, kWh) = tiempo (h) Aumentando con voltaje constante la intensidad de corriente aumenta así la luminosidad - potencia - de la bombilla.

1. Potencia eléctrica

X

P = U • I

V A

Conclusión Potencia =

voltaje

x

intensidad de corriente

Nota La unidad de potencia eléctrica es el vatio (W). Un vatio es la unidad derivada de la potencia mecánica. 1 Nm/s

1 J/s

=

1W

Al igual que en la mecánica, vale aquí:

2. Trabajo eléctrico

Potencia

=

trabajo/tiempo

Siendo por tanto Trabajo = potencia x W = P •

0 5 4 2 4 kilovatios - hora

220

=

tiempo t

v 10 (30) A

50 Hz

600 U/kWh

Nota La unidad de trabajo eléctrico es el vatio - segundo (Ws). El vatio - segundo es la unidad derivada del trabajo mecánico. 1 Nm = 1J = 1Ws Nota Una plancha con la potencia de 1 kilovatio consume en una hora 1 kilovatio - hora.

= W

=

P •

t

Potencia en maquina monofásica y trifásica P = U • I • Cos ø P = U • I • Cos ø • 3

3. Resumen

Potencia P Trabajo W

= voltaje =U = potencia = P

53

Cos ø = Factor de Potencia (Ver tabla) x • x •

intensidad de corriente I tiempo t

CALDERERÍA III

4. Ejemplo

Un bombillo absorbe de una red de 220 V de tensión 0,91 A. Estando prendido 12 horas, calcule el trabajo en Wh. Buscado

W

Dado

U = 220 V I = 0,91 A t = 12 h

Solución

W=P•T

raciocinio previo kWh = potencia x tiempo

P = U • I = 220 V • 0,91 A = 200W W = 200 W • 12 h = 2400 Wh

Atención Los costos de energía DW / kWh dependen de las tarifas de precios vigentes.

5. Ejemplo

P N

Un motor eléctrico trabaja con una tensión de 220 V y con una corriente de 8,2 A en un tiempo de 8 horas. Calcular la potencia y el trabajo en kWh 220 V

8,25 A 8 horas

Buscado

W, P

Dado

U = 220 V I = 8,2 A t =8h

Solución

W=P•T

raciocinio previo W = potencia x tiempo

Trabajo (kWh)

P = U • I = 220 V • 8,2 A = 1,804 W W = 1,804 W • 8 h = 14,43 Wh

54

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: DIBUJO TÉCNICO REPRESENTACIÓN DE RODAMIENTOS Rodamientos - Tipos

FG = Fuerza

FG = Fuerza FR

Resistencia a la rodadura

Bola

Cuerpos rodantes

Si entre un cuerpo a mover y la superficie de rodadura se ponen cuerpos rodantes, la fricción será muy pequeña y con ello la fuerza FR, necesaria para superar dicha fricción.

Superficies de apoyo

Aplanamiento

En teoría, el cuerpo rodante en forma de bola toca la superficie de rodadura sólo puntualmente. En la realidad los cuerpos rodantes se aplanan e impresionan en la superficie de rodadura debido a la fuerza que actúa sobra ellos, de manera que se produce un contacto superficial. Este contacto superficial aumenta la fricción. Aro exterior

Constitución de los rodamientos

Jaula Acero. Metal, Material sintético

Los rodamientos, con una excepción (los de agujas sin aro interior), constan de aro exterior, aro interior, cuerpos rodantes y jaula. El aro exterior es la parte a unir con la carcasa del cojinete y al mismo tiempo la pista de rodadura exterior para los cuerpos rodantes. El aro interior va unido a la espiga y constituye la pista de rodadura interior. los cuerpos rodantes tienen forma de esfera, cilindro, barril o tronco de cono y se mantienen distanciados mediante la jaula. Los aros exteriores y los interiores, así como los cuerpos rodantes, son de acero al cromo mejorado.

Cuerpos rodantes Bolas, Cilindros, Rodillos cónicos, Rodillos barril, Agujas Muñón o gorrón

Aro interior

Constitución de un rodamiento

Ventajas: Poco calentamiento. No precisan tiempo de adaptación. Pequeño aumento del juego después de largo tiempo de marcha. Bajas exigencias a la lubricación y poco mantenimiento. la normalización internacional posibilita la intercambiabilidad de las piezas. Inconvenientes: Sensibles a percusiones y choques, tolerancias pequeñas para la carcasa y las espigas, y por lo tanto mayores costes de fabricación. Clases de rodamientos La elección de los rodamientos se rige sobre todo por la magnitud y la dirección de las fuerzas a soportar. Muchos rodamientos transmiten al mismo tiempo fuerzas radiales y axiales. Los rodamientos de bolas a rótula, los rodamientos de barriletes y los rodillos a rótula, permiten la dislocación de los ejes. Los rodamientos de rodillos cilíndricos sólo pueden absorber pequeñas fuerzas axiales (fuerzas a tope) con los bordes que hacen contacto en el aro interior y el aro exterior. 55

CALDERERÍA III Los rodamientos de agujas ocupan poco espacio. Si se quita el aro interior y se hace que las agujas rueden sobre espigas templadas, el espacio que necesitan no es mayor que el de un cojinete de fricción. Los rodamientos de rodillos cónicos tienen un efecto autocentrante. los de contacto angular, los de rodillos cilíndricos, los de agujas y los de rodillos cónicos, pueden desmontarse, es decir que pueden montarse por separado el aro exterior y el aro interior.

Rodamiento de bolas ranurado

Rodamiento de bolas a rótula u oscilante

Rodamiento de barriletes

Rodamiento de bolas de contacto angular

Rodamiento de bolas oblicuo

Rodamiento de rodillos cilíndricos. Bordes exteriores, Bordes interiores

Rodamiento de rodillos cónicos Aro interior

Rodamiento de agujas

Rodamiento de rodillos a rótula u oscilante Aro exterior

Rodamiento de bolas axial ranurado

56

CALDERERÍA III Disposición de los cojinetes En los lugares donde los árboles se dilaten por calentamiento o se desplace la carcasa en dirección axial, sólo debe ponerse un «cojinete fijo». El segundo cojinete, o en el caso de alojamiento múltiple todos los demás cojinetes, tienen que ser «cojinetes sueltos» y poder admitir el movimiento axial. En el caso de los rodamientos de rodillos cilíndricos con aro sin bordes, o el de los rodamientos de agujas, los desplazamientos axiales se compensan en los propios rodamientos.

Juego Rodamiento fijo

Rodamiento flotante

Disposición de los rodamientos

Fijación de los Rodamientos En muchos casos el aro interior del rodamiento tiene que estar sujeto adicionalmente al árbol, a fin de que puedan absorberse con seguridad las fuerzas axiales. Generalmente se fija con anillos de seguridad. Cuando tienen que absorberse fuerzas axiales mayores, la fijación se realiza por medio de una tapa atornillada al extremo del árbol, mediante tuerca anular y chapa de seguridad, contratuerca o por medio de un casquillo distanciador a otra parte de la máquina. Cuando el aro interior tiene un taladro cónico (conicidad 1:12) la fijación se efectúa por medio de manguitos de sujeción o de extracción. Los manguitos de sujeción se introducen en el cojinete tirando de ellos con la tuerca anular. Los de extracción se aprietan y aflojan de nuevo con la tuerca anular. Rueda

Tapa

Casquillo distanciador

Tuercas para eje

Manguito de extracción

1:12 Manguito de sujeción

Ranura

1:12 Manguito de extracción

Manguito de sujeción

57

CALDERERÍA III

58

CALDERERÍA III HOJA DE TRABAJO Ejercicios

1

F

1. ¿Cuál sería su potencia en Nm/s y W al alzar los 55 kg en 8 segundos 1,4 m? F

P

m

s

W

s

t

m

3 H

Potencia y rendimiento

2. Un cuerpo de 75 k de peso necesita 12 segundos para un recorrido de 100 m. Calcule la potencia en Nm/s y en vatios. 3

3. Una bomba transporta en una hora 40 m de agua de una profundidad de 8 m. ¿Cuál es la potencia de la bomba en kW?

bomba v

4. ¿Qué masa puede elevar un motor de grúa de 12 kW en 20 segundos 4 m? 4, 5

P

t

s

5. ¿Cuánto tiempo necesita una grúa de taller de 3 kW para elevar una masa de 1850 kg 2,3 m?

masa

7

6. Se quiere llenar con agua en 20 min un recipiente cilíndrico de 3 m de diámetro y 2 m de altura. ¿Qué potencia de bomba (kW) se requiere para una altura de elevación de 6 m?

F

7. ¿Qué potencia (kW) trasmite una correa plana cuando con un diámetro de polea de trasmisión de 200 mm y con 750 1/min se somete a una fuerza de tracción de 700 N? 8. Un motor eléctrico absorbe 4 kW de potencia eléctrica y emite una potencia mecánica de 3450 J/s. ¿Cuál es su rendimiento?

n d

10

H

9. El motor de un elevador absorbe 5 kW. ¿Cuál es el rendimiento de la planta cuando se requiere 16 segundos para elevar una masa de 650 kg una altura de 9,2 m?

Pef

10. ¿Cuál es la potencia generada (kW) por una turbina de 70% de rendimiento por la que afluyen en 20 segundos 10 m3 de agua con una caída de 18 m?

d

11 v

Pu

s

11. Una bomba de émbolo de simple efecto de 225 mm de diámetro y 450 mm de carrera trabaja con una presión de émbolo media de 4,5 bar y con una velocidad media de émbolo de 2,5 m/s. Siendo el rendimiento de la planta de 70%, ¿qué potencia motriz (en kW) se requiere? 59

CALDERERÍA III HOJA DE TRABAJO 2

1. Calcule la potencia de un radiador para un voltaje de 220 V y una absorción de corriente de 0,136 A. 2. ¿Para que voltaje esta previsto un hervidor de inmersión de 500 W que absorbe 2,27 A?

l

3. La placa de estipulaciones de una plancha indica 750 W/220 V. Calcule la absorción de corriente.

U

3

4. Calcule la resistencia de un bombillo de 60 W en una red de 220 V de tensión. 5. ¿Cuál es la potencia de un bombillo que tiene en operación con 0,455 A una resistencia de 484 ?

W

6. Las estipulaciones de una resistencia adicional son 550 W/22 ohmios. Calcule la absorción de corriente.

7

I

7. ¿A qué voltaje esta conectada una resistencia adicional de 8 ohmios que consume 1,8 kW?

R

10, 11

t

8. Un motor de corriente continua consume a plena carga una potencia de 6 kW. Calcule la absorción de corriente para un voltaje de 220 V. 9. Un radiador tiene las estipulaciones 220 V/2 kW. ¿Cuál será la magnitud de la resistencia adicional cuando el aparato de calefacción ha de ser conectado a 380 V?

W

12

t

P I

10. ¿Cuál es el trabajo eléctrico consumido por una lampara de 100 W prendida una hora? 11. ¿En qué tiempo consume una lampara de 100W 1kW? 12. ¿Qué potencia tiene una hornilla eléctrica que en 3/4 de hora consume 1,5 kWh? 13. ¿En qué tiempo consume un radio de 90 W 1 kW?

15

t Pced

Pabs

14. Un generador de agua caliente fue operado 45 minutos. La indicación del contador sube de 6755,3 kWh a 6759,8 kWh. Calcule la potencia de conexión en kW. 15. La potencia absorbida por un motor eléctrico es de 6,2 kW, el tiempo de operación 8 horas. ¿Cuáles son los costos de corriente cuando 1 kWh cuesta 0,11 soles? 60

TAREA: CONSTRUCCION DEL EJE CENTRAL

OPERACIONES: • HABILITAR MATERIAL • CORTE EN CIZALLA ELECTRICA • COLOCAR CHUMACERAS • COLOCAR MARTILLOS FIJOS • SOLDAR

61

120

37,5

25,4

60

700

Nº

01 02 03 04 05

01 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

Habilitar material Corte en cizalla electrica Colocar chumaceras Colocar martillos fijos Soldar

01 CANT.

REDONDO DE ACERO DENOMINACIÓN

• Regla graduada y nivel • Llave de boca • Calibrador Vernier • Engrasador

DIN 668

ø 38 x 720

NORMA / DIMENSIONES

EJE CENTRAL - MOLINO INDUSTRIAL

34CrNi MATERIAL HT

OBSERVACIONES

02

TIEMPO: 0 8 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

62

ESCALA: 1 : 1 0

- 07 REF.: HO HO - 08 HOJA: 1 / 1 2014

CALDERERÍA III OPERACIÓN: HABILITAR MATERIAL - EJE Esta operación consiste en aserrar el material en bruto con una sobremedida mediante el uso de una sierra mecánica para luego trabajarlo en la máquina herramienta llamada Torno.

Se aplica cada vez que se desean habilitar un eje antes de ser mecanizado en el torno

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : U b i q u e material.

y

prepare

el Sierra mecánica

a) Trazando el material en bruto (Fig. 1). b) Si el material es de mayor diámetro utilice la sierra mecánica de VaiVen (Fig. 2) c) Si el material es de menor diámetro realice el aserrado manual.

Fig. 1

2º PASO : Asierre. a) Aserrando el material sobre la linea trazada. Fig. 2

OBSERVACIÓN

Material en bruto Sierra mecánica de arco

Utilice la prensa o morsa para sujetar el material en la sierra mecánica de vaivén (Fig. 3). b) Cuidando que la hoja de sierra no sobrepase la línea de referencia. c) Utilice refrigerante para evitar el calentamiento de la hoja de sierra.

Fig. 3

3º PASO : Verifique la medida.

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

63

CALDERERÍA III OPERACIÓN: CORTE EN CIZALLA ELÉCTRICA - MARTILLOS Esta operación consiste en realizar el corte o cizallado de chapas de diferentes espesores dependiendo del tipo de cizalla eléctrica y del tamaño de la pieza (martillo) Se aplica cada vez que se desea cortar planchas de medidas pequeñas.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccionar la plancha a cizallar. 2º PASO : Encender cizalla eléctrica . a) Regula la manivela o volante según el espesor de la plancha o platina (Fig. 1).

Fig. 1

b) Introduzca la plancha o platina sobre las cuchillas de la cizalla eléctrica (Fig. 2). 3º PASO : Cizalle a) Posicione la plancha sobre la medida (Fig. 3) b) Cizalle la plancha o platina sobre la linea trazada, teniendo en cuenta la cantidad de cortes.

Fig. 2

4º PASO : Verifique cortes del material. a) Observe si los cortes son los adecuados teniendo en cuenta las medidas para la construcción de los martillos (Fig. 4). Fig. 3

5° PASO : Limpie y lubrique la maquina. a) Mantener la maquina limpia y lubricada evitando que se oxide.

Fig. 4

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

64

CALDERERÍA III OPERACIÓN: COLOCAR CHUMACERAS Esta operación consiste en montar las chumaceras, con el eje central, que acciona los martillos a través de las poleas y motor principal. Se aplica en la construccion de molinos industriales para grano y otros equipos industriales.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Prepare el eje. a) Monte las bridas y los anillos distanciadores. b) Monte los rodamientos sobre los extremos del eje (Fig. 1) 2° PASO : Prepare las chumaceras.

Fig. 1

a) Lubrique las chumaceras y verifique su montaje (Fig.2) 3° PASO : Monte el eje principal. a) Monte el eje sobre las dos chumaceras (Fig. 3) b) Verifique nivelación, alineación y ajuste.

Fig. 2

4° PASO : Monte la chumacera sobre el soporte. a) Fije con pernos exágonales las dos chumaceras sobre cada soporte del cuerpo principal (Fig. 4).

Fig. 3

b) Verifique que el ajuste sea el adecuado.

Fig. 4

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

65

CALDERERÍA III OPERACIÓN: COLOCAR MARTILLOS FIJOS Esta operación consiste en colocar las bridas, bujes y/o anillos distanciadores sobre el eje central, distanciando los martillos según el plano. Se aplica para la construcción todo tipo de de molinos industriales para grano .

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Prepare las bridas y/o soportes. a) Maquine las bridas según plano y verifique montaje (Fig. 1) 2° PASO : Prepare los martillos. a) Utilizando plantilla construya martillos según la cantidad requerida para el molino (Fig. 2).

Fig. 2

Fig. 1

3º PASO : Prepare el eje. a) Monte las bridas sobre el eje según el plano de montaje (Fig. 3).

Fig. 3

4° PASO : Monte los martillos. a) Verificar altura del martillo y espaciadores. b) Montar martillos según posición. 5° PASO : Verificar montaje de martillos. a) Hacer girar el eje con martillos b) Verificar ajuste y montaje de los martillos según plano (Fig. 4). Fig. 4

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

66

CALDERERÍA III OPERACIÓN: SOLDAR Esta operación consiste en fijar las piezas montadas que han sido apuntaladas por intermedio de la acción calorífica del arco eléctrico. Se aplica en el ensamblaje de todo tipo de maquinas industriales para grano . PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Prepare el equipo de soldar. a) Fije la masa sobre la mesa. b) Regule el amperaje según el diámetro del electrodo (Fig. 1). c) Fije ele electrodo en el porta electrodo (Fig. 2).

Fig.1

Fig.2

2° PASO : Apuntalar piezas. a) Preparar material base. b) Apuntalar material base. c) Controlar medidas y posición de las piezas. 3° PASO : Suelde. a) Suelde el cuerpo principal. b) Suelde los soportes de las chumaceras (Fig. 3)

Fig.3

c) Suelde las bridas de los martillos (Fig. 4). 4° PASO : Verifique funcionamiento. a) Después de soldar accione manualmente el eje principal y verifique que los martillos giren sin dificultad. Fig.4

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

67

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: TECNOLOGÍA ESPECIFICA CHUMACERAS

A B C D E F G

68

CALDERERÍA III Ventajas de las chumaceras a) b) c) d) e) f)

Soportan grandes cargas a baja velocidad. Son de bajo costo. Pueden repararse fácilmente. Son fáciles de alinear. Pueden compensarse de pequeñas holguras con respecto al eje. Pueden practicarse ranuras de lubricación en función de la carga que recibe.

Desventajas de las chumaceras a) b) c) d) e) f) g) h)

Rozamiento excesivo (perdida efectiva de trabajo). No son aptos para altas velocidades. Requieren mucho espacio para su montaje. Desgaste del eje o árbol que aloja. Requieren de lubricadores especiales. Se desgastan fácilmente (rápidamente). Necesitan mas atención para su mantenimiento. No son aptas para sitios polvorientos.

69

CALDERERÍA III Cojinetes Los cojinetes tienen el cometido de guiar los árboles y ejes rotativos y soportar las fuerzas que actúan sobre ellos. Las superficies de la espiga y del cojinete se deslizan una sobre otra bajo el efecto de la fuerza que actúa sobre el mismo. El rozamiento indeseado consiguiente ha de reducirse a un valor mínimo adoptando las medidas oportunas (lubricación). Constitución de un cojinete de fricción

Carga de cojinete - Peso parcial del árbol Fuerza del régimen

Fricción seca (fricción de cuerpos sólidos). Si bien la superficie de deslizamiento de la espiga está rectificada y la del cojinete torneada fina, ambas presentan cierta rugosidad. Si estas superficies se deslizan la una sobre la otra sin lubricante, se produce una gran fricción y con ella un fuerte calentamiento y desgaste.

Árbol

Gorrón

Fricción indeseada Cuerpo del cojinete

Semicasquillo de material antifricción

Constitución de un cojinete de fricción

Fricción mixta. Las superficies de deslizamiento están humedecidas con un lubricante, de manera que en este caso sólo se tocan las elevaciones de las superficies; menor fricción y menor desgaste. Este estado no es tampoco admisible para funcionamiento permanente. la fricción mixta se produce principalmente al comenzar el movimiento de rotación de la espiga. Por lo tanto los cojinetes que frecuentemente están en reposo y se «arrancan» desde la parada, tienen mayor desgaste que los que están en funcionamiento permanente.

F Gorrón

Cojinete Fricción en seco F Gorrón

Cojinete Fricción mixta

Fricción en líquido. Cuando entre las superficies de deslizamiento hay tanto lubricante que dichas superficies no se tocan, el proceso de fricción se efectúa en el lubricante mismo. La capa más baja de las partículas de lubricante se adhiere a la superficie del cojinete y no se mueve. La capa más alta se adhiere a la superficie de la espiga y se mueve con ella. Todas las capas situadas entre ellas se mueven con diferente rapidez.

F Gorrón en movimiento

Partículas de lubricante Alta Media Velocidad Reposo

Cojinete en reposo Fricción en líquido Comportamiento del lubricante

01

01 02

F

Posición de la espiga en el cojinete La película de lubricante en forma de cuña que se produce a alto número de revoluciones no debe romperse.

En reposo

F Al arrancar

Posición de la espiga en el cojinete

70

01 02

02

F Cuña de lubricante Con número elevado de revoluciones y alimentación de lubricante

CALDERERÍA III Fuerzas en el lubricante Dado que las superficies de la espiga y del cojinete no se tocan, el lubricante tiene que transmitir la totalidad de la fuerza de apoyo de la espiga al cojinete. El lubricante está bajo presión y tiene que ser lo bastante viscoso para no ser expulsado por los lados del cojinete. De esto resulta que la viscosidad del lubricante tiene que estar en correspondencia con la fuerza de apoyo, la velocidad periférica y la temperatura del cojinete. Como regla general puede decirse: lubricantes viscosos para fuerzas

Gorrón Entrada de lubricante 01 02 F

F = Carga de cojinete a = Espesor mínimo de la capa lubricante

a

01 = Centro del cojinete 02 = Centro del gorrón Distribución de presiones en el lubricante Fuerzas y presiones en el lubricante

grandes, velocidades pequeñas y temperaturas altas. Lubricante muy fluido para fuerzas pequeñas, velocidades altas y temperaturas bajas. La viscosidad es una medida para las fuerzas de cohesión reinantes entre las distintas moléculas del líquido. Clases de Cojinetes Según la dirección de la fuerza que ha se soportar el cojinete, éste puede ser radial o axial. Los cojinetes radiales soportan árboles o ejes dispuestos horizontalmente, por sus extremos o en el centro. Los cojinetes axiales soportan árboles verticales y tienen casquillo de guía y quicionera. La quicionera soporta la fuerza axial y generalmente tiene su lado inferior abombado con el fin de que pueda adaptarse a la posición de la espiga. F F

Guía

F

Quincionera Cojinete axial o cojinete de apoyo o cojinete longitudinal

Cojinete radial o cojinete portante o cojinete transversal

Cojinetes de ojo

Casquillo

Constan de un ojo soldado o fundido (cuando se trata de carcasas de fundición) con casquillo insertado de material de cojinetes.

Soporte recto o cojinete de ojo

71

CALDERERÍA III Soporte recto (cojinete de ojo) El cuerpo es de fundición gris. El casquillo de material de cojinetes está introducido a presión. Estos cojinetes están recogidos en Orificio para la norma DIN 504, en forma A con casquillo el aceite Casquillo y en forma B sin casquillo. Soporte recto partido con semicojinetes El cojinete consta de parte inferior, tapa, dos semicojinetes de metal antifricción y Cojinete de ojo en una carcasa soldada dos tornillos de tapa. El escalón de centraje entre el cuerpo y la tapa se encarga de que ambas partes Tornillos queden posicionadas con precisión entre Semicasquillo de la tapa sí. Estos cojinetes están recogidos en la superior norma DIN 505, con y sin casquillo. En el Escalón caso de los cojinetes de ojo, las espigas se de Tapa insertan en el casquillo. El soporte de centraje cojinete partido tiene la ventaja de que la espiga puede introducirse estando el cojinete abierto, y puede adaptarse mediante rasqueteado. Cuando hay que contar con una posición oblicua del árbol alojado, el cojinete va dotado de una pieza Semicasquillo Parte inferior intermedia esférica, situada entre el cuerpo inferior Soporte recto partido con semicasquillos y el semicojinete. Cojinetes de fricción reajustables Los cojinetes para fines determinados, por ejemplo los cojinetes de husillo en tornos, han de tener un juego constante. Cuando Casquillo ranurado después de un largo tiempo de de cojinete funcionamiento el juego es excesivo debido al desgaste, ha de reajustarse el cojinete. Con ayuda de la tuerca izquierda se tira del casquillo ranurado hacia el taladro cónico. Debido a esto se reduce el diámetro del taladro del casquillo. Este Tuerca anular reajuste debe realizarse con mucha Cojinetes de fricción reajustables precaución a fin de que el juego no se reduzca demasiado y se caliente el cojinete. Ranuras de engrase Cojinete de cuñas múltiples Mediante una adecuada disposición de las ranuras de engrase y una especial configuración de las superficies de deslizamiento, la espiga se sujeta entre varias cuñas de lubricante. Con esto se garantiza un más exacto guiado del gorrón. Cuña de lubricante Se emplea, por ejemplo, para alojar Cojinete de cuñas múltiples que trabaja husillos de rectificar pesados. El montaje como cojinete de precisión de estos cojinetes es muy difícil y requiere mucha experiencia. 72

CALDERERÍA III Materiales de cojinetes A pesar de una buena lubricación, en los cojinetes de fricción tiene lugar un breve contacto entre las superficies de la espiga y del cojinete. Con el fin de que el desgaste no sea excesivo y de que no se «gripen» las superficies del cojinete, se imponen determinadas exigencias a los materiales para casquillos y semicasquillos de cojinete. Las espigas son de acero y su superficie está frecuentemente templada. Los materiales de cojinetes deben ser resistentes al desgaste, a la corrosión y a la presión superficial, dilatarse poco al calentarse y conducir bien el calor. Además, deben adaptarse a la forma de la espiga durante el primer tiempo de marcha (capacidad de adaptación) y no deben griparse en el caso de que falle el engrase (capacidad de marcha de emergencia). Fundición gris GG-20, GG-25 Metal antifricción (metal blanco) LgPb, LgPbSb 13, LgPbSn 5, LgPbSn 10, LgSn 80, LgSn 80 F, LgPbSn 6 Cd Aleación de fundición de cobre y estaño G-CuSn12 Pb como fundición en arena, fundición centrifugada o fundición en colada continua Aleación de fundición de cobre, estaño y cinc G-CuSn 10 Zn, G-CuSn 7 ZnPb Aleación de fundición de cobre y cinc G-CuZn 25 A 15 Aleación de fundición de cobre y aluminio G-CuAl 11 Ni Metales sinterizados, hierro sinterizado y metales no férreos sinterizados Materiales sintéticos, plásticos moldeados, plásticos fenólicos

Fundición maleable

Cojinetes de varias capas. Los casquillos de los cojinetes para grandes esfuerzos constan de un fuerte casquillo portante y de apoyo de fundición gris, fundición maleable o acero, con una capa de metal antifricción. El casquillo portante absorbe las fuerzas, la capa de metal se encarga de proporcionar buenas propiedades de deslizamiento.

Casquillo de varias capas

Los cojinetes de material sinterizado se fabrican como cojinetes de un anillo o de dos. Sus dimensiones corresponden a las de los cojinetes de rodamiento, de manera que pueden montarse en carcasas para estos últimos. Los cojinetes de un anillo son totalmente de metal sinterizado. El anillo interior del cojinete de dos anillos es de metal sinterizado y el exterior de acero. Los cojinetes sinterizados se impregnan de aceite antes del montaje (en un 25% de su volumen), que ceden para el engrase durante la marcha y sobre todo cuando se calientan.

Metal antifricción

Superficies de deslizamiento

Acero

Metal sinterizado Cojinete de fricción corto de un anillo y de dos anillos

73

CALDERERÍA III Montaje y Mantenimiento DH7

Antes de montar un cojinete se ha de verificar el ajuste de la espiga y del orificio del cojinete. Se prevén diferentes ajustes móviles dependiendo de la precisión de marcha deseada. la anchura del cojinete es importante, pues en los cojinetes demasiado anchos incluso pequeñas dislocaciones del árbol dan lugar a una presión muy perjudicial en los bordes.

df7 D - d = Juego del cojinete Ajuste y juego del cojinete

Presión en los bordes

b b = d . (0,5 ... 1)

Anchura del cojinete y presión en los bordes

Inserción de los casquillos de cojinete Los casquillos se montan con ajustes a presión con pequeño apriete o ajustes indeterminados con apriete grande cuando el montaje es difícil. El casquillo ha de colocarse exactamente en ángulo recto al insertarse. Una vez insertado el casquillo se ha de controlar la medida del orificio, ya que cuando el ajuste es muy estrecho puede contraerse el casquillo. En caso necesario ha de escariarse el agujero. Los casquillos con ajuste indeterminado se aseguran contra aflojamiento y giro por medio de un prisionero de espiga. Buril para ranuras de engrase

F Bulón de inserción

Espiga roscada

dr6

Canal de engrase

Chaflanes dH7 Ranura de engrase Inserción de los casquillos de cojinete

Asegurado de un casquillo de cojinete y cincelado de la ranura de engrase

Guarnecido de los cojinetes con metal antifricción Recubrir bien las envueltas portantes por sus lados interiores con estaño de soldadura (estañar), con el fin de que se fije el metal antifricción. Se han de ahumar (con el soplete para soldar y con exceso de gas) todas las superficies del útil a las que no deba fijarse el metal antifricción. Al sujetar las envueltas, se han de insertar chapas intermedias delgadas. Calentar el molde acabado con el soplete de soldar o en el horno de recocer, a aproximadamente 420 a 450 ºK, ya que si no se hace así el material vertido se «apelotona» debido al enfriamiento súbito.

74

CALDERERÍA III Lubricación de los cojinetes (con grasa) Para soportes enterizos y rozamientos no desarmables, primero se debe llenar con grasa el espacio libre detrás del rodamiento. Después de instalar el rodamiento (normalmente engrasado), en este se debe engrasar desde el lado abierto del soporte. Resulta particularmente fácil engrasar rodamientos con ranura anular y/o agujeros de lubricación en el aro exterior o interior (o ambos) si se dispone de un sistema apropiado para suministrar el lubricante en el soporte y/o el eje. (Fig. 3). Finalmente, se debe llenar con grasa el espacio libre en frente del rodamiento.

Fig. 3

Fig. 4

75

CALDERERÍA III ACCIONAMIENTO POR CORREA SIMPLE Son correas cerradas en anillo, sin uniones, con sección transversal trapecial.

Respecto a las correas planas, las trapeciales, al ejercer una mayor presión sobre las superficies de contacto gracias a su especial acoplamiento en cuña, pueden transmitir potencias elevadas con un menor ángulo abarcado, por lo que pueden montarse también sobre poleas muy cercanas y de diámetros muy diferentes.

Las correas trapeciales se montan sobre poleas listas cuando garantizan un ángulo abarcado suficiente, incluso en las peores condiciones de funcionamiento.

Características constructivas de las correas trapeciales Las correas trapeciales se fabrican preferentemente con tejidos engomados de considerable resistencia a la tracción. En particular las correas trapeciales están compuestas por un núcleo formado por un bloque, de cordón de algodón dispuesto en capas; por dos capas de goma alrededor del núcleo central, y por un revestimiento de tejido engomado de gran resistencia al rozamiento. b

G Capas de goma. N Núcleo central de algodón engomado. R Revestimiento resistente al rozamiento.

G N R a

76

Sec.

Z

A

B

C

D

E

F

b

10

13

17

22

32

38

51

a

6

8

11

14

19

25

30

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: DIBUJO TÉCNICO REPRESENTACIÓN DE RESORTES Los resortes tienen la misión de unir entre sí elásticamente piezas de máquina. Frecuentemente sirven también como acumuladores de fuerza o como amortiguadores de movimientos y de choques. Clases de resortes Hay resortes helicoidales, espirales de hojas o láminas, de disco, de barra de torsión, de formas de alambre y de formas planas. Los resortes helicoidales se clasifican según su aplicación en resortes de tracción, de compresión y de torsión (o de extremos acodados). (Fig. 1).

Cilíndrico

Resorte de tracción

Cónico

En forma de tonel

Entallado

Resorte de torsión (de extremos acodados)

Resorte de comprensión Fig. 1. Resortes helicoidales

Los resortes de tracción son resortes de alambre en que las espiras están una junto a otra. Se estiran y ponen en tensión mediante la acción de fuerzas. Para la suspensión y transmisión de fuerza pueden según el objeto disponerse en sus extremos distintas formas de ojales o arrollar ganchos, tornillos, etc. (Fig. 2). Los resortes de compresión son resortes de alambre cuyas espiras guardan entre sí una cierta distancia (paso). Predominantemente se hacen de alambre de acero redondo para resortes, aun cuando para fines especiales se fabriquen también con alambre de sección cuadrada, rectangular o de cualquier otra forma. Los resortes de compresión al ser cargados se comprimen. Para algunas aplicaciones se emplean también resortes en forma de tronco de cono que son resortes de compresión hechos de material en forma banda, con diámetro que disminuye paulatinamente. (Fig. 3).

Fig. 2

Fig. 3 Resorte en tronco de cono

77

CALDERERÍA III Más raramente se hacen resortes con paso no uniforme, resortes entallados (diámetro mínimo a mitad de altura) y resortes en forma de tonel (diámetro máximo a mitad de altura). Los resortes con extremos acodados son resortes helicoidales cilíndricos en los cuales se han acodado ambos extremos siguiendo la dirección del diámetro. (Fig. 4). Ofrecen resistencia a la ejecución de un momento de 1 y por ello se les llama también muchas veces resortes de torsión. Se fabrican generalmente con alambre de acero para resortes de sección redonda. Tienen multitud de aplicaciones y por ello se realizan en muy distintas formas. Los resortes en espiral son resortes hechos de fleje o de material plano y arrollados en forma espiral sobre un plano y sus extremos suelen formar ojales o estar doblados formando ángulo. La acción de resorte se pone de manifiesto cuando con uno de los extremos fijo se ejerce en el otro un momento de giro. La tensión obtenida así se utiliza frecuentemente para accionamiento de relojes, juguetes y aparatos. (Fig. 5).

Fig. 4 Fig. 5

Resorte de extremos acodados

Los resortes de hojas o de láminas (Fig. 6) se constituyen generalmente a base de varias hojas o láminas formando un haz o paquete de resortes. forma de resorte de varias hojas se aplican en coches y automóviles y absorben los esfuerzos de choque. Estos resortes se hacen con acero plano para resortes. Resortes de hojas (en varias capas)

Los resortes de plato o de disco (Fig. 7) son platos anulares de forma cónica que se cargan en dirección axial. Por lo que respecta a «fuerza de resorte» y a resistencia a la fatiga se les suele exigir que cumplan condiciones particulares. Su forma hace posible la ubicación de un elemento de resorte susceptible de recibir carga, en un espacio relativamente pequeño. Se puede reforzar su acción mediante superposición de varios platos o discos para constituir columnas de resortes.

Fig. 6

Fig. 7

78

CALDERERÍA III Los resortes de barra de torsión trabajan, como su nombre indica, a torsión Se usan a este efecto barras redondas, tubos completos o con la pared ranurada, barras cuadradas o barras planas formando haz. Su principal campo de aplicaciones está en la construcción de automóviles. Resortes de forma hechos de alambre. Estos resortes se hacen con alambre redondo de acero para resortes. La multiplicidad de formas que pueden adoptar estos resortes no tiene límite. Se utilizan como soportes, aseguramiento en árboles, planchas, grapas de sujeción, etc., y son empleados en casi todas las ramas de la técnica. (Fig. 8). Los resortes de forma planos se fabrican con material de fleje, placas o barras. Sus posibilidades de ejecución y sus aplicaciones son análogas a las de los resortes de alambre con forma.

Fig. 8

El material con que se hacen la mayoría de los resortes es acero sin alear con aproximadamente 0,5 a 1 % de contenido de carbono. Este acero puede ser suministrado laminado en caliente, laminado en frío y estirado, recocido o mejorado. Para casos especiales se emplean también aceros aleados especialmente aceros resistentes al calor y aceros inoxidables, así como metales no férreos. Arrollamiento de resortes helicoidales La fabricación de resortes helicoidales en grandes series se realiza en tornos automáticos. Cuando se trata de piezas sueltas se hacen en el torno o en el tornillo de banco. El temple se da después de haber recibido el resorte su forma. En el caso de secciones pequeñas el alambre se trabaja ya en estado de dureza de resorte. Arrollamiento de un resorte helicoidal en el torno Para el arrollamiento se emplea un mandril que tiene en el extremo delantero una hendidura o un agujero para el arrastre del alambre. El mandril de arrollamiento se dispone entre puntas o se fija en el plato de sujeción. El alambre de resorte se conduce entre mordazas de madera dispuestas en el porta útil, sobre el mandril de arrollamiento. El alambre se introduce en el orificio de arrastre del mandril y se va arrollando el resorte con marcha lenta en la máquina y mediante movimiento del carro. En el caso de resortes de compresión el paso se determina por el avance. (Fig. 9).

Paso de resorte

Espira muerta Longitud resorte (Sin cargar)

¡ Dejar en ambos extremos espiras preparadas para apoyo! Fig. 9

79

CALDERERÍA III Asiento de resorte Cuando se trata de alambre delgado la alimentación puede realizarse a mano. La deseada distancia entre espiras se obtiene mediante introducción de un trozo de alambre del diámetro correspondiente. Después del arrollamiento se corta el resorte a la longitud pedida. En ambos extremos se dejan 3/4 de espira como «espira muerta»,(Fig. 10), llamada así porque no ejerce acción de resorte. La preparación de esta espira, adaptada contra la anterior, se realiza mediante esmerilado. Con esto la última espira se calienta mucho y se ablanda. En este estado se deja adaptar fácilmente contra la espira anterior que es elástica. las superficies conseguidas as! en ambos extremos tienen que ser normales-al eje del resorte.

Ojales para suspensión

Los resortes de tracción se arrollan sin distancia alguna entre las espiras. Ambos extremos del resorte se proveen de ojales para la suspensión. (Fig. 11).

Ejecución de la espira muerta

Resorte de tracción

Fig. 10

Fig. 11

En la fabricación de resortes helicoidales hay que tener en cuenta una reacción de resorte que se manifiesta después del arrollamiento y consiste en un agrandamiento del diámetro y de la longitud del resorte.

Resortes planos Los muelles planos son de una variedad tal que no admiten una descripción simple. Están constituidos esencialmente por piezas de metal plano, configuradas en formas capaces de absorber y liberar energía. Se usan frecuentemente como grapas o como elementos de expulsión. Los amortiguadores de ballesta constituyen otra aplicación importante. (Fig. 12). Fig. 12. Resortes planos

80

CALDERERÍA III Formas de ojales de los resortes según los tipos y extremos para resortes de torsión

Máquina de medio lazo abierto

Gancho rectangular

Gancho en V

Lazo cono doblado

Gancho largo

Lazo lateral completo

Lazo lateral reducido

Lazo completo doblado

Lazo doble torcido

Vástago roscado para ajuste con resorte de extremo simple

Corte máquina

(A) TIPOS DE EXTREMOS PARA RESORTES DE EXTENSIÓN

Extremos simples

Extremos cuadrados Y rectificados

Extremos cuadrados o cerrados sin rectificar

Extremos simples rectificados

(B) TIPOS DE EXTREMOS PARA RESORTES DE COMPRENSIÓN

Extremos de gancho corto

Extremos especiales

De doble torsión

De puntos rectos

(C) TIPOS DE EXTREMOS PARA RESORTES DE TORSIÓN

81

Extremos de grapa

De torsión recta

CALDERERÍA III REPRESENTACIÓN DE LOS RESORTES Símbolo

Denominación

Resorte a comprensión

Resorte helicoidal

Corte

con sección redonda

Ballestas

Resorte a tracción

Plato único Columna de resortes

sin tensión tensado (con carcasa) sin ojales sin abrazadera con ojales con abrazadera 82

Resortes de platos

con sección angular

Resorte en espiral

Vista

Resorte de láminas

Perspectiva

CALDERERÍA III

83

TAREA: CONSTRUCCIÓN DE LA TOLVA DE ENTRADA

OPERACIONES: • HABILITAR MATERIAL • TRAZADO DE CALDERERÍA PIRAMIDAL (TOLVAS) • CORTE EN CIZALLA ELECTRICA • PLEGADO

84

500

550

100

570

150

Nº

01 02 03 04

01 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

Habilitar material Trazado de calderería piramidal (tolvas) Corte en cizalla electrica Plegado

01 CANT.

PLANCHA DE ACERO

DENOMINACIÓN

• Regla graduada y nivel • Rayador, granete y martillo • Compas de punta • Tijera

DIN 7712 PL 1,5 x 600 x 1200

NORMA / DIMENSIONES

TOLVA DE ENTRADA - MOLINO INDUSTRIAL

St 37 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

03

TIEMPO: 0 8 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

85

ESCALA: 1 : 1 0

REF. HO - 02 HO - 05 HO - 03 HOJA: 1 / 1 2014

CALDERERÍA III OPERACIÓN: HABILITAR MATERIAL Esta operación consiste en realizar el trazado del desarrollo de la tolva, sobre la plancha de acero de acuerdo al plano, proceso de trazado y haciendo uso de las herramientas manuales e instrumentos del trazado de caldereria. Se aplica cada vez que se desea construir el cuerpo, base, tolvas, etc. para molinos industriales de grano PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccionar la plancha a trazar. OBSERVACIÓN Verifique que el espesor de la plancha sea el adecuado. PRECAUCIÓN Usar guantes para trasladar la plancha (Fig. 1) 2º PASO : Seleccione las herramientas e instrumentos de trazado . Fig. 1

a) Afilar rayador y verifique trazando en la plancha (Fig. 2). b) Seleccionar el compas de punta. c) Seleccionar regla y escuadra de acero graduada.

Fig. 2

3º PASO : .Trace a) Medir sobre la plancha. b) Trazar con regla y/o escuadra c) Trazar cuerpo de la tolva utilizando el plano de desarrollo como guía.(Fig. 3) 4º PASO : Verifique medidas. Fig. 3

a) Utilizando regla graduada de acero, mida sobre los trazos verificando según plano. MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

86

CALDERERÍA III OPERACIÓN: TRAZADO DE CALDERERÍA PIRAMIDAL (TOLVA) Esta operación consiste en realizar la construcción o trazado de tolvas para lo cual se emplea el método por triangulación Se aplica cada vez que se desea construir tolvas truncadas utilizadas en molinos y fabricas agroindustriales .

m´ l´

k´

j´

i´

h´ g´

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccionar la plancha. 2º PASO : Seleccione herramientas de trazado plano.

b´

a´

Fig. 1

3º PASO : Trazar tolva base cuadrada boca redonda.

u

d

a) Trazar vista frontal como puntos b´y a´en la base. así mismo: m´, l´, k´, j´, i´, h´y g´ unidas con recta. (Fig. 1).

p

o

e

q

n c

b) Trazar vista superior según los puntos t, a, f, e, u, d, c, b en su punto base y en su boca: j, i, h, g, r, q, p, o, n, m, l, k, quedando unida en una serie de triangulo (Fig. 2).

r s

m

g

l

h k

j

b

t

d) Trasladar los lados de los triángulos de la vista superior ag-aj-eg-ep.

i

a

Fig. 2

x

c) Trazar una linea horizontal y vertical para establecer la altura de la tolva x-y-z (Fig. 3).

f

U

P E

z

Q

a) Trazar linea horizontal A, F, E. b) Transportar con el compas la generatriz AG = EG haciendo centro en el punto A y E.

fg - cm up - jt

ah - ai - bk - bl dn - do - eq - er

4º PASO : Trace el desarrollo.

ag - aj - bj- bm dm - dp - ep- eg

y

R F

g

H

Fig. 3 I A

J

c) Hacer centro en el punto G, trazar arco a la derecha e izquierda con medida de h-g, trazar generatrices AH =ER y seguir la secuencia (Fig. 4) MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

Fig. 4 T

87

CALDERERÍA III OPERACIÓN: CORTE EN CIZALLA ELÉCTRICA Esta operación consiste en cortar las planchas trazadas según plano que contienen el desarrollo de la tolva piramidal, teniendo en cuenta la selección de la máquina cizalladora manual o eléctrica para los cortes correspondientes sobre planchas de acero. Se aplica para los cortes de planchas en la construcción de molinos industriales de grano y en la industria en general. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccionar la plancha que contienen el desarrollo de los trazos de la tolva a cizallar. 2º PASO : Encender cizalla eléctrica (Fig. 1). a) Verificar maquina y lubricar según tarjeta de mantenimiento rutinario. 3º PASO : Cizalle

fig. 1

a) Posicionar plancha sobre la mesa de la cizalla (Fig. 2). b) Regule los topes de la cizalla según el desarrollo de la tolva de las lineas rectas de la base. c) Cizalle la curva de la tolva utilizando cizalladora portátil (Fig. 3)

fig. 2

d) Cizalle la plancha en lineas rectas correspondiente a las caras de la tolva(Fig. 4).

fig. 3

4º PASO : Apague cizalla eléctrica. a) Pulsar botón de apagado y baje la llave termo-magnética 5° PASO : Limpie el material cortado. a) Utilizando lima manual retire las rebabas de la plancha cortada. MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

fig. 4

88

CALDERERÍA III OPERACIÓN: PLEGADO Esta operación consiste en realizar el conformado o doblado de chapas de diferentes espesores a cualquier ángulo dependiendo del plano de construcción Se aplica cada vez que se desea fabricar tolvas, piramidales y geométricas. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccione la plancha a plegar. 2º PASO : Prepare maquina. a) Lubricar máquina. b) Pulsar el botón de encendido de la maquina (Fig. 1) 3º PASO : Plegar plancha. a) Verificar trazos de la plancha.

Fig. 1

b) Ubicar plancha sobre el trazado y plegar en dirección de la cuchilla de la maquina (Fig.2). c) Ejecutar el plegado de acuerdo al trazado y al ángulo requerido (Fig. 3). d) Continuar plegando sobre el trazado hasta formar la tolva.

Fig. 2

4º PASO : Verificar plegado. a) Quitar presión de la cuchilla. b) Desmontar plancha plegada y limar las rebabas. Fig. 3

c) Verificar forma de la tolva según plano.(Fig. 4). 5° PASO : Apague la maquina. a) Pulse botón de apagado y baje la llave termo-magnética. Fig. 4

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

89

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: MATEMÁTICA APLICADA

1. Denominaciones

En los triángulos rectángulos se denomina como hipotenusa el lado opuesto al ángulo recto, como catetos los dos lados que forman el ángulo recto.

C

b

a 

R A

B c

Nota La denominación de los catetos depende del punto de vista del observador: Cateto anterior: el mas cercano al observador. Cateto posterior: el mas lejano al observador. Teorema En un triangulo rectángulo equivale el cuadrado de la hipotenusa a la suma de los cuadrados de los catetos. c² = a² + b²

2. Pitágoras

b²

a²

Demostración Por ejemplo con las siguientes magnitudes 5² = 3² + 4² 25 = 9 + 16 25 = 25

a

b c

c²

En los triángulos rectángulos vale siempre: Cuadrado de la hipotenusa = suma del cuadrado de los catetos

3. Resumen

Atención En la aplicación del teorema hay que observar la denominación correspondiente de los lados

90°

Hipotenusa

El diámetro de 60mm de un árbol se quiere allanar con una profundidad de fresado de 10mm. Calcule el ancho del aplanamiento en mm. buscando b

4. Ejemplo

t

b

dado

d T

= 60 mm = 10 mm

solución

r²

= a² +

a

d

b² 4

raciocinio previo Pitágoras en palabras

b² 4

= r² - a² = 2 • r² - a² = 2 • 30² - 20² = 44,72 mm

b

b 90

CALDERERÍA III 5. Ejemplo

Calcular la altura del nudo de la cartelera a que ha de ser empernada con distancias de 110 y 126 mm. c=

buscando

x

dado

l = 110 c = 126

12

x

6

c2 = x2 + l2

solución

l = 110

6. Ejemplo

x =

c -l

x =

126 - 110

x =

3776

2

2

2

2

=

61,45 mm

Un soporte de 1,52 m de longitud y 0,96 m de altura ha de ser reforzada con una tornapunta. ¿Calcular la longitud? buscando

l

dado

a = 156 m b = 3,3552

0,96m

1,56 m

L

2

l2 = a2 + b2

solución

7. Ejemplo

l

=

a -b

l

=

1,56 + 0,96

l

=

3,3552

l

= 1,932 m

2

2

2

2

Una cabriada tiene 4,5 m entre los centros de apoyo. La altura del hastial es 2,10 m. ¿ Que longitud exterior tienen los tirantes?

buscando

c

dado

L = 4,5 m h = 2,10 m

2

c =

h

l

solución

L

2

c =

( L2 ) + h

c =

( )

c =

2,25 + 2,1

c =

9,4725

c =

3,078 m

91

2

2

4,5 + 2,12 2 2

2

( L2 ) + h 2

2

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: DIBUJO TECNICO DESARROLLO POR TRIANGULACIÓN Este procedimiento consiste en dividir en triángulos, convenientemente relacionados, la superficie a desarrollar. Se procurará. obtener uno o dos lados de cada triángulo en verdadera magnitud, o sea medidas reales. Esta división en triángulos, por medio de rectas, se procurará hacer en la vista que mejor convenga, generalmente en la vista en planta. Ahora, partamos de la base de que, conocida la verdadera magnitud de los catetos de un triangulo rectángulo, para hallar la medida de la hipotenusa, basta unir los dos extremos de los catetos con una recta. La magnitud de las rectas que han formado la división en triángulos de la superficie a, desarrollar, serán respectivamente el cateto horizontal o base, del triángulo rectángulo al que nos referimos. La medida del cateto vertical o altura del triángulo rectángulo sera la que corresponda a la vertical bajada desde el punto más alto de la hipotenusa que buscamos, hasta la base. Esta medida la tenemos que localizar en otra vista diferente a la planta, generalmente en la vista de alzado. Uniendo los dos extremos de los catetos nos dará la hipotenusa que queremos hallar. La medida de esta hipotenusa será, en verdadera magnitud, la de la recta correspondiente a las trazadas al dividir en triángulos la superficie a desarrollar.

a

c

d

g

A

b

f

e

h

C

D

F c

a -d

b

e

fg h G

92

H

CALDERERÍA III Ejemplo 1°.Conocidos los diámetros de las bases paralelas de una virola tronco-cónica y la distancia entre bases, hallar la generatriz de la misma. Construyamos el ángulo recto imaginario a-d-c, en la vista de alzado y en la planta. La verdadera magnitud de la generatriz será la hipotenusa a-c. Construyamos un ángulo recto A-D-C, donde A-D =a-d, (altura de la virola) será un cateto, y D-C = d-c, el cateto menor. Unir C-A= hipotenusa = generatriz. En este caso, como el plano del triángulo rectángulo a-d- c es paralelo al plano vertical, la hipotenusa A-C es igual a la generatriz a-c de la vista de alzado. Ahora veamos el caso en el cual el triángulo a-d-c no es paralelo al plano vertical, que es el caso más interesante y que más se practica en el desarrollo por triangulación. Hallaremos la hipotenusa o generatriz con un ángulo recto auxiliar.

J

U

A

Ejemplo 2°.Hallar la verdadera magnitud de la generatriz f-h. Desde el punto f de la vista de alzado bajar una perpendicular a la base y marcar el punto g. Proyectar el triángulo formado a la vista en planta obteniendo la recta g-h. Esta recta es la proyección de un triángulo rectángulo visto desde arriba donde g-h será el cateto de la base.

C

U

El punto g-h corresponde a la proyección de una vertical de una altura igual a f-g de la vista de alzado. La distancia f-h corresponde a la proyección de la hipotenusa f-h del alzado. Según esto, para hallar prácticamente la verdadera magnitud de la hipotenusa f-h, tracemos el ángulo recto F-G-H, donde el cateto G-H = g-h de la vista en planta, y el cateto F-G= f-g, de la vista en alzado. Unir los extremos F-H con una recta y tendremos en verdadera magnitud la generatriz f-h, del alzado.

J

u

L

j

l

i

m

k

I

j

Ejemplo 3°.Virola tronco-cónica de bases cuadradas y paralelas. Tomar las consideraciones anteriores.

u- l

i- m

M

93

K

k

CALDERERÍA III Ejercicios

Teorema de Pitágoras

4 l

1. Se quiere arriostrar diagonalmente una puerta de chapa de 2,1 x 1,2 m. Calcule la longitud de los refuerzos.

h

2. El pie de una escalera de3 m de longitud dista 1,25 m de la pared. ¿ Que altura alcanza la escalera en la pared? 3. En un perno de 60 mm de diámetro se quiere limar el mayor cuadrado posible con arista viva ¿ Que longitud tendrá el lado?

6

h

4. Un aguillón de 3 m de longitud ha de ser reforzado con una tornapunta de 3,5 m de longitud. ¿ A que altura se tiene que afianzar el puntal? 5. En un poste para lineas aéreas se quiere fijar a 1,5 m de altura del suelo un cable para contrarrestar las fuerzas laterales. Calcule la longitud del cable.

G h

6. Un cajón de 2,5 m de longitud ha de ser elevado con una cadena de 2 x 2 m. ¿ A que altura se encuentra el punto de suspensión?

7 h

L

l

7. La distancia entre los centros de apoyo de la suspensión de una lampara es de 4,2 m. ¿ Que longitud ha de tener el cable de suspensión cuando la fecha es de 1,2 m? 8. Un cono truncado tiene 120 mm de altura y los diámetros de 80/100. Determine la apotema en cm.

h

l

10

9. Se quiere transportar una carga en un plano inclinado de 2,2 m de longitud. La diferencia de nivel es de 1,5 m. Calcule la longitud de la horizontal. 10. Una cabriada tiene 4,5 m entre los centros de apoyo. La altura del hastial es 2,10 m. ¿ Que longitud exterior tienen los tirantes?

L

12

11. La altura de una cartela de nudos equilátera es de 270 mm. ¿ Cuanto mide cada lado?

d

12. Para la altura de la boca cónica de una barrena vale la relación 0,3 d. ¿ Cual es la longitud del filo cortante de una broca en espiral de 25 mm de diámetro? h

c

13. Un árbol de 80 mm de diámetro ha de ser allanado unilateralmente en 5 mm. Calcule la longitud del aplanamiento.

13

t

L

d

14. Se quiere sustituir una placa de cubierta de 68 x 79 cm con una placa cuadrada de igual superficie. Calcule la longitud de los refuerzos diagonales del cuadrado en m. 15. Un cono truncado de 12,065 cm de apotema tiene los diámetros de 60 x 85. Calcule la altura del cono truncado en mm.

94

TAREA: CONSTRUCCIÓN DEL SISTEMA DE SALIDA OPERACIONES: • HABILITAR MATERIAL • TRAZADO DE CALDERERÍA • CORTE EN CIZALLA ELÉCTRICA • PLEGADO • COLOCAR TOLVAS • SOLDAR

95

Ø 300

100

100

1 2

500

Ø 600

(1200)

3

50

500

4

Ø 150

Nº

01 02 03 04 05 06 01 PZA.

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Regla graduada y escuadra • Compas de punta • Rayador, granete y martillo • Tijera

Habilitar material Trazado de calderería Corte en cizalla eléctrica Plegado Colocar tolvas Soldar 02

PLANCHAS DE ACERO

1.5 x 1200 x 2400

St 37

CANT.

DENOMINACIÓN

NORMA / DIMENSIONES

MATERIAL

SISTEMA DE SALIDA - MOLINO INDUSTRIAL

HT

OBSERVACIONES

04

TIEMPO: 1 6 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

96

ESCALA: 1 : 1 0

- 02 HO - 09 REF. HO HO - 04 HO - 10 HOJA: 1 / 1 2014

CALDERERÍA III OPERACIONES: HABILITAR MATERIAL Esta operación consiste en transportar y preparar la plancha de acero sobre el suelo o caballete para hacer los trazos de desarrollo de calderería correspondiente a la construcción del sistema de salida , utilizando adecuadamente los instrumentos de trazado plano. Se ejecuta cada vez que se construye un recipiente de almacenamiento y/o salida en la industria. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccione la plancha. a) Verifique el espesor de la plancha de acuerdo.

Fig. 1

b) T r a n s p o r t e l a p l a n c h a utilizando los EPP (Fig. 1). USAR EPP

PRECAUCIÓN RESPETE LAS SEÑALES DE A D V E R T E N C I A PA R A EVITAR LOS GOLPES Y CORTES (FIG. 2)

Fig. 2

2º PASO : Prepare plancha. a) Ubique la planchas en el lugar adecuado para el trazado (Fig. 3) 3º PASO : Seleccionar instrumentos de trazado. a) Seleccione los instrumentos de trazado plano (Fig. 4).

Fig. 3 Fig. 4

4º PASO : Trace. a) Utilice cinta métrica para transportar medidas sobre la plancha (Fig. 5). b) Trace con ayuda de la regla de acero y rayador (Fig.6) Fig. 5

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

97

Fig. 6

CALDERERÍA III OPERACIONES: TRAZADO DE CALDERERÍA Esta operación consiste en utilizar el dibujo de trazos de calderería para construir recipientes cilíndricos - cónicos del sistema de salida utilizando los instrumentos y herramientas de trazado plano. Se ejecuta cada vez que se construye recipientes de almacenamiento de uso industrial. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Trace desarrollo del cilindro. a) Realizar cálculo para determinar la longitud de la circunferencia de los diferentes cilindros del sistema de salida .

L=

π

d

b) Trace el desarrollo de los dos cilindros (Fig.1) 2º PASO : Trace el desarrollo de los troncos de conos.

Fig. 1

a) Realice los círculo para los dos troncos de conos teniendo en cuenta los diámetros (Fig. 2 ).

Fig. 2

b) Trace el desarrollo del cilindro para cada cono según el diámetro menor, mayor y generatriz (Fig. 3) 3º PASO : Preparar plancha para el corte. a) Utilizando huincha verifique medidas con el plano del desarrollo de los troncos de conos. b) Seleccione las herramientas de cortar curvas para el corte o cizallado del desarrollo

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

Fig. 3

98

CALDERERÍA III OPERACIÓN: CORTE EN CIZALLA ELÉCTRICA Esta operación consiste en realizar el corte o cizallado de chapas correspondiente al trazado de calderería el desarrollo de cilindros y troncos de conos para la construcción del sistema de salida de maquinas industriales. Se aplica cada vez que se desea cortar planchas de diferentes espesores. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Seleccionar la plancha a cizallar. 2º PASO : Prepare maquina de cizallar a) Realice el mantenimiento rutinario (lubricación, ajuste, nivelación, alineación, etc) b) Encienda la máquina y verifique funcionamiento (Fig. 1)

fig. 1

L=

3º PASO : Cizalle a) Trace el desarrollo del cilindro y del tronco de cono sobre la plancha a cizallar.

π

d

fig. 2

b) Trace los contornos a recortar con lineas bien definidas.(Fig. 2) c) Regule los topes de la cizalla para recortar plancha del desarrollo cilíndrico fig. 3.

d) C i z a l l e l a p l a n c h a d e l desarrollo del cuerpo cilíndrico mayor y menor en tiras según el trazado.(Fig. 3) e) Cizalle el desarrollo del tronco de cono (Fig. 4). 4º PASO : Lime . a) Utilizando la lima retirar todas las rebabas de las planchas para evitar lo posibles cortes

fig. 4

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

99

CALDERERÍA III OPERACIONES: PLEGADO Esta operación consiste en conformar chapas o planchas trazadas en calderería correspondiente a cilindro y tronco de conos a fin de dar forma en la máquina roladora. Se ejecuta cada vez que se construye recipientes de almacenamiento de uso industrial. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Habilitar material. a) Prepare plancha y herramientas de trazado. O´

2º PASO : Trace desarrollos de cilindros y conos.

H

H

L= A

a) Utilice procedimientos y técnicas de trazado para los desarrollos (Fig.1).

π

A B

B C

C D

D E

F

G

F

E

Fig. 1

3º PASO : Prepare maquina roladora. a) V e r i f i q u e l i m p i e z a lubricación de la máquina.

y

b) Separar rodillos según el espesor de la plancha 4° PASO : Rolar el desarrollo del cilindro.

Fig. 2

a) Aplicar principios de curvatura en los inicios de la plancha (Fig. 2) b) Rolar cilindros dando la curvatura y forma con la presión necesaria (Fig. 3).

Fig. 3

5º PASO : Rolar desarrollo de cono. a) Aplicar principios de curvatura en los inicios de la plancha (Fig. 4).

Fig. 4

b) Rolar tronco de cono teniendo en cuenta la presión hasta formar el cono (Fig. 5). MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

Fig. 5

100

d

CALDERERÍA III OPERACIONES: COLOCAR TOLVAS Y SOLDAR Esta operación consiste en el montaje y ensamblaje de auto-partes a traves de la soldadura por fusión en la construcción de tolvas como sistema de salida correspondiente a una máquina industrial de granos Se aplica en la construcción de recipientes de almacenamiento o estanqueidad de uso industrial. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Habilitar material. 2º PASO : Trace desarrollos de cilindros y conos. 3º PASO : Rolar el desarrollo del cilindro. 4º PASO : Rolar desarrollo de cono. 5° PASO : Colocar tolvas y sistema de salida.

Fig. 1

a) Montar pieza cilindrica con el tronco de cono menor y soldar en la punta de ambas piezas (Fig. 1). OBSERVACIÓN: Fig. 2

Seleccionar diámetro de electrodo de acuerdo al espesor del material. b) Montar cilindro mayor con el cono truncado menor y soldar las juntas (Fig.2).

Fig. 3

c) Monte refuerzo sobre la tolva (desarrollo piramidal) y suelde la junta utilizando la técnica según la posición a soldar (Fig. 3). d) Monte el tronco de cono mayor sobre el cuerpo cilíndrico mayor y suelde (Fig. 4). e) Monte la tolva sobre el cuerpo principal de la maquina desgranadora (Fig.5). MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

101

Fig. 4

Fig. 5

CALDERERÍA III TECNOLOGÍA ESPECIFICA: ACCIONAMIENTO POR CORREA MULTIPLE Accionamiento por correa plana La transmisión por polea lo hacen por cierre de fuerza entre dos árboles. También con las correas pueden llevarse a cabo relaciones de transmisión. La fuerza de apriete necesaria se produce mediante la tensión de la correa (tensión de alargamiento) al montar la misma. Transmisión por polea plana

Ramal arrastrado (conducido) Motriz (conductora)

Para obtener un ángulo de abrazamiento bastante grande en la polea pequeña, el ramal arrastrado debe quedar arriba, la relación de transmisión no debe sobrepasar 6:1 y la distancia entre ejes no debe quedar por debajo de 1,2 (d1 + d2).

Ramal de tiro Distancia entre ejes

Impulsada

Ángulo de abrazamiento

Fig. 1 Transmisión por correa sencilla La polea motriz y la polea accionada giran en el mismo sentido

Las poleas motriz e impulsada giran en el mismo sentido. (Fig. 1)

Motriz

Impulsada

Accionamiento cruzado : En este caso se producen ángulos de abrasamiento mayores, pero las correas retorcidas se desgastan más deprisa. Las poleas giran en sentidos opuestos. (Fig. 2)

Fig. 2 Transmisión por correa cruzada La polea motriz y la polea accionada giran en sentidos opuestos

Poleas para correas planas Según sea su finalidad estas poleas se fabrican de fundición gris, acero, metal ligero, material sintético o madera. Las poleas para correas planas están recogidas en la norma DIN 111. Se fabricara con llanta cilíndrica (A) y con llanta abombada (B). La llanta abombada es apropiada para poleas accionadas, porque guía mejor la correa. (Fig. 3). Para impedir que se produzca demasiado desgaste en la correa la rugosidad superficial de la llanta tiene que hallarse entre 4 y 10 m.

b

d1

d1

h

b

Forma A, (plana)

Cuando las velocidades de las correas superen v = 25 m/s se han de equilibrar estática y dinámicamente las poleas.

Forma B, (abombada)

Fig. 3. Formas de ejecución de poleas de fundición gris para correa plana

Fig. 4

102

CALDERERÍA III Tipo de accionamientos por coreas planas Cuando se montan las poleas en el árbol se ha de cuidar que la polea no quede cruzada en el mismo y que se una perfectamente con la chaveta.

a

a

Montaje de una transmisión por correa Fig. 5

Según sea la acción transversal, se distingue entre correas trapeciales o trapezoidales y correas redondas. El accionamiento puede ser por correa abierta (Fig. 6), correa cruzada (Fig. 7) y entre ejes que se cruzan. (Fig. 8).

Fig. 6

Fig. 7 Fig. 8

Rodillos tensores Las correas deben estar suficientemente tensadas, a fin de que el movimiento se efectúe sin deslizamiento. La tensión se regula y se mantiene constante y uniforme durante el movimiento por medio de órganos especiales constituidos principalmente por un rodillo que ejerce sobre la correa una presión regulable mediante contrapesos, muelles, excéntricas. El rodillo tensor sirve también para aumentar el ángulo abarcado por la correa. (Fig. 9) En el caso de las correas trapeciales los rodillos pueden usarse para dar a la correa la tensión deseada cuando no es posible variar la distancia entre los ejes de las poleas.

103

Fig. 9

CALDERERÍA III Accionamiento Múltiple Por Correa nA nE i1 i2 i Nota:

número inicial de revoluciones de la rueda motriz. número final de revoluciones. primera transmisión parcial. segunda transmisión parcial. transmisión total. Los índices impares 1,3,etc. Son motrices.

1. Transmisiones parciales 1. Transmisiones parciales d3

d2

n2 n3

i2

i1

d1 d4 n1 n A

n4 n E

2. Transmisión total 2. Transmisión total

Se descompone toda propulsión compuesta con fuerza motrices individuales, deduciendo entonces las transmisiones parciales. Transmisión parcial I d .n motriz d . n accionado d1 . n1 d2 . n2 n1 d2 i1 n2 d1 Transmisión parcial II d .n motriz d . n accionado d3 . n3 d4 n4 n3 d4 i2 n4 d3 Toda transmisión total es el producto de sus transmisiones individuales. i

i1 . i2 n1 . n3 ó d2 . d4 n2 . n4 d1 . d3 n1 núm . in . de rev. Ø accionado n4 núm . fin. de rev. motriz

i i1

i2

n2

n3

Nota: Ruedas con árboles comunes giran con número Común de revoluciones; resultando por tanto n2 n3

3. Resumen 3. Resumen

Toda transmisión total se puede descomponer en transmisiones individuales i i1 . i2 i número inicial de revoluciones número final de revoluciones

4. Ejemplo 4. Ejemplo

Con las transmisiones individuales de 3:2 y 4:1 se desea alterar el número de revoluciones motriz de 1440 1/min. ¿Cuál es el número final de revoluciones resultante? buscado nE dado i1

i1 i2

Solución: n1 i

nA i2

nE

i nE 104

3:2 4:1 1440 1/min. i1 . i2 3.4 2.1 6:1 nA: nE nA 1440 1/min 6 6

raciocinio previo transmisiones a marchas lentas reducen el número de revoluciones.

240 1min.

CALDERERÍA III 5. Ejemplo

Calcular la transmisión total y el número de revoluciones final de la transmisión múltiple con 720 1/min de revoluciones inicial.

d=120 1 720 min i1=3:2

buscando

nE, i

dado

i2 = 3:2 nA = 720 1/min d3 = 120 d4 = 198

d=198

número de revoluciones

solución

i

= i1 x i2 =

n i = nA E

3 x 198 = 2,475 2 x 120

= 2,475 : 1 nA 720 nE = = = 290,91 1/min i 2,475 i

6. Ejemplo

Un torno trabaja con un motor que gira a 1200 1/min, transmisiones de i 1= 2:3; i2 = 3:4. ¿A qué velocidad gira el plato universal? 1 min

i = 2:3

1 1200 min

buscando

nE, i

dado

i2 = 2:3 i2 = 3:4 nA = 1200 1/min

i = i1 x i2 n i = nA E

i = 3:4

solución i

=

2 x 3 3 x 4

i =

nA nE

1 1200 = n 2 E nE = 7. Ejemplo

d = 150

d = 270

i2 = 5:3

1 min

2 x 1200 = 2400 1/min

Calcular la transmisión parcial y las revoluciones y diámetro final de una transmisión múltiple con un motor que gira a 1350 1/min. Ø

d = 90

buscando

nE, i1, d4

dado

d2 = 270 mm d1 = 90 mm nA = 1350 1/min

1 1350 min

solución

i1 =

n i = nA E

d2 270 3 = = d1 90 1

i = i1 x i2 =

3 x 5 =5 : 1 1 x 3

nE = nA = 1350 = 270 1/min i 5 105

d4 = d3 x i2 150 x 5 3 d4 = 250 d4 =

CALDERERÍA III ACCIONAMIENTO POR CORREA TRAPEZOIDAL Accionamiento de correa dentada Las correas dentadas en unión con las ruedas dentadas correspondientes garantizan una transmisión de fuerza sin resbalamiento. (Fig. 1). Las correas dentadas son de caucho de alta calidad unido firmemente con un cable de acero empotrado. El cable enrollado en forma helicoidal absorbe las fuerzas de tracción. La fuerza se transmite a través de los flancos de diente. La carga en los flancos puede llegar a 400 N/cm2. Las ruedas dentadas se fabrican generalmente con módulo 6 ó 10 y alturas de diente de 4 y 4,5 mm. Como material para las ruedas dentadas son suficientes la fundición gris o el metal ligero, que pueden fabricarse con precisión y calidad superficial suficientes mediante sencilla fundición en arena.

Correa dentada

Fig. 1. Transmisión por rueda dentada

Transmisión por correa trapecial Las correas trapeciales son correas enterizas (sin fin) de goma fabricadas con sección transversal en forma de trapecio. En sus capas exteriores llevan hilos de tejido vulcanizados que absorben las fuerzas de tracción. Una guarnición de tejido envolvente protege a las correas del desgaste. Las transmisiones por correa trapecial trabajan exentas casi por completo de resbalamiento, aun con grandes relaciones de transmisión, de hasta i = 10:1, con poleas de diámetro pequeño y distancias entre ejes pequeñas a = da + 3/2h (da = diámetro exterior de la polea, h = altura de la correa). (Fig. 2).

da dw

h

 = 35º ... 39º

di

u

Fig. 2. Constitución y funcionamiento de una correa trapecial

La presión en los flancos a consecuencia del efecto de cuña es aproximadamente tres veces mayor que en el caso de una correa plana. Se sale adelante con una menor tensión previa que hace que sea también pequeña la carga en el cojinete. Se transmiten fuerzas mayores si se emplean hasta doce correas dispuestas unas junto a otras en una misma polea. En las normas DIN 7753 están normalizados perfiles de correas trapeciales con anchos de la parte superior de la correa que van desde ba = 9,7 hasta 22 mm. La norma DIN 2215 determina las longitudes de las correas trapeciales sin fin, y concretamente las longitudes interiores y las longitudes eficaces para cada perfil de correa. 106

CALDERERÍA III Poleas para correas trapeciales Según la norma DIN 2217 se ejecutan con una o varias gargantas. Los ángulos de las gargantas son = 32º, 34º y 38º, según los diámetros de las poleas (a menor diámetro, menor ángulo). Las gargantas se han de ejecutar de manera que la correa no sobresalga del canto superior ni se encune tampoco en el fondo de la garganta, ya que entonces la correa pierde su efecto de cuña. (Fig. 3).

Correcto Asiento de la correa trapecial en la garganta de la polea Fig. 3

Clases de poleas en “V” Por su construcción, se conocen tres tipos principales de poleas: Poleas en "V" Enterizas Son las más comunes y generalmente están fabricadas para montarse en un eje de determinado diámetro. Pueden tener uno o más canales (Fig. 4).

Poleas de Casquillo Intercambiables Se distinguen de las anteriores por estar fabricadas de un manguito que puede cambiarse de acuerdo al diámetro a necesitarse. También se puede cambiar el tamaño de la poleo !gracias a la independencia de sus partes (Fig. 5). Poleas Automáticas

Fig. 5

Fig. 4

Llamadas así porque permiten el ajuste a cualquier grosor de correas; con ellas se puede variar la velocidad de 9% - 28% en accionamientos de 1 HP a 300 HP. Puede ser de uno o más canales (Fig. 6). Fig. 6

Fig. 7

107

CALDERERÍA III Detalle de construcción de fajas en “V” Son fajas perfectamente amoldadas, hechas con ranuras o propósito. Su construcción tiene en cuenta la necesidad de resistencia, flexibilidad, elasticidad y duración necesarias para que proporcionen eficiencia general en el funcionamiento. Su elemento de tracción consiste en numerosos cabos de cuerda especiales, que permiten que la faja funcione con fácil flexibilidad. (Fig. 8) A B C D A Fig. 8

Las cuerdas se sostienen sobre caucho altamente resistente al calor fuerte (zona B y D) y a la vez elástico, sosteniéndolas en posición exacta mientras la faja funciona. Una cubierta doble tejida al sesgo, zonas. A, cubre la faja, protegiéndola contra el desgaste y a la introducción de materias extrañas. La flexibilidad se aumenta con el tejido del sesgo. Se construyen de una sola línea de cuerdas impregnadas en goma y arrolladas continuamente, mantenidas en posición por cojines de goma, una superior otro inferior, con revestimiento externo dé algodón. El conjunto es vulcanizado, bajo presión, para producir una longitud y sección transversal, como la de la (Fig. 9).

Zona de tracción Eje neutro

Zona de corrosión

{

Cojín superior Línea de cuerda

{

Cojín inferior Revestimiento Exterior Fig. 9

Línea De Cuerdas Consiste en cuerdas de algodón inextendibles, de resistencia excepcional y construcción torcida. Tienen por objeto soportar la carga ejercida sobre la faja y resistir el alargamiento. La posición de las cuerdas constituye un factor importante en el diseño. Están situadas aproximadamente en el eje neutro de la faja, en el que son enteramente neutros los esfuerzos de compresión y de tracción causados por la flexión de la faja alrededor de la polea. Cojinetes de goma El cojín inferior absorbe los esfuerzos de comprensión durante la flexión de la faja alrededor de la polea. El cojín superior absorbe los esfuerzos de tracción durante la flexión de la faja y se prepara con el grado de elasticidad y de resistencia exigidos para este fin. Revestimiento interno El revestimiento debe estar dotado de un valor friccional elevado, combinado con la flexibilidad suficiente para resistir el efecto de una flexión continua. Por tanto, este revestimiento se compone de una tela flexible de algodón, cortada al sesgo y sometida a un procedimiento especial con una composición de goma que protege eficazmente el interior de la faja contra la humedad, los gases, la oxidación y otras influencias adversas. 108

CALDERERÍA III Accionamiento con correa trapecial o trapezoidal 34º - 40º

c

El tipo de transmisión de la correa trapezoidal es particularmente adecuado para cortas distancias que son recomendables para grandes velocidades. Una buena regla es hacer la distancia de centros algo mayor que el diámetro de la pole mayor y algo menor que la suma de los diámetros de ambas poleas; sin embargo las distancias mayores y menores también son practicables.

D

Dm

juego

D = diámetro exterior de la polea d = diámetro medio de la polea Dm = D - 2c

Los diámetros de las poleas serán tan grandes como sea posible, sin exceder la velocidad de 25 m/s para la correa. El ángulo de la garganta de la polea irá de 34º a 40º, según los diferentes diámetros de las poleas; asimismo varía el ángulo de la correa. (Fig. 10).

Fig. 10 W

Z Ángulo

El perfil de los canales de la polea en "V" influye en la eficiencia de la transmisión y la duración de las fajas. Ángulos de las poleas

X

La tabla 1 que se presenta indican los valores normalizados para las poleas en "V" tal como se muestra en la Fig. 11.

Diámetro nominal

Diámetro externo

K H

Y

T

S Fig. 11

Tabla 1 Perfil Patrón Diámetro Externo Ángulo de la correa de la correa del canal (mm) 75 a 170

34º

Más de 170

38º

130 a 240

34º

Más de 240

38º

200 a 350

34º

Más de 350

38º

300 a 450

34º

Más de 450

38º

485 a 630

34º

Más de 630

38º

A

B

C

Medidas en milímetros T

S

W

Y

Z

H K

X

9,5

15

13

3

2

13

5

11,5

19

17

3

2

17

6,5 6,25

22,5

4

3

22

9,5 8,25

15,25 25,5

D

E

109

22

36,5

32

6

4,5

27,5

44,5

38,5

8

6

5

28 12,5

33

16

11

13

CALDERERÍA III ACCIONAMIENTO POR CORREAS TRAPEZOIDALES da = diámetro exterior dw = diámetro activo

b0 h

= ancho superior de correa = altura de correa

c = valor de corrección

Nota Los índices impares son motrices, p.ej. n1 1. Diámetro activo

C

dw da

h

bo

El cálculo de accionamiento por correa trapezoidal se efectúa con el diámetro activo de la polea trapezoidal. Diámetro activo = diámetro exterior - 2 x valor de corrección dw = da - 2 • c Nota: El valor de correción es la distancia del diámetro activo al diámetro exterior. Para las correas trapezoidales normalizadas valen los siguientes valores de corrección: A

Ancho de la correa b0 en mm 5

B

6 10 13 17

22

32 40

Valor de corrección c en mm 1,3 1,6 2 2,8 3,5 4,8 8,1 12

2. Diámetro activo y número de revoluciones

Las dos ruedas están unidas por una correa y tienen, careciendo de deslizamientos, por tanto velocidades periféricas iguales: V1 = V2

De donde:

Nota Sustituyendo mentalmente dw por d se obtiene la expresión básica ya conocida del accionamiento por correa. 3. Transmisión

La transmisión es la relación entre el número de revoluciones de populsión y revoluciones de salida: d n i = n1 = d w2 2 w1

Nota Transmisiones de hasta 10:1 ó 1:10 son posibles sin rodillos tensores.

4. Resumen

d • n motriz = d • n accionado dw1 • n1 = dw2 • n2 dw2 n i= 1 = n2 dw1 110

CALDERERÍA III Una polea para correa trapezoidal según DIN 2217 para una correa trapezoidal de 10 mm de ancho ha de someterse con un diámetro activo de 120 mm a un número de revoluciones de 1200 1/min. ¿Qué diámetro exterior ha de tener la polea accionada para que efectúe 800 1/min?

5. Ejemplo

buscando da2 en mm dado dw1 = 120 mm n1 = 1200 1 /min bo = 10 mm c = 2 mm n2 = 800 1/min solución dw1 • n1 = dw2 • n2 dw2

dw2

=

dw1 • n1 n2

=

120 • 1200 • mm • min 800 min

= 180 mm

El diámetro exterior de la polea de una correa trapezoidal normal de 10 mm de ancho superior de correa es de 116 mm ¿Cuál es el diámetro activo?

6. Ejemplo 10

116

dw

C

buscando dw en mm dado

da = 116 mm c = 2 mm

solución

dw = da - 2 • c dw = 116 - 2 • 2 dw = 112

Calcular el número de revoluciones de la polea trapezoidal accionada y la relación de transmisión sabiendo que la polea motriz gira a 900 1/min y el diámetro activo de la polea motriz es de 63 mm y de la polea accionada es de 315 mm.

7. Ejemplo

dw = 63

dw = 315 i

buscando n2, i en mm dado

dw1 = 63 mm dw2 = 315 mm n1 = 900 1/min

solución

n2 = dw1 • n1 dw2 n2 = 63 • 900 315 n2 = 180 1 min

n 1 900 min

n en min

111

i =

dw2 dw1

i = 5 •• 1

=

315 63

CALDERERÍA III Calcular el diámetro activo de la polea motriz y accionada si la transmisión total es 3:2, ancho de la correa 10 mm y diámetro exterior de la polea motriz 94 mm.

8. Ejemplo dw

buscando dw1, dw2 i = 3:2

bo = 10

dado

da = 94

solución

da1 = 94 mm bo = 10 mm c = 2 mm

d i = dw2 w1 dw2 = i • dw1 3 dw2 = • 90 2 dw2 = 135 mm

dw1 = da1 - 2 • c dw1 = 94 - 2 • 2 dw1 = 90 mm

Calcular el número de revoluciones y diámetros activos de la transmisión que tienen diámetros exteriores de 137/304 y gira a 1400 1/min accionada por correa de perfil E = 40 mm

9. Ejemplo

buscando dw1, dw2, i, n2

da = 137

dado

da1 = 137 mm c = 12 mm

solución

dw1 = da1 - 2 • c dw1 = 137 - 2 • 12 dw1 = 125 mm d i = dw2 w1

da = 304 i

1 1400min n Perfil E

da2 = 304 mm n1 = 1400 1/min dw2 = da2 - 2 • c dw2 = 304 - 2 • 12 dw2 = 280 mm d •n n2 = w1d 1 w2

280 i = 125

n2 =

125 • 1400 280

i = 2,24 : 1

n2 = 625

1 min

Calcular el accionamiento final y las transmisiones por correa trapezoidal de 10mm de ancho accionado con un motor que gira a 720 1/min.

10. Ejemplo

buscando dw4, nE, i2 1 720 min

da = 144

dado n

da4 = 144 mm nA = 720 1/min

dw3 = 56 mm i1 = 3 2

n i = nA E

i2 3:2

d i2 = dw4 w3

i = i 1 • i2

n nE = i A

dw4 = 144 - 2 • 2

i2 = 140 56

3 2,5 i =2• 1

•1 nE = 720 3,75

dw4 = 140 mm

i2 = 2,5 : 1

i = 3,75 : 1

nE = 192 1 min

solución Perfil Z

dw = 56

dw4 = da4 - 2 • c

112

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: DIBUJO TÉCNICO REPRESENTACIÓN DE PASADORES

Las uniones con pasadores tienen dos misiones: 1. Unir piezas corno volantes de mano, palancas, pequeños engranajes, manivelas, etc. a ejes. 2. Fijar piezas, como tapas de carcasas, regletas, topos, piezas de herramientas de corte, etc. para asegurar- las contra deslizamientos y para que queden en su posición primitiva cada vez que se monten. Los pasadores están solicitados a esfuerzo cortante.

Tapar

Palanca F

F F

F

Fijar Unión de piezas con pasadores

Pasadores Cilíndricos Los diversos tipos de pasadores cilíndricos se diferencian por la forma del extremo (cónico, bombeado, biselado), por la tolerancia de medidas (rn 6, h 8, h 11), por la calidad de su superficie y por el material (acero para herramientas o acero de construcción). a) Pasadores de ajuste templados. Son de acero para herramientas por lo que pueden 0 resistir grandes esfuerzos transversales. Extremos cónicos a 30 . Se utilizan en la fabricación de herramientas para montajes, moldes de acero. b) Pasadores de ajuste normales. Son de St 50 o de St 60 y se utilizan en la construcción de máquinas como pasadores de cizallamiento (pasadores de seguridad). c) Pasadores de unión. Son de St 40 a St 50 y sirven para funciones secundarias, por ejemplo, para charnelas y articulaciones en las uniones móviles. Unión con pasadores cilíndricos. Los orificios para los pasadores se taladran con una cota inferior en 0,1 a 0,3 mm y se escarian a H 7 (ajuste a presión) o H 9 (ajuste con juego). Los orificios para remaches no se escarian. Disposición de los pasadores. Los pasadores para fijar la posición de piezas deben disponerse a la mayor distancia posible entre sí, para que por las condiciones favorables de la palanca, resulten pequeños los esfuerzos cortantes.

H7

m6

30º

F

Escariador H7

H7

m6

a) Pasadores de ajuste templado

b) Pasadores de ajuste

PasaF dores de ajuste

H9

h8

Tope

c) Pasadores de unión Mal Pasadores cilíndricos

113

Bien

Introducción a presión (forzar la entrada con martillo de Cu)

CALDERERÍA III Pasadores Cónicos

Introducción

1 : 50

Tienen una conicidad de 1:50. El diámetro menor es igual al diámetro nominal porque el orificio debe practicarse de acuerdo con él. Se pueden soltar cuantas veces se quiera sin que se perjudique la efectividad de la unión.

a) Pasador cónico 1 : 50 Taladro Escariado Apriete escalonado calado b) Pasador cónico con rosca de sguridad

Las roscas en los pasadores sirven para asegurarlos si hay vibraciones muy fuertes o para quitarlos de los orificios ciegos.

1 : 50

b) Pasador cónico con Asegurado pivote roscado Pasadores cónicos

Pasadores Estriados En la superficie lateral, de forma cilíndrica llevan tres entalladuras que forman resaltos. la forma y la longitud de las entalladuras son las que determinan los tipos de pasador. No es necesario escariar los orificios para pasadores estriados. Pasadores de Tensión (Casquillos de Tensión)

Extraible

Pasadores estriados de muletilla, de ajuste, cónicos, con espiga cilíndrica y cilíndricos; clavoentallado. Pasadores estriados

Se fabrican por arrollamiento de un fleje de acero para muelles. Al introducir los casquillos en los orificios, que no se escarian, por la fuerza elástica del muelle se aprietan contra las paredes. Estas uniones pueden soltarse frecuentemente.

Cono

casquillos de tensión de acero para muelles.

Taladro

Calado

Pasadores de tensión (casquillos de tensión)

Pasadores Por el uso a que se destinan, se dividen en pasadores cilíndricos, elásticos, cónicos, estriados, etc. A continuación, enumeramos los principales: 1. Pasadores Cilíndricos UNE 17 061 y DIN 7. Designación de un pasador cilíndrico de d=8 mm zona tolerada m 6, con ex tensión abombada y longitud l = 30 mm: Pasador 8 m 6 x 30 DIN 7 o también Pasador cilíndrico B 8 x 30 UNE 17 061 Pasadores cilíndricos y aplicaciones N5

N9

d 3 desde 4 l hasta 32

l

4 5 40

5 5 50

6 6 60

8 8 80

10 12 10 10 100 120

N7

l N7

F

º

45

Pasador l

114

CALDERERÍA III 2. Pasadores Elásticos DIN 1481 Designación de un manguito de sujeción o pasador elástico de 12 mm de diámetro nominal y longitud l = 40 mm: Manguito de sujeción 12 x 40 DIN 1481

d2

d1

30º

s

Pasadores elásticos y aplicaciones

a

d1

1

1,5

2

2,5

3

3,5

d2

0,8

1,1

1,4

1,8

2,1

2,6

2,8 2,9

d

0,15 0,25 0,35 0,45 0,5

0,6

0,7 0,8

d1

15º

l

a l

l

4

4,5

5

6

7

3,4

4

5

8

9

10

5,5 5,5 6,5

1

1 1,25 1,5

2

2,5

6

8

8

10

10

10

12

12

15

8

8

10

10

12

12

12

15

15

18

10

10

12

12

15

15

15

18

18

20

12

12

15

15

18

18

18

20

20

25

12

15

15

18

18

20

20

20

25

25

30

15

15

18

18

20

20

25

25

25

30

30

35

18

18

18

20

20

25

25

30

30

30

35

35

40

20

20

20

25

25

30

30

35

35

35

40

40

45

5

5

5

5

6

6

6

6

8

8

8

8

10

10

10

10

12

12

12

15

15

18 20

6

Pasador

3. Pasadores cónicos UNE 17 064 y DIN 1 Designación de un pasador cónico amolado, de diámetro d = 4 mm y longitud l = 25 mm: Pasador cónico 4 x 25 DIN 1 o también Pasador cónico 4 x 25 UNE 17 0560 Pasadores cónicos y aplicación Existen otros tipos de compuestos de cono y de rosca normalizados, según DIN 7977 y 7 978.

N5

N5 Con.1:50

Con.1:50

DIN 7978

DIN 7977

Aplicación

N5 R

Conicidad 1:50

l

R

d 3 desde 14 l hasta 50

4 16 60

DIN1

115

5 6 8 10 12 20 24 28 32 36 70 100 120 140 165

CALDERERÍA III 4. Pasadores estriados. Se construyen de varias formas, según DIN 1471, 1472, 1473, 1474 y 1475. Pasadores estriados y aplicación DIN 1473 6 8 10 12 10 12 14 16 80 100 120 120 DIN 1473

DIN 1474

DIN 1475

l/2

l

d

d

d d

DIN 1472

d

DIN 1471

R

5 8 60

R

4 6 60

R

DIN 1471 d 3 l desde 6 hasta 40

l/2

l

l

l/3 l

l

Designación de un pasador cilíndrico, con estriado central d = 8 mm y longitud l = 40 mm: Pasador cilíndrico con estriado central 8 x 40 DIN 1475 5. Pasadores ajustados DIN 1433 Designación de un pasador ajustado, sin cabeza, pulido de diámetro d = 20 mm, zona tolerada h 11, longitud l = 50 mm y distancia entre agujeros l1 = 40 mm, material F-14. Pasador 20 h 11 x 50 x 40 DIN 1433 F - 114 Pasadores sin cabeza con taladros y aplicación DIN 1433

z1

N7

d2

d

w

N5

N9

l1 + 0,5 l

d (h11)

8

16

20

25

30

40

z1

2

2,5

3

4

4

5

d2

2

4

5

6

6

8

w

3

5

6,5

8

8

10

Algunas longitudes normalizadas de los pasadores DIN 1433 son l = 8,9,10,14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 35, 40 ... 140, 145 y 150. 6. Pasador con cabeza pequeña DIN 1434 Designación de un pasador ajustado con cabeza pequeña, pulido de diámetro d = 20 mm, zona tolerada h 11, longitud l = 50 y distancia del agujero para pasador de aletas l1 = 45 mm: Pasador 20 h 11 x 50 DIN 1434 DIN 1434 N7

d2

º

45

r

d

D

N11

l1 + 0,5

K

l

60º

z1 N9

z

w

d D k z l z1 d2 w

10 16 4 1 0,5 2 3 4

18 25 30 35 26 35 40 48 5 7 7 8 15 2 2 2 1 1 1 2 3 4 4 5 5 6 6 8 6,5 8 8 10

116

40 52 8 2 2 5 8 10

CALDERERÍA III 7. Pasador con cabeza y el extremo roscado DIN 1438. Designación de un pasador ajustado con extremo roscado, semipulido de diámetro d = 18 mm, zona tolerada h 11, rosca M12, longitud de aprieto l2 = 30 mm y longitud l = 50 mm: Pasador ajustado 18 h 11 M 12 x 30 x 50 DIN 1433 Pasadores de cabeza y taladro y extremo roscado y aplicación DIN 1438

N6

k

d d1 f D SW k z a

f

d1

SW

º

45

N7

d

D

z

l2

a l

10 16 20 M8 M12 M16 1,6 3 3 16 24 30 14 22 27 4 5 6 1 1,5 2 11 18 21

25 M20 4 35 32 7 2 25

30 M24 5 40 36 7 2 28

35 M27 5 48 41 8 2 32

Holgura

8. Pasador de aletas UNE 17059 y DIN 94 Ejecución pulida. Material (a indicar en el pedido): Acero F-112. Designación del pasador de aletas, de 6 mm de diámetro nominal, de 40 mm de longitud: Pasador de aletas 6 x 40 DIN 94 o también Pasador abierto 6 x 40 UNE 17059 Pasadores de aletas y aplicaciones d1

v

d1

d1 v

v

d

d

d

DIN 94

l

a

D d1 a b l d1 d2 v w w1

(1)

(2) (3)

1,5 1,3 3,7 1,2 8-30 4-6 55,-7 5 2,5 4

2 1,8 4,5 1,6 10-40 6-8 8-10 6 3 4,5

3 2,7 6 2 15-60 8-11 11-14 6 4 5

4 3,7 8 3 20-70 11-17 16-20 8 5 6

117

5 4,7 10 4 28-80 17-23 22-27 10 6,5 7,5

6 5,7 12 5 35-90 23-30 30-36 12 8 9

8 7.7 15 6 45-140 30-45 39-52 14 10 11

10 9,7 19 8 60-180 45-75 56-80 16 12 13

CALDERERÍA III REPRESENTACIÓN DE CHAVETAS Las chavetas son cuñas con una inclinación de 1: 1 00. Al introducir la chaveta con la fuerza F quedan sujetos entre sí el eje y el cubo. Fuerzas en las Uniones Enchavetadas Las fuerzas normales FN producen un rozamiento por medio del cual se transmite el momento Mtor del eje al cubo. Por esta razón, la unión con chavetas puede considerarse como una unión con cierre de fuerza. Las caras laterales de la chaveta sólo intervienen en la transmisión del momento torsor cuando éste se hace mayor que la fuerza de rozamiento. En ese caso, la unión con chavetas funciona como unión con cierre de forma. Como los cubos (ruedas) fijados con chavetas no tienen un movimiento concéntrico exacto, la unión con chavetas sólo puede utilizarse para fines de segundo orden. (Fig. 1). FN

FN

1 : 100

F

FN Mtor

Eje

Cubo Fig. 1. Fuerzas que actúan en la unión con chavetas

La forma de actuar de la chaveta se basa en el efecto de penetración de la cuña. Al introducirla en el chavetero por su parte mas estrecha y obligarla a avanzar en el sentido que señala su extremo mas afilado (Fig. 2), la inclinación dada a uno de sus lados tiende a elevar el cubo (Fig. 3) lo que representa un apriete entre el eje y el taladreo del cubo en el lado opuesto al que lleva chaveta (Fig. 4).

Fig. 3 Fig. 4

Fig. 2

Las dimensiones a considerar en una chaveta son las indicadas en las Figs. 5 y 6. Cotas principales del chavetero l

h

b

Fig. 5

118

CALDERERÍA III Cotas Normalizadas del chavetero del eje

d

d

r

fondo chavetero

l d - t1

t1

Cotas Normalizadas del chavetero del cubo

d+t

r

t

b

l

fondo chavetero

d Fig. 6

Clases de Chavetas La chaveta embutida se coloca en las ranuras del cubo de la rueda y del eje y, si es solicitada con cierre de forma, es capaz de transmitir grandes momentos torsores. La chaveta plana sólo puede actuar con cierre de forma condicionalmente, por lo que sólo puede transmitir momentos torsores reducidos. En el eje sólo se aplana una zona. La chaveta cóncava sirve para fijar ruedas pequeñas colocadas ulteriormente sobre ejes ya montados. Como no actúa con cierre de forma, tampoco puede transmitir momentos torsores grandes. La unión por chavetas tangenciales se utiliza cuando hay que transmitir momentos torsores muy grandes y de sentido de giro alternativo. El momento torsor se transmite exclusivamente con cierre de forma. Fig. 7 Par de chavetas

Chavetas embutidas

1 : 60 ... 1 : 100

Chaveta plana

120º

Mtor Chaveta cóncava

Fig. 7

119

Mtor

CALDERERÍA III Chavetas longitudinales con talón Para extraer las chavetas colocadas, basta con golpearlas en sentido opuesto al de su colocación; o sea, golpear por el lado menor (Fig. 8). Pero no siempre es posible efectuar tal operación. Puede suceder el caso de que solo uno de los lados del chavetero sea asequible. En este supuesto caso, extraer la chaveta seria algo imposible. Para remediar tal anomalía, se ha dotado a la chaveta de un reborde que facilita tal operación. Al borde citado se le denomina cabeza o talón. La forma y colocación de las chavetas con talón se indica en la Fig. 9.

Chaveta con talón

Fig. 9

Fig. 8

En este gráfico se demuestra la unión de las chavetas con talón.

Fig. 10

Fig. 11

Fig. 12

t2 t1 d - t1 d - t2

b

1:100

I Fig. 13

Fig. 14

d

b

b

I a

Fig. 15

I

120

b

t2 t1 d - t1 d - t2

h h

h1

30°

CALDERERÍA III Ofrecen menor solidez que las chavetas longitudinales, ya que no penetran en el eje como las anteriores, sino que únicamente se asientan sobre el plano practicado en la superficie cilíndrica del eje (Fig. 16). Se utilizan para transmitir fuerzas de escasa importancia. Pueden asimismo tener cabeza o no. Su presentación acotada se indica en las Figs. 17 y 18.

Fig. 16

b

I

d - t1

d - t2

d - t1

t2

1:100

d

d

Fig. 17

Fig. 18

Chavetas cóncavas Las chavetas cóncavas (Fig. 19) actúan exclusivamente por frotamiento de su base sobre el eje. A fin de acoplarse mejor a este, la base de la chaveta tiene forma cóncava. Se emplean en aquellos casos en que la fuerza a transmitir sea muy pequeña y el trabajo se verifique sin choques ni vibraciones. Presentan la comodidad de que pueden fijarse sobre cualquier punto de un eje liso. Se representan como indican las Fig. 20 (sin talón) y 21 (con talón).

Fig. 19

1:100

1:100

Fig. 20

Fig. 21

Chavetas redondas En algunos casos raros se han empleado chavetas en forma de cilindros. Las mencionamos como curiosidad. Su representación gráfica es la de la Fig. 22. Fig. 22

121

d - t2

t1

t2 t1

b

CALDERERÍA III Chavetas tangenciales Son las utilizadas en arboles muy grandes. Se componen de dos chavetas que tienen en una de sus caras una inclinación tal que, al introducirlas, se aplican a presión contra las superficies mas pequeñas de las ranuras (Fig. 23).

Fig. 23

En el caso de que el esfuerzo a transmitir sea alternativo y de considerable importancia pueden disponerse, para ofrecer mayor seguridad, dos juegos de chavetas, como indica la Fig. 24. La característica principal es estar situadas en oposición de fase (solo una de las chavetas trabaja en cada sentido) e inclinadas sobre el eje a 120° una de otra.

0°

12

Fig. 24

La representación gráfica , acotada , de ambos sistemas se indican n en las Figs. 25 y 26.

r

b

°

120

1:100

D

a

t

t

Fig. 25

Fig. 26

Chavetas circulares de disco Por estos nombres se conoce una chaveta en forma de segmento circular de fácil fabricación y colocación y que no requiere trabajo de acabado. Son de gran seguridad, porque la chaveta de disco penetra en el árbol a mucha profundidad y no puede haber desgarro (Fig. 27). Fig. 27

122

CALDERERÍA III Lengüetas Las chavetas cuyas caras no tienen inclinación alguna se denominan lengüetas o chavetas fijas. Se emplean siempre que se trate de impedir que un cubo gire el árbol en sentido axial, pero pudiendo deslizarse en la dirección de la longitud, como ocurre por ejemplo en los acoplamientos móviles. Las lengüetas se introducen siempre en el árbol y se mantienen fijas en el mediante tornillos de cabeza cónica embutida, como representa la Fig. 28. Las lengüetas pueden tener los extremos rectos (Fig. 29) o redondos (Fig. 30). En la norma DIN 6885 se dan los tipos de lengüetas normalizados.

Fig. 28

Fig. 30

Fig. 29

Chavetas Transversales Las chavetas transversales se emplean para las uniones en que los cuerpos han de trabajar por tracción o por compresión. Pueden tener inclinación por uno de sus lados, denominándose chaveta sencilla, o por dos de ellos, tomando el nombre entonces de chaveta doble. La inclinación de los lados para uniones permanentes es de un 2 a un 4%. Observe en la Fig. 31 una unión por chaveta transversal. Cuando, por causa de trepidaciones o cambios alternativos de los esfuerzos que actúan sobre la chaveta transversal, existe el peligro de que ésta se salga del chavetero, suele recurrirse a los llamados dispositivos de seguridad, que consisten esencialmente en un pasador que atraviesa la chaveta por su parte menor, impidiendo su retroceso (Fig. 32);

Fig. 32

Fig. 31

123

CALDERERÍA III Tipos de Montaje de las Chavetas Las chavetas se utilizan como chavetas de empuje cuando a ambos lados de ellas existe espacio suficiente para introducirlas y extraerlas. La ranura del eje ha de tener una longitud superior al doble de la de la chaveta. Puede establecer con exactitud la posición axial del cubo. (Fig. 33).

Calado botador de chavetas

Cubo

Eje Longitud del chavetero > 2 x Longitud de la chaveta

Es posible fijar exactamente la posición axial del cubo Fig. 33. Introducción de una chaveta de empuje

Las chavetas con talón sólo se utilizan cuando no es posible extraer la cuña empujándola por el extremo opuesto. La chaveta puede quitarse con un extractar de chavetas. la posición axial del cubo puede establecerse exactamente. ¡Debe tenerse cuidado con las chavetas de talón colocadas en el extremo de un eje!. (Fig. 34).

Cubo Extractor de chavetas F

F

Eje Parte acoplada p. ej., Prisionero Fig. 34. Chaveta de talón Cubo

Las chavetas embutidas tienen los extremos redondeados y se colocan en una ranura de la misma forma que hay en el eje. Como el cubo de la rueda se monta con dificultad (gran inercia) y la posición axial del cubo no se puede establecer exactamente, este tipo de chavetas se utiliza poco. (Fig. 35).

F

F

Eje Posición inexacta

Chaveta y chavetero del eje de extremos redondeados Fig. 35. Chaveta embutida

Con las chavetas transversales (Fig. 36) se establecen uniones rígidas entre los extremos de barras. Las aberturas para la colocación de las chavetas se taladran, estampan o liman. Ejemplos de designación de chavetas: Chaveta plana DIN 6883 - 10x6x50 Chaveta cóncava DIN 6881 - 10x4x25 Chaveta plana con talón DIN 6884 - 8x5x20 F Fuerza para introducir la chaveta

Fuerza para extraer la chaveta

F Fig. 36. Unión por chavetas transversales

124

CALDERERÍA III TABLA . Chavetas de cuñas sin cabeza, embutidas y con cabeza. Aplicaciones b

Embutida 1:100

t

1:100

t1

h

Sin cabeza

D

Con cabeza h

b

t1

h

t

1:100

D

Diámetro del eje1 D

Chaveta anchura b x altura h dimensiones nominales

Profundidad del chavetero en el eje t

Profundidad del chavetero en el cubo t1

6a8 mas de 8 a 100 mas de 10 a 12 mas de 12 a 17 mas de 17 a 22 mas de 22 a 30 mas de 30 a 38 mas de 38 a 44 mas de 44 a 50 mas de 50 a 58 mas de 58 a 68 mas de 68 a 78 mas de 78 a 92 mas de 92 a 110 mas de 110 a 130 mas de 130 a 150 mas de 150 a 170 mas de 170 a 200 mas de 200 a 230 mas de 230 a 260 mas de 260 a 290 mas de 290 a 330 mas de 330 a 380 mas de 380 a 440 mas de 440 a 500

2x2 3x3 4x4 5x5 6x6 8x7 10 x 8 12 x 8 14 x 9 16 x 10 18 x 11 20 x 12 24 x 14 28 x 16 32 x 18 36 x 20 40 x 22 45 x 25 50 x 28 55 x 30 60 x 32 70 x 36 80 x 40 90 x 46 100 x 50

1,2 1,8 2,5 3 3,5 4 4,5 4,5 5 5 6 6 7 8 9 10 11 13 14 15 16 18 20 23 26

D + 0,8 D + 1,2 D + 1,5 D+2 D + 2,5 D+3 D + 3,5 D + 3,5 D+4 D+5 D+5 D+6 D+7 D+8 D+9 D + 10 D + 11 D + 12 D + 14 D + 15 D + 16 D + 18 D + 20 D + 22 D + 25

Para la determinación de la sección de la chaveta se parte del diámetro nominal del eje. Las chavetas de cuña tienen una inclinación de 1:100. Las cotas indicadas corresponden a la chaveta ajustada. La altura de las chavetas, sin cabeza y embutidas, se refieren a la parte mas gruesa de la chaveta. Las aristas de chavetas pueden achaflanarse y las de los chaveteros redondearse, o achaflanarse ren caso de que se crea conveniente. Las dimensiones del achaflanado o redondeado serán fijadas por el fabricante. Para marchas a golpes y con sentido de giro alternativo, pueden utilizarse dos chavetas a 120° para tener un apoyo seguro entres puntos. 125

CALDERERÍA III

TABLA . Chavetas de base cilíndrica

Sin cabeza

Con cabeza

1:100

b 1:100

r

r

t1

t1

s

s

b

D

D

Chaveta Diámetro del eje1 Anchura b x espesor s D Medida nominal

Radio de la base cilíndrica r

Distancia a

Profundidad del chavetero en el cubo t1

mas de 22 a 30

8x3

11

4

D+3

mas de 30 a 38

10 x 3,5

15

5

D + 3,5

mas de 38 a 44

12 x 3,5

19

5

D + 3,5

mas de 44 a 50

14 x 4

22

5

D+4

mas de 50 a 58

16 x 5

25

6

D+5

mas de 58 a 68

18 x 5

29

7

D+5

mas de 68 a 78

20 x 6

34

8

D+6

mas de 78 a 92

24 x 7

39

9

D+7

mas de 92 a 110

28 x 8

46

10

D+8

mas de 110 a 130

32 x 9

55

11

D+9

Mas de 130 a 150

36 x 10

65

13

D + 10

Las chavetas de base cilíndrica llevan una inclinación de 1:100. Las dimensiones indicadas se refiere a la chaveta terminada. El espesor correspondiente a la parte gruesa de la chaveta de base cilíndrica. Las aristas de la chaveta pueden ser achaflanadas y los chaveteros achaflanados o redondeados caso de que se considere conveniente. La dimensiones del achaflanado o redondeado sera fijadas por el fabricante

126

CALDERERÍA III Uniones de arrastre chavetas y lengüetas Chaveta: Es un prisma de acero de sección rectangular y ligeramente cónico en sentido longitudinal. Va alojada a presión a presión dentro de un chavetero, también de sección rectangular y praticado parte en el eje y parte de la pieza que se ha de solidarizar con el eje. Las chavetas se trabajan por sus dos caras Designación de una chaveta forma A de anchura b = 35 mm, altura h = 20 mm y longitud l = 160 mm Chaveta A 35 x 20 x 160 DIN 6886

d

b

DIN 6886

Agujero Chaveta 1:100

h

Forma A l

Eje

Designación de una chaveta forma B, de anchura b = 32 mm, altura h = 18 mm y longitud l = 100 Chaveta B 32 x 18 x 100 DIN 6886 Forma B I

d

h

1:100

b

DIN 6886

Designación de una chaveta, con cabeza de anchura b=16 mm, altura h= 10 mm y longitud l=160 mm Chaveta con cabeza 16 x 10 x 160 DIN 6887 O también: Chaveta de cuña 16 x 10, longitud 160, con talón UNE 17103 30 °

Forma C DIN 6887

1:100 d

h1

l

h

b

b

h

Sección A B A

bD10

bD10 d + t2

d - t1 t1

t2

1:100 d

d B

Tabla N° 1 dimensiones y formas de chavetas ø Nominal d

mas de Hasta

Anchura Altura de la chaveta Profundidad chavetero del eje Profundidad chavetero del cubo Altura de la chaveta DIN 6887

b h t1 t2 h1

10 12 17 22 12 17 22 30 4 5 6 8 4 5 6 7 2,5 3,0 3,5 4,0 1,2 1,7 2,2 2,4 7 8 10 11

127

30 38 10 8 5,0 2,4 12

38 44 12 8 5,0 2,4 12

44 50 14 9 5,5 2,9 14

50 58 58 65 16 18 10 11 6,0 7,0 3,4 3,4 16 18

65 75 20 12 7,5 3,9 20

75 85 22 14 9,0 4,4 22

85 95 25 14 9,0 4,4 22

CALDERERÍA III Lengüetas redondas DIN 6888 y UNE 17101 (tabla 2). Designación de una lengüetas redonda, de anchura b=6 mm y altura h=9 mm. Lengüeta redonda 6 x 9 DIN 6888 O también Chaveta de disco 6 x 9 UNE 17 101

Tabla N° 2 Lengüeta redonda Tipos de ajuste bh12 bh9 3,7 2 5 3 6,5 4 7,5 5 9 6

Diámetro I > 6-8 > 8-10 > 10-12 > 12-17 > 17-22

II > 10-12 > 12-17 > 17-22 > 22-30 > 30-38

d2 10 13 16 19 22

Profundidad t1 t2 2,9 1,0 3,8 1,4 5,0 1,7 5,5 2,2 6,6 2,6

l 9,66 12,65 15,72 18,75 21,63

I Lengüetas redondas para ejes cilíndricos. II Lengüetas redondas para ejes cónicos I

d-t1

d

d+t2

t1

d

2

t2

b

Tabla N° 3 dimensiones, formas y tolerancias de lengüetas Din 6885 Para ø de hasta

Anchura y altura

D 17-22 22-30 30-38 38-44 44-50 50-58 58-65 65-75

bxh 6x6 8x7 10x8 12x8 14x9 16x10 18x11 20x12

Profun didad

Tornillo Lon Tipo de ajuste de gitud Con Con aprieto holgura retención

t1 3,5 4,0 5,0 5,0 5,5 6,0 7,0 7,5

t2 2,2 2,4 2,4 2,4 2,9 3,4 3,4 3,9

t2 2,8 3,3 3,3 3,3 3,8 4,3 4,4 4,9

Avellanado cilindrico

d2 x l2

l3

d3

M3x8 M3x10 M4x10 M5x10 M5x10 M6x17 M6x12

7 8 10 10 10 12 12

5,9 5,9 7,4 9,4 9,4 10,4 10,4

c 2,2 2,2 3 4 5 5 6

Longitudes normalizadas, I = 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 315, 355, 400.

d2

I3

I

h

c

h d3

d

d2

d

128

CALDERERÍA III Lengüeta Son unas piezas prismáticas en forma de segmento cilíndrico, limitado por dos caras planas paralelas (tabla 3). Estas se introducen a presión en un chavetero, practicado en las dos partes que se han de solidarizar, de modo que las caras paralelas de la lengüeta presionen sobre las caras correspondientes del chavetero, pero sin ejercer presión alguna en sentido radial. Es decir, la lengüeta actúa solamente por sus flancos. Designación de una lengüeta de ajuste, forma A, de anchura b = 14 mm, altura h = 9 y longitud l = 50 mm. Lengüeta de ajuste A 14 x 9 x 50 DIN 6885 O también Chaveta plana 14 x 9, UNE 102, longitud 50 Forma A h

b

t1

d

I

d + t2

t2

l

b 2

Forma C

h

h

Forma B

I

I

Forma E

Forma F

h

h

h

Forma D

b

b

b 2

I

I

b

I

b

b

b

b

b

b

Forma G D10

JS9

h

b 4

P9

a

h9

h9

h9

I N9

P9

129

H8

CALDERERÍA III Uniones de arrastres - chavetas y lengüetas Chavetas h

1:100

b

El efecto de atasque de las chavetas depende de la inclinación. (En uniones permanentes es 1:100). La altura de la chaveta se indica siempre en el extremo grueso.

l

La designación normalizada de la chaveta contiene: h

1:100

b

Hoja DIN - forma, ancho x altura x longitud Chaveta DIN 6886 - A 8 x 5 x 30 = Longitud 30 mm = altura 5 mm = ancho 8 mm = chaveta embutida

l b

d + t2

t1

La profundidad del chavetero en el árbol se indica con la cota t1 o con la cota d-t1, la profundidad del chavetero para el cubo con la cota d+t2.

d - t1

t2

1:100

d

Las flechas indican la inclinación y la dirección en que se introduce la chaveta.

h 60°

h

En la chaveta con cabeza (DIN 6887) la altura en la distancia h se mide desde la cabeza. La chaveta debe introducirse hasta ese punto.

h1

h

h2

1:100

b

Lengüetas Las lengüetas de ajusto no tienen inclinación ; en lo demás se asimilan a las chavetas DIN 6886. l

b

Acotación de una lengüeta:

b

h

Lengüeta DIN 6885 - B 4 x 4 x 28 La acotación de la lengüeta redonda adyacente es la siguiente:

l l

b

La acotación de los chaveteros para el árbol y el cubo se efectúa como en la unión con chaveta. d1

130

d1 + t2

t1 d1 - t1

h

d2

= altura 7.5 mm = ancho 5 mm

t2

Lengüeta DIN 6888 - 5 x 7,5

CALDERERÍA III

50

1

13

N8

20

2 x 45° P9

30

1:10

98

3

R

R

5

33,3

25

ø74

ø50

+0,2

0,1

8

34° 24

8 h9

7

N7

4 R

Corte A - B

4

A

4,8+0,2

2

3

N7

1:10

40+0,5

A M20

ø30 h9

1 40 R 2

B

5

48

2

70

3

01

Eje

01

Lengüeta de ajuste forma B

01

Polea en V

Cant.

DIN 6885

Denominación Fecha

Norma

Ø 30 x 350

34 Cr Ni Mo

2

B 8 x 7 x 40

Ck 45

1

Ø 98 x 50

GG - 25

Marca

Medidas

Material

Nombre

Dibujado

04-03-14

M. Diaz

Revisado

21-03-14

D. Perez Luna

Escala

1:1

3

SENATI Plano N°00

POLEA EN V MCM

131

CALDERERÍA III

132

CALDERERÍA III HOJA DE TRABAJO EJERCICIOS 1. Un accionamiento por correa tiene las transmisiones parciales 3:4 y 2:3. calcule la transmisión total.

i2 nE

i1 nA

2. ¿Qué número de revoluciones requiere un motor para alcanzar mediante dos transmisiones parciales de 1:1,5 y 1:2 un número final de revoluciones de 2610 1/min? 3. El número de revoluciones de un motor de 1440 1/min ha de ser transmitido por una transmisión total de 2:5. ¿Qué número final de revoluciones se alcanza?

i2

i1

4. La propulsión de una muela abrasiva ha de efectuarse por medio de una transmisión total de 1:6. Estando dada la primera transmisión parcial de 3:4. ¿Cuál será la segunda transmisión parcial?. 5. Una taladora de montante recibe sus revoluciones de operación por medio de dos transmisiones parciales de 3:1 y 5:3. calcule el número de revoluciones de operaciones cuando el número de revoluciones del motor es de 1250 1/min.

i3 i2 i1

6. El husillo de trabajo de una fresadora recibe su fuerza motriz por medio de las transmisiones parciales de 2:3, 3:4 y 4:5. ¿Cuál es la transmisión total?. disco de pulir

7. ¿Qué número de revoluciones de pulido se alcanza cuando el número de revoluciones motriz de 1440 1/ min. Se altera mediante dos transmisiones parciales de 1:3 y 1,5:4?. 8. Un accionamiento doble por correa tiene con dos transmisiones parciales idénticas una transmisión total de 2,25:1. Calcule las transmisiones parciales.

Ø 160 nE Ø210

i2 1400 1 min

i1 Ø 120

Ø 90

9. Calcule el número inicial de revoluciones de una rueda cuando con una transmisión total de 8:3 el número final de revoluciones de la rueda es de 450 1/min. 10.Conservando la misma transmisión total, se requiere sustituir la transmisión triple de 1:3, 3:4 y 1:1,5 con dos transmisiones parciales idénticas. ¿Cuáles son las transmisiones parciales? 11.Para un accionamiento doble por correa se dan los valores en el dibujo. Calcule el número final de revoluciones en todas las formas posibles.

i1

i2

12.El producto de dos transmisiones parciales es de 3 ¼. Calcule la segunda transmisión parcial cuando la primera trabaja en una relación de 1,5:1. 13.La primera transmisión parcial es de 1:3. la segunda ha de dar por resultado, multiplicada por 3 /4, la transmisión total modificada de 1:8. ¿Cuál era la transmisión parcial inicial? 133

TAREA: CONSTRUCCIÓN DE LA BASE

OPERACIONES: • HABILITAR MATERIAL • TRAZADO • DOBLADO

134

700

600

800

Nº

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Regla graduada y escuadra • Martillo de peña • Rayador, granete y martillo • Soldadura E6011

01 Habilitar material, 02 Trazado 03 Doblado 01 PZA.

02

ÁNGULOS DE ACERO

CANT.

DENOMINACIÓN

DIN 1028

L 50 x 5 x 6000

NORMA / DIMENSIONES

BASE DEL MOLINO INDUSTRIAL

St 37 MATERIAL HT

05

TIEMPO: 8 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

135

ESCALA: 1 : 1 0

OBSERVACIONES HO - 01 HO - 05 HO - 02 HOJA: 1 / 1

REF.

2014

CALDERERÍA III OPERACIONES: HABILITAR MATERIAL, TRAZADO Y DOBLADO Esta operación consiste en construir una estructura que sirve de base para soportar los accesorios y/o partes del molino de grano Se ejecuta cada vez que se desee construir maquinas, equipos que deben ser soportadas sobre una estructura base.

PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Habilitar material. a) Seleccione el perfil angular de alas iguales. b) Enderece el perfil.

Fig. 1

Fig. 2

2º PASO : Trace. a) Trazar el perfil usando escuadra (Fig. 1). b) Aserrar el perfil (Fig. 2).

Fig. 3

OBSERVACIÓN Seleccione la hoja de sierra de 18 dientes/ pulg. para perfil de acero. c) Destajar perfil (Fig.3) Fig. 4

3º PASO : Doblado. a) Aserrar los destajes a doblar. b) Doblar perfil destajado (Fig. 4) c) Verifique con escuadra la junta en ángulo d) Apuntale el perfil de la base y la estructura a fin de prepararlo para realizar la soldadura (Fig. 5)

Fig. 5

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

136

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: DIBUJO TÉCNICO: REPRESENTACIÓN DE ARANDELAS DE APOYO

DIN 125, 1440 DIN 1441

DIN 127

DIN 6798 FORMA A

DIN 9021

DIN 7980

DIN 6798 FORMA J

DIN 6372

DIN 6319 D

DIN 137 FORMA A

DIN 6319 C

DIN 137 FORMA B

DIN 6798 FORMA V

DIN 128

DIN 6797 FORMA A

Arandelas Elásticas

137

DIN 6371

DIN 6797 FORMA J

DIN 6799

DIN 6797 FORMA V

CALDERERÍA III Usando las arandelas Las arandelas como ya se dijo anteriormente aseguran las uniones atornilladas por tensión en vez de por fricción. El sistema se compone de un par de arandelas que tienen unas levas en las caras interiores y unos dientes radiales en las caras exteriores. Como el ángulo “α” de las levas internas es mayor que el ángulo “β” de avance del tornillo, se crea un efecto de cuña en las levas evitando que el tornillo pueda girar y aflojarse Las arandelas son fáciles de usar y eficaces mientras garantizan la seguridad estructural en aplicaciones expuestas a vibraciones y cargas dinámicas. Montaje de las arandelas Las arandelas que se instalan por pares ya van pre-montadas, con un pegamento, con sus caras con levas enfrentadas. Se recomienda lubricar cuando sea posible. Apriete Apriete las arandelas con herramientas normales de acuerdo con las directrices. Las directrices relativas al apriete para tornillos de otros grados, están disponibles a través de su proveedor. Aflojamiento Aflojar una aplicación con las arandelas es tan simple como apretarla. Tenga en cuenta que como la función de bloqueo no se produce por un incremento de la fricción, el par de apriete al aflojar es generalmente menor que al apretar. Por ello no es posible verificar la función de bloqueo midiendo el par de afloje. Re-utilización de las arandelas Las arandelas normalmente se pueden reutilizar. Al igual que con todos los elementos de fijación deberían ser inspeccionadas de desgaste antes de volver a montarse. Asegúrese de que las arandelas vuelven a instalarse correctamente, caras con levas enfrentadas entre sí. Se recomienda lubricar las uniones atornilladas antes de su re-utilización con el fin de minimizar cambios en la fricción. Verificación de la función de bloqueo Al aflojar un tornillo asegurado, compruebe que se produce un deslizamiento entre las caras internas de las levas.

Cuando se cumplan los dos requisitos anteriores, usted habrá verificado la función de bloqueo de las arandelas Después del aflojamiento, deben apreciarse marcas visibles tanto en el elemento de fijación como en la superficie de contacto

138

CALDERERÍA III Materiales y tipos de arandelas Parámetro de aplicación

Arandelas de acero

Arandelas de acero inoxidable (ss)

Arandelas 254 SMO

Arandelas INCONEL/ HASTELLOY C-276

Arandelas INCONEL 718

Tipo de acero

En 1.7182 o equivalente

En 1.4404 o equivalente

En 1.4547 o equivalente

En 2.4819 o equivalente

En 2.4667 o equivalente

Ejemplos de aplicaciones

Aplicaciones de acero

Aplicaciones de acero inoxidable. Entornos sin cloro/ambientes ácidos

Aplicaciones en agua salada, bombas, cloruros intercambiadores de calor, centrales nucleares, plantas desalinizadoras, maquinaria para procesar alimento y equipos medicos

Entornos ácidos industria química evaporadores, maquinaria en alta mar

Aplicaciones con altas temperaturas, turbinas de gas, turbocompresores, incineradoras

Tipos de Arandelas

Diámetro exterior normal

Diámetro exterior normal

Diámetro exterior normal

Diámetro exterior normal

Diámetro exterior normal

Diámetro exterior agrandado

Diámetro exterior agrandado

Diámetro exterior agrandado

Diámetro exterior agrandado

Diámetro exterior agrandado

Endurecimiento rapido

Superficie endurecida

Superficie endurecida

Superficie endurecida

Superficie endurecida

Tratamiento

Dureza de las Arandelas

465HV1

520HV0,05

Resistencia a la corrosión

Mínimo 600 horas en test de niebla salina Según ISO 9227

PREN 27

Grados del tornillo

Hasta 12.9

Rango de Temperatura

De -20°c a 200°c

600HV0,05

520HV0,05

620HV0,05

PREN 45

PREN 68

PREN 29

Hasta A4-80

Hasta A4-80

Hasta A4-80

De -160°c a 500°c

De -160°c a 500°c

De -160°c a 700°c

Hasta A4-80 De -160°c a 500°c

Información sobre uniones con arandelas Agujeros roscados Las arandelas fijan con seguridad el tornillo sobre una superficie. Agujeros avellanados El diámetro exterior de las arandelas está diseñado para los agujeros avellanados según DIN 974, es decir, las arandelas se ajustan bajo la cabeza de un tornillo estándar. Agujeros pasantes En todos los agujeros pasantes se necesitan dos pares de arandelas, uno para asegurar el tornillo y otro para asegurar la tuerca. Antes de empezar a apretar, gire ambas uniones para cerrar las levas internas de los dos pares de arandelas y minimizar los asentamientos. Sujete la tuerca mientras se aprieta el tornillo. Pernos Las arandelas aseguran las tuercas sobre los pernos y eliminan la necesidad de adhesivos. 139

TAREA: CONSTRUCCIÓN DE TEMPLADORES

OPERACIONES: • HABILITAR MATERIAL • ROSCADO

140

Nº

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

• Regla graduada y escuadra • Terraja • Rayador, granete y martillo

01 Habilitar material 02 Roscado 01 PZA.

08 CANT.

TEMPLADOR DENOMINACIÓN

Ø 3/8 x 650 NORMA / DIMENSIONES

CONSTRUCCIÓN DE TEMPLADORES

St 37 MATERIAL HT

OBSERVACIONES

06

TIEMPO: 1 6 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

141

ESCALA: 1 : 1 0

HO - 01 HO - 04 HOJA: 1 / 1

REF.

2014

CALDERERÍA III OPERACIÓN: HABILITAR MATERIAL Y ROSCADO DE TEMPLADORES Esta operación consiste en preparar el eje y hacer una rosca externa sobre un eje chaflanado utilizando una herramienta llamada terraja accionado de forma manual y/o en el torno. Se ejecuta para construir ejes roscados, esparragos, etc. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Habilite material de eje a roscar. a) Determine el diámetro. b) Enderece y trace la varilla. 2° PASO : Roscado. a) Monte el eje en el torno entre plato y punta. b) Cilindre el extremo del eje (Fig. 1). c) Seleccione la terraja a utilizar.

Fig. 1

d) Ajuste la terraja a la abertura correcta, al empezar el roscado. e) Aplique aceite al extremo chaflanado de la pieza, sosteniendo la palanca del porta-terraja en forma perpendicular (Fig. 2). f) Presione con firmeza y empieza a girar la terraja lentamente hasta coger los primeros hilos. Durante la operación también es necesario girar la terraja hacia atrás con frecuencia 1/4 ó 1/2 vuelta, con el fin de partir la viruta.

Fig. 2

14 S.W 16

g) Termine de roscar y ajuste nuevamente la terraja si es necesario. 3º PASO

: Verifique el roscado con el calibre de roscar (Fig. 3) .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

16 hilos x pulgada Fig. 3

142

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: DIBUJO TÉCNICO

Tuerca hexagonal DIN 934 Fig.1

143

Tuerca Ciega DIN 1587 Fig.2

Tuerca Almenada Din 935 Fig.3

CALDERERÍA III

Tuerca de dos agujeros

Tuerca ranurada

Tuerca de agujeros en cruz

Fig. 4 Formas normalizadas de tuercas

d2

e1

30º

d1

Tuerca con muescas

Tuerca de corona

Tuerca de sombrerete

Tuerca cuadrada

S

m

Ejemplo: Tuerca hexagonal DIN 934 d1 6 mm, d2 9 mm, e1 11,05 mm, m 5 mm, s 10 mm, 8 clase de resistencia

Fig. 5 Designación de las tuercas

144

CALDERERÍA III Detalle de tuercas El agujero de la tuerca se avellana interiormente por ambos lados a 120º, hasta el diámetro de la rosca. Las tuercas hexagonales se biselan, generalmente, por ambas caras frontales (Fig. 6). Las tuercas cuadradas no llevan bisel en una cara o en las dos, y se emplean raramente (Fig. 7).

Fig. 6

Tuerca hexagonal DIN 934

Fig. 7

Tuerca cuadrada DIN 935

Las tuercas de corona o almenadas (Figs. 8 y 9) se utilizan para alojar un pasador de seguridad contra el aflojamiento. La Fig. 8 se emplea para representar las tuercas de corona, desde 4 mm (diámetro nominal). La Fig. 9 se utiliza, también, para representar las tuercas de corona desde 12 mm (diámetro nominal).

Fig. 8 Tuerca de corona DIN 935

Fig. 9 Tuerca de corona DIN 935

Las Figs. 10 al 13representan otros tipos de tuercas.

Fig. 13 Tuerca de mariposa

Fig. 10 Hexagonal

Fig. 11

Fig. 12

Cuadrada

Hexagonal con ranuras radianes

145

TAREA: MONTAJE DEL CONJUNTO

OPERACIONES: • EMPERNADO • SOLDAR

146

Nº

ORDEN DE EJECUCIÓN

HERRAMIENTAS / INSTRUMENTOS

01 Empernar 02 Soldar

01 PZA.

01 CANT.

• Regla graduada y escuadra • Llaves de boca • Nivel

MONTAJE DEL CONJUNTO DENOMINACIÓN

St 37 NORMA / DIMENSIONES

MONTAJE DEL MOLINO INDUSTRIAL

MATERIAL HT

07

TIEMPO: 1 6 H r s .

MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

147

ESCALA: 1 : 1 0

OBSERVACIONES - 06 REF. HO HO - 10 HOJA: 1 / 1 2014

CALDERERÍA III OPERACIÓN: EMPERNAR Y SOLDAR Esta operación consiste en el montaje de piezas fabricadas fijandolas por diferentes medios de unión (perno y soldadura) correspondiente a una maquina industrial. Se ejecuta para la construcción de todo tipo de maquinas industriales. PROCESO DE EJECUCIÓN 1º PASO : Empernado a) Determine los diferentes diámetros de los pernos a utilizar

A

b) Hacer coincidir los agujeros de los perfiles montantes.

A

c) Colocar pernos y ajustar con la mano. d) Verificar alineación de piezas del conjunto. e) Ajustar y fijar pernos con llaves de boca 2° PASO : Soldar.

B

a) Apuntalar.

Fig. 1

b) Verificar medidas.

Detalle A

c) Escuadrar.

Detalle B

d) Soldar. e) Limpiar cordones 3º PASO : Verifique montaje. a) Verifique montaje del cuerpo (Fig.1A).

Fig. 1 B

Fig. 1 A

b) Verifique montaje del eje y chumacera (Fig. 1 A). c) Verifique montaje de la tolva de entrada y salida. d) Verifique montaje de la base. e) Verifique montaje de motor (Fig. 1 B y Fig. 2). MECÁNICO DE CONSTRUCCIONES METÁLICAS

Fig. 2

148

CALDERERÍA III CONOCIMIENTOS: DIBUJO TÉCNICO REPRESENTACIÓN DE TORNILLOS DE FIJACIÓN La representación de una rosca tal como es en realidad sería de ejecución laboriosa y delicada. La normalización ha simplificado y unificado la representación de las piezas fileteadas o roscas tal como se indica a continuación. Representación de los ejes roscados d d

1. El cilindro que pasa por las crestas de los filetes se representa con trazo continuo grueso (d) (Fig. 1). Ø núcleo

2. El cilindro del fondo del filete se representa con trazo continuo fino = 0.8 x d (diámetro de núcleo). Limite de rosca

3. El límite del fileteado se representa por un trazo continuo grueso perpendicular al eje 4. El cilindro de fondo de los filetes se representan por trazos continuo fino y 3/4 de círculo.

Fig. 1

Extremos de tornillos r

Los extremos de tornillos se hacen de diferentes formas. Están normalizados, según DIN 78. Habitualmente suele dárseles forma abombada o achaflanada. (Fig. 2).

45º

Fig. 2

Representación de la rosca exterior en corte La línea que indica la terminación de la rosca se representa con línea llena gruesa; a su vez, esta línea limita la longitud de la rosca (24).

M16

En la vista lateral (vista exterior o en corte) el diámetro interior se representa con una línea llena fina, cuya longitud es los 3/4 de esta circunferencia. (Fig. 3) Corte A- A A

A

16

24

65 Fig. 3

149

CALDERERÍA III Representación de ejes roscados agujereados En una vista en corte, el diámetro exterior o nominal (M20) se traza también con líneas llenas gruesas. El diámetro interior se traza con líneas llenas finas. La terminación de la rosca se traza con línea segmentada. En la vista lateral (en vista exterior), el diámetro interior se traza con una línea fina, cuya longitud es también los 3/4 de esta circunferencia (Fig. 4).

7

M 20

33

 10

27

80 Fig. 4

Acotación de roscas -

Paso de rosca (P). Profundidad del diente (h) (Fig. 5). En los perfiles de rosca, debido a sus dimensiones reducidas, no pueden representarse o acotarse con claridad, se procede según el detalle A. (Fig. 6) Detalle A h

P

P h

A

Escala 5: 1 Fig. 5

Fig. 6

Si las dimensiones de las figuras lo permiten, se representan y acotan con los datos siguientes. (Fig. 7). f

d = clase de rosca y diámetro nominal

l

f

= ancho de la ranura

d

= longitud de vástago roscado g

r

l

g = diámetro de la ranura = radios de acuerdo

z

= datos del chaflán

z 

r

 = ángulo de salida de rosca (60º)

Fig. 7

150

CALDERERÍA III Representación de los agujeros roscados pasantes (Fig. 8) 1. El cilindro del fondo de los filetes se representan con trazo continuo fino (D). 2. El cilindro de la cresta de los filetes se representa con trazo continuo grueso (0,8 x D).

D

D

D

3. El cilindro interior se representa con un círculo en trazo continuo fuerte. 4. El cilindro de fondo de los filetes se representan en trazo continuo y 3/4 de círculo. Fig. 8

Rosca Interior en corte: Se representa dos casos: A) Rosca Interior en agujero pasante: El diámetro interior (de la tuerca) se traza con líneas llenas gruesas (Fig. 9). El diámetro exterior o nominal (M12 de la tuerca) se traza con líneas llenas finas. Corte A-

A

A

M 12

En la vista lateral, el diámetro del núcleo se traza con una línea llena gruesa, y el diámetro exterior se representa con una línea llena fina, cuya longitud es los 3/4 de esta circunferencia. El rayado de corte se realiza hasta el diámetro del núcleo.

Fig. 9

A

B) Rosca Interior en agujero ciego o no pasante. 1. El agujero taladrado previo se representa con trazo continuo grueso =0.8 D. 2. El fondo de los filetes roscados se representa con trazo continuo fino e igual al diámetro nominal de la rosca (D). 3. En la vista superior: el agujero taladrado previo se representa con trazo continuo grueso y el cilindro del fondo de los filetes con trazo continuo fino y 3/4 parte del círculo. 4. El fondo de agujero termina en un cono a 120º. 5. El límite del roscado se representa con trazo continuo grueso. 6. En vistas ocultas los filetes se representan con trazo continuo (Fig. 10) Agujero roscado en vista oculta

Agujero taladro previo (0,8 D) Fondo de los filetes

Límite del roscado

Fig. 10

151

Fondo del agujero en cono de 120º

Agujero taladrado

CALDERERÍA III El diámetro exterior o nominal (M 16) se traza con líneas llenas finas. La línea que indica la profundidad de la rosca se traza con línea llena gruesa, hasta el diámetro exterior (M16). M 16

La vista lateral y el rayado de corte son similares al representado en el agujero interior pasante.

Profundidad de rosca

La vista lateral y el rayado de corte son similares al representado en el agujero interior pasante. (Fig. 11)

Profundidad del agujero

Fig. 11

Representación de ejes y agujeros roscados en montaje (Fig. 12) El contorno superior y el rayado de corte se traza, solamente, hasta la línea gruesa que representa la parte del tornillo que va enroscada (Fig. 13). Se observa las líneas llenas finas que representa el diámetro exterior de la tuerca.

En vista

En perspectiva

Representación normalizada

P1

P

l

Fig. 12

l, P P1

es la longitud de la parte enroscada del tornillo en la tuerca. es la profundidad de la rosca en el agujero. es la profundidad del agujero

Fig. 13

Representación de tubos roscados Cuando en un corte se representa un tubo, dentro de un manguito, se dibuja aquél como si estuviera solo y se representa únicamente la rosca de la tuerca, cuando no está oculta por el tornillo UNE 1041 (Fig. 14). Manguito

Tubo Fig. 14

152

CALDERERÍA III Representación de roscas exterior e interior 1. El diámetro exterior de roscas macho se representa con una línea continua gruesa, el diámetro del núcleo con una línea continua fina. El espacio entre la línea gruesa y la fina debe corresponder a la profundidad a la profundidad del filete. Diámetro del núcleo Diámetro exterior x 0,8.

Ø núcleo

Ø exterior

2. Mirando en dirección al extremo del vástago, el diámetro del núcleo aparece como un ¾ de circulo en cualquier posición.

d

3. Los extremos de tornillos se presentan por lo general redondeados o como conos truncados. El radio del redondeado es más o menos igual que el diámetro exterior. El cono truncado se chaflana hasta 45° partiendo del diámetro del núcleo.

45º

d

4. En roscas hembra, a diferencia de las roscas macho, se representa el diámetro del núcleo con una línea continua gruesa y el diámetro exterior con una línea continua fina. Atención: La línea fina queda siempre al lado del material. Se raya hasta la línea gruesa. 5. Todas las líneas de una rosca oculta se dibujan con aristas ocultas. El ¾ de círculo se transforma en un círculo completo en línea de trazos. 6. El final de la rosca es un línea continua gruesa hasta el diámetro exterior. Si las roscas macho se representan en corte, se dibuja el final de la rosca sólo con líneas cortas. 7. Siempre se acota

25

25

18

20

M10

M12

a) El diámetro exterior. El símbolo de rosca se antepone a la cifra de cota. Por ejemplo: M 10, M 18x1,5 ,2”, W 104x1/6, R4”, Tr 20x4, Rd 16x1/8”, S 12x2,2” izquierda (doble rosca). b) La longitud aprovechable de rosca. c) El largo del vástago con extremo o respectivamente la profundidad de la perforación sin avellanado. El avellanado y el chaflán interior abarcan un ángulo de 120° y no se acotan. 153

CALDERERÍA III

Fig. 15

Fig. 16

Fig. 17

Fig. 18

Fig. 19

Fig. 20

Sentido de dirección del filete (Fig. 21) El filete puede tener dos sentidos de dirección. Mirando el tornillo en posición vertical: El filete asciende de izquierda a derecha

el filete asciende de derecha a izquierda

Rosca Derecha

Rosca Izquierda Fig. 21

154

 Exterior

 Flanco

Fondo o Raiz

 Nucleo

Cresta

CALDERERÍA III Designaciones de la rosca Clase de rosca

Símbolo que se coloca delante de la medida

Medidas nominales de la rosca a acotar

Ejemplo de acotación

Métrica

M

Diámetro exterior de la rosca en mm

M 60

Métrica fina

M

Diámetro exterior de la rosca y paso en en mm.

M 105 x 4

Whitworth

W

Diámetro exterior de la rosca en pulgadas.

2“

Whitworth fina

W

Diámetro exterior de la rosca en mm y el paso en pulgadas.

W 64 x 1 “ 8

Whitworth gas

R

Diámetro interior del tubo nominal en pulgadas.

R4”

Trapecial

Tr

Diámetro exterior de la rosca y paso en mm.

Tr 48 x 8

Redonda

Rd

Diámetro exterior de la rosca en mm y paso en pulgadas.

Rd 40 x 1 “ 8

S

Diámetro exterior de la rosca en mm y paso en mm.

S 70 x 10

Diente de sierra

Sellers

NC

Fina

NS

244 a 247 516 a 521

239 y 240 259 103, 378 y 3801 405 513, 514 y 515

1“ - 6 - NC 2

1

1“ - 12 - NF 2

1

5“ - 18 - NS 8

NF

Especial

13 h 1

11

1 Basta

Norma DIN

Datos complementarios para roscar a izquierda, de varias entradas, a estanca

Variante de la rosca

Válido para roscas

Colocar detrás de la denominación normal

Estanca

Métrica, Whitworh, gas y Sellers

Estanca

Izquierda

Todas

Izq.

Varias entradas

Todas

(... Entr.)

Izquierda y varias entradas

Todas

(... Entr.)

Ejemplo de acotación R2 estanca

M60 izq.

Tr 48x16 (2 ent.)

Tr 48x16 izq(2 ent.)

155

CALDERERÍA III Resistencia de los tornillos Designación de los tipos de resistencia

Tornillo hexagonal y con hexágono interior desde 5 mm  con tipos de resistencia desde 6,6. Prisioneros desde 5 mm  con resistencia desde el tipo 8,8 tienen que designarse con el símbolo del tipo de resistencia y con el del fabricante

Tipos de resistencia para tornillos Resist. Fluen- AlarSímbolo de los a la trac. cia gam. tipos de resist. s s s 2 2 N/mm N/mm % antes ahora 4A 3,6 290 195 25 4D

4,6

390

235

25

4S

4,8

390

315

14

5D

5,6

490

295

20

5S

5,8

490

390

10

6D

6,6

590

355

16

6S

6,8

590

470

8

6G

6,9

590

530

12

8G

8,8

780

630

12

10K

10,9

980

885

9

12K

12,9

1180

1060

8

--

14,9

1370

1235

7

Marca del fabric.

Marca del fabric.

Marca del fabric.

En vez del símbolo característico pueden emplearse los siguientes signos en caso de falta de sitio.

Tipos de resistencia

5,6

8,8

10,9

Rojo

Azul

12,9

Signo Color de la etiqueta Hasta 5,6 en los paquetes se recomide tornillos enda verde

Pardo Amarillo

Ejecuciones m mg g m (media)

mg (semibasta)

Flancos rosca en tornillos y tuercas Núcleo de rosca en tornillos Superficie de apoyo y vástagos

25º

25º

Bombeos y superficies de llaves

100

Superficie

Núcleo de rosca en tuercas Diámetro exterior de rosca en tornillos Otras superficies

14,9

Arbitrario

g (basta) 40

Arbitrario Arbitrario

25

Los tornillos con rosca a la izquierda desde M5 tienen que señalarse con L. 156

CALDERERÍA III Ejemple de la designación de los tornillos

Tornillo hexagonal M 12 X 50 DIN 931 -m 5,6 Forma

Rosca Longitud

Ejecución

Media semibasta basta

Característica de resistencia Resist. a tracción Límite de fluencia

Reglas de proporción para representar tornillos 1. En la representación de un tornillo hexagonal se presenta la medida entre aristas (e) en vista de frente y en vista superior. La medida entre caras (s) se presenta en vista lateral. El chaflanado se simplifica con línea curva y es el resultado de la medida entre aristas (3/4e, 1/2e) (Fig. 22). e = s . 1,155 s = e . 0,866 2. A diferencia de las cabezas, las tuercas se representan con dos chaflanados. Chaflanado se conservan los ángulos bruscos sólo en la vista lateral (Fig. 23). 3. En la representación simplificada no se dibuja el chaflanado ni los extremos redondeados Fig. 24. k = 0,7 . d (altura de la cabeza) m = 0,8 . d (altura de la tuerca) d = diámetro exterior de la rosca. e = medidas entre aristas s = medida entre caras de la tuerca.

e/2

Fig. 23

k

Largo de aceite

m

3/ 4

30º

r

s

e

3/4 e

e Fig. 22

Fig. 24

157

CALDERERÍA III 4. Tornillos, tuercas y arandelas no se representan en corte. Si en la representación coincide la rosca interior con la rosca exterior, sólo se dibuja la rosca exterior (Fig. 25).

Fig. 25

Uniones con tornillos Los tornillos y tuercas sirven para unir piezas como en la Fig. 26, o unir piezas en donde una esta sujetada y roscada (hembra) en un agujero no pasante (rosca ciega) (Fig. 27).

Arandela (chaflanada)

Tuerca hexagonal

Rosca del tornillo

Pieza 1

Cuerpo del tornillo

Pieza 2

Cabeza hexagonal del tornillo

Fig. 26

Fig. 27 va

En las Figs. 28, 29 y 30, se ilustran las uniones por: tornillos con cabeza y tuerca, tornillo con cabeza y espárrago, respectivamente.

b

t v1

Fig. 29 a

b

u b Fig. 28

b1

L

t

158

Fig. 30

CALDERERÍA III Terminología de roscas de tornillo

M12

M12

Los tornillos están normalizados según la norma DIN por su forma.

30

30

Tornillo hexagonal M12 x 30 DIN 933

M12

M12

Tornillo hexagonal M12 x 30 To DIN 931 - 4.6

25

25

Tornillo hexagonal B6) M12 x30 DIN 564 - 5S

4

Tornillo hexagonal M12 x 25 Mu DIN 601

A

B

M6

M24

22

M 12

15

25

Tornillo cuadrado M 12 x 25 DIN 479-5.6. A. Espiga roscada B. Tornillo vástago DIN 914

4

 27

10

M 18

48

42 4,5

Tornillo cilíndrico M 18 x 48 DIN 84.4,8

159

Espárrago con estría - DIN 864

CALDERERÍA III Ø20  32

4

4

42

48

42

60

32

35

10

4,5

4

 27

M12

8

M 18

M 18

Tornillo avellanado A M 18 x 60 DIN 7987 Tornillo redondo M 18 x 48 DIN 86 Tornillo cilíndrico con exágono interior M12 x35 DIN 912 - 8G

90º  32

8 4

M 18

4

 32

1,5 x 45

40

62

42

60

Tornillo avellanado A M 18 x 60 DIN 7987 Tornillo Gota de Sebo avellanado M 18 x 62 DIN 91

160

CALDERERÍA III

22

M12

M12

Tornillo con cabeza hexagonal. Entre las variadas formas existentes se muestran los siguientes tornillos normalizados

1,5 x 45

30

25 35 Tornillo hexagonal M12 x 30 To DIN 931 - 4.6 Tornillo hexagonal M12 x 30 S DIN 835 - 4.6 Designación de un tornillo de cabeza hexagonal con rosca; datos: d = M12, longitud l = 35 mm y la clase de resistencia 8.8 con agujero para pasador.

120º

18

11

M12

17

30

1,5 x 45

42

50

Tornillo hexagonal A6) M12 x30 DIN 561 - 5S

M 20

 20k6

M 18

27

85

Tornillo hexagonal de ajuste M20 k6 x85 DIN 610 - m5D 16.2 Tornillo cilíndricos con hexágono interior (Allen). Se emplean para sitios angostos o cuando se desea que la cabeza quede oculta. Designación de un tornillo cilíndrico con hexágono interior, con rosca d = M 18, de longitud l = 50 mm y clase de resistencia 8.8. DIN 912

161

CALDERERÍA III Ejemplo de Resistencia de los tornillos y tuercas

La fuerza de tensión previa no debe provocar en el material ningún alargamiento residual. El vástago del tornillo no debe, pues, solicitarse por encima de su límite de fluencia. Si se sobrepasa la resistencia a la tracción por encima del límite de seguridad (límite 8.8 8 de rotura) se produce la rotura. Los valores de la resistencia del límite de fluencia Re o del límite de alargamiento Rpo,2 y de la Tornillo Tuerca resistencia a tracción Rm para los tornillos Indicación de la resistencia Fig. 31 de aceros no aleados o de la aleación pobres según la Norma DIN 267 se indican 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 8.8 10.9 por medio de dos números que, en general, están separados por un punto.

12.9

Ejemplo de designación: clase de resistencia 8.8 (Fig. 31) 2

El primer número de la centésima de la resistencia a la tracción en N/mm . por lo tanto, el primer número, multiplicado por 100 nos da la resistencia a la tracción del material de que está hecho el tornillo: Rm 8.100 N/mm2 = 800 N/mm2. Si se multiplica por 10 el producto de ambos números se obtiene el límite de fluencia (o el límite 0,2 del alargamiento). Ejemplo: 8:8 R po,2 = 8. 8 . 10 N/mm2 = 640 N/mm2 En total, las Normas DIN reconocen nueve parejas de números. Estas parejas de números se denominan “clases de resistencia”. Son las siguientes: Eligiendo una clase de resistencia mayor, para una fuerza de tensión previa Fv dada, la sección del tornillo puede ser menor. De esta manera, el empleo de tornillos de mayor resistencia ahorra espacio, material y costes, aunque los tornillos, en así, sean más caros. La resistencia de la tuerca a de corresponderse con la resistencia a la tracción del tornillo empleado: por esa razón, los grados de resistencia son los mismos que para los tornillos. La resistencia a la tracción se indica también por su centésima parte. Ejemplo: Tornillo 6.8, tuerca correspondiente de índice 6 por lo tanto: resistencia a la 2 tracción 600 N/mm 162

CALDERERÍA III Ejemplos de dibujos de piezas con roscas Dibujar un bulón con rosca M36 (núcleo ø 30 mm) respetanto las reglas de acotado en representación e roscas exteriores Acotar el dibujo. Diámetro de cabeza entre caras s Longitud total Largo de espiga Rosca útil

55 mm 45 mm 95 mm 75 mm 50 mm 75

55

45

M 36

50

95

Dibujar un bulón con rosca M42 (núcleo ø 36 mm) respetando las reglas de representación de roscas exterior. Acotar el dibujo. Diámetro de cabeza entre caras s Longitud total Largo de espiga Rosca útil

65 mm 55 mm 90 mm 70 mm 50 mm 90

65

70

55

M 42

50

163

CALDERERÍA III HOJA DE TRABAJO 1. ¿Como se representan los ejes y agujeros segun DIN 78?

2. ¿Como se designa la rosca Métrica corriente y fina?

3. ¿Como se designa la rosca Trapecial de dos entradas?

4. ¿Como se designa la rosca Americana Sellers corriente y fina?

5. ¿Como se designa la rosca Whitworth para tubo?

6. ¿En que se diferencia la rosca Métrica de la Whitworth?

7. ¿Como se designa los tornillos hexagonales?

8. ¿Como se designan los tornillos de cabeza cilíndrica y cuadrada?

9. ¿Como se designan los tornillos de cabeza cónicas y cilíndricas?

10 ¿Qué fuerzas actúan en la unión por tornillo M40 x 60 DIN 601 - 5.6?

11. ¿Cómo se designan los tornillos según la norma DIN?

12. ¿Cómo se designan las tuercas según la norma DIN?

164

CALDERERÍA III HOJA DE TRABAJO 1.- Representar y acotar los órganos roscados según normas.

Nombre

Representación e indicación de los tipos de rosca

Perfil y ángulos de los filos

W ½”

55° Whitworth Normal ½” 8 hilos/pulg. 60° Métrica Ø12 60° Métrica fina Ø12, 1mm paso 60° Americana corriente Ø ½”, 13 hilos/pulg. 60° Americana fina Ø ½”, 20 hilos/pulg. P

30°

Trapezoidal

Ø 42 mm P Cuadrada

Ø 1” 5 hilos/pulg.

30°

P

Dientes de sierra Ø 60, 8mm paso

165

CALDERERÍA III

2.- Representar los siguientes elementos roscantes como órganos de unión según las normas indicadas.

166

CALDERERÍA III

BIBLIOGRAFÍA

G.T.Z.

Tecnología de los Metales

G.T.Z.

Tabla de la Industria Metalúrgica

G.T.Z.

Matemática Aplicada a la Metal Mecánica

CULTURAL

Manual de Mecánica de Taller

G.T.Z

Dibujo Técnico Metal I - II

A. ROVIRA

Proyectar es Fácil / Mecánica Electrotecnia de Potencia

CEAC

Tecnología del Taller Mecánico II

BRUÑO

Técnicas de Expresión Gráfica 1.2

G.T.Z.

Tabla de las Indusria Metalurgica

167

PROPIEDAD INTELECTUAL DEL SENATI PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN Y VENTA SIN LA AUTORIZACIÓN CORRESPONDIENTE

AÑO DE EDICIÓN 2014

168