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Mecánica Industrial ESCUELA MEXICANA DE ELECTRICIDAD MR

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UNIDAD 1 FUNDAMENTOS DE FÍSICA. 1.1 Cinemática de partículas. 1.2 Estática. 1.3 Cinemática. 1.4 Dinámica. 1.5 Movimiento. 1.6 Movimiento rectilíneo de partículas. 1.7 Posición. 1.8 Desplazamiento. 1.9 Velocidad. 1.10 Aceleración. 1.11 Movimiento rectilíneo uniforme. 1.12 Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. 1.13 Movimiento curvilíneo de partículas. 1.14 Fuerza. 1.15 Fuerza, masa y peso. 1.16 Relación trabajo-energía. 1.17 Trabajo. 1.18 Potencia. 1.19 Definición de energía y su relación con el trabajo. 1.20 Energía potencial. 1.21 Energía cinética. 1.22 Conservación de la energía. 1.23 Impulso. 1.24 Cantidad de movimiento. 1.25 Momento angular.

UNIDAD 2 MANTENIMIENTO2.1 Mantenimiento. 2.2 Elementos del mantenimiento. 2.3 El proceso de la inspección. 2.4 Las fuerzas que desgastan.

3.1 El acero. 3.2 Formación del acero, diagrama hierro –carbono. 3.3 Elementos aleantes del acero. 3.4 Tratamientos del acero. 3.5 Clasificación de los aceros. 3.6 Ensayos mecánicos del acero. 3.7 El aluminio. 3.8 Corrosión. 3.9 Elección del material. 3.10 Concepción de la pieza.3.11 Inhibidores de la corrosión.3.12 Galvanismo anódico ó protección catódica.3.13 Galvanoplastia.3.14 Aplicación de inhibidores asociados a una película de fijación.

UNIDAD 3 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

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UNIDAD 4 OXIDACIÓN – CORROSIÓN.4.1 ¿Qué es oxidación? 4.2 ¿Qué es corrosión? 4.3 Tipos de corrosión. 4.4 Protección contra la corrosión. 4.5 Inhibidores de la corrosión.

UNIDAD 5 ELEMENTOS DE MÁQUINAS5.1 Mecanismos y máquinas. 5.2 Conceptos fundamentales de cinemática. 5.3 Levas. 5.4 Partes integrantes de un árbol de levas. 5.5 Engranes. 5.6 Tipos de engranes. 5.7 Ventajas del uso de engranes helicoidales. 5.8 Desventajas de engranes helicoidales. 5.9 Tipos de engranes.

6.1 ¿Qué es la Metrología? 6.2 Campo de aplicación de la Metrología geométrica. 6.3 Clasificación de instrumentos y aparatos de medición. 6.4 Cálculo de errores en el proceso de medición. 6.5 Los errores en el proceso de medición. 6.6 Errores del aparato. 6.7 Errores del operador. 6.8 Errores por el medio ambiente. 6.9 Sistemas de unidades.

5.10 Proceso de fabricación.5.11 Tratamientos.5.12 Lubricación.5.13 Inspección.5.14 Consideraciones de diseño.5.15 Nomenclatura.5.16 Rueda dentada y trinquete.5.17 Trasmisión por correa y cadena.5.18 Poleas dentadas.5.19 Rodamientos.5.20 Tipos de rodamientos.5.21 Principios para la selección y la aplicación de los rodamientos.5.22 Terminología de los rodamientos.5.23 Selección del tamaño del rodamiento5.24 Capacidad de carga y vida - cargas dinámicas5.25 Capacidad de carga y vida nominal - cargas estáticas.5.26 Selección del tamaño del rodamiento utilizando las fórmulas de la vida - vida nominal

UNIDAD 6 METROLOGIA

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6.15 Los principales errores en los calibradores vernier.6.16 Micrómetro.6.17 Principio de funcionamiento o de operación.6.18 Partes del micrómetro.6.19 Verificación de ángulos (Goniómetro)

UNIDAD 7 HERRAMIENTAS QUE PROPORCIONAN UN MOMENTO DE TORSIÓN. 7.1 Definición. 7.2 ¿Qué es torque? 7.3 Tipos de torquímetros. 7.4 ¿Qué pasa cuando la escala no coincide con las unidades? 7.5 Multiplicadores de torque. 7.6 ¿Por qué utilizar un multiplicador de torque?

UNIDAD 8 SOLDADURA ELÉCTRICA POR ARCO. 8.1 Introducción. 8.2 Colocación e instalación. 8.3 Preparación de la máscara de soldadura. 8.4 Tipo de electrodo. 8.5 Puesta en marcha de la práctica de soldadura. 8.6 Tipos de empalmes y posiciones de soldadura. 8.7 Técnicas de soldadura. 8.8 Precauciones generales.

6.10 Calibrador vernier. 6.11 Partes del calibrador vernier. 6.12 El principio del funcionamiento del vernier. 6.13 Fórmula para legibilidad o resolución del instrumento. 6.14 Graduaciones de la escala vernier.

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UNIDAD UNO FUNDAMENTOS DE FÍSICA

¿Qué es mecanismo? Se llama mecanismo a un conjunto de elementos rígidos, móviles unos con respecto de otros, unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones, llamadas pares cinemáticas (pernos, uniones de contacto, pasadores, etc.), cuyo propósito es la transmisión de movimientos y fuerzas.

¿Qué es máquina? Una máquina se puede definir como un conjunto de piezas (órganos o elementos) móviles y no móviles, que por efecto de sus enlaces son capaces de transformar la energía

Imagen 1.1.- Manipulador

1.1 Cinemática de partículas. Se denomina partícula a un cuerpo dotado de masa y del que se hace abstracción del tamaño y de la forma, pudiéndose considerar como un punto (geometría).

1.2 Estática. Parte de la mecánica que estudia las condiciones de equilibrio de un sólido.

1.3 Cinemática La cinemática es la parte de la mecánica clásica que estudia el movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen limitándose, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo. En consecuencia, los conceptos básicos de la cinemática son el tiempo, conjunto de todos los instantes posibles y el espacio, conjunto de todas las posiciones posibles.

1.4 Dinámica. La dinámica es la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación a las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema.

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1.5 Movimiento. En mecánica el movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos de un sistema o conjunto, en el espacio con respecto a ellos mismos o con arreglo a otro cuerpo que sirve de referencia. Todo cuerpo en movimiento describe una trayectoria.

1.6 Movimiento rectilíneo de partículas. Cambio de posición que experimentan las partículas en forma recta. La cinemática en este movimiento se caracteriza por especificar, en un momento determinado, la posición, velocidad y aceleración de la partícula.

1.7 Posición. Se llama posición a un punto del espacio físico o un espacio abstracto a partir del cual es posible conocer donde se encuentra geométricamente un objeto en un instante dado. En física se suele representar mediante:

La ubicación, dada por el vector R La orientación, dada por un número adicional de coordenadas. Se necesita un sistema de coordenadas

Más en general para un sistema físico o de otro tipo se usa el término posición para referirse al estado físico o situación distinguible que exhibe el sistema.

1.8 Desplazamiento. Desplazamiento, en mecánica es la longitud de la trayectoria comprendida entre la posición inicial y la posición final de un punto material.

1.9 Velocidad. Se define como la rapidez con la que se cambia a disposición móvil. Esta magnitud expresa la variación de posición de un objeto en función de la distancia recorrida en la unidad de tiempo. Se suele representar por la letra V. La velocidad puede distinguirse según el lapso considerado, por lo cual se hace referencia a la velocidad instantánea, la velocidad promedio, etcétera.

𝒗 =𝒅

𝒕De donde: v= Velocidad (m/s; ft/s) d= Distancia (m; ft) t= Tiempo (s)

Adicionalmente también se toma en cuenta la dirección y el sentido del desplazamiento, por lo cual la velocidad se expresa como una magnitud vectorial.

1.10 Aceleración. Cuando la partícula tiene un incremento de velocidad durante un intervalo de tiempo. Se calcula con la siguiente ecuación.

𝒂 =∆𝒗

𝐭 𝒂 =

𝒗𝟐 − 𝒗𝟏

𝐭En dónde:

a= Aceleración (m/s2; ft/s2) v= Velocidad (m; ft) t= Tiempo (s)

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1.11 Movimiento rectilíneo uniforme. Un movimiento es rectilíneo cuando describe una trayectoria recta uniforme y su velocidad es constante en el tiempo, es decir, su aceleración es nula.

1.12 Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) o movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV) es cuando un móvil se desplaza sobre una recta con aceleración constante. Esto implica que en cualquier intervalo de tiempo, la aceleración del móvil tendrá siempre el mismo valor. Por ejemplo la caída libre de un móvil, con aceleración de la gravedad constante.

1.13 Movimiento curvilíneo de partículas. Ocurre cuando una partícula se mueve describiendo una trayectoria curva.

1.14 Fuerza. Fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o de producir una deformación.

1.15 Fuerza, Masa y Peso. El peso y la masa de los cuerpos son conceptos diferentes aunque estrechamente relacionados.

La masa es una propiedad de la materia constante para cada cuerpo. El peso es la fuerza con que un cuerpo es atraído por la Tierra.

La masa es la medida de cuánta materia hay en un objeto; el peso es una medida de qué tanta fuerza ejerce la gravedad sobre ese objeto. Su propia masa es la misma no importa si está en la tierra, en la luna, o flotando en el espacio porque la cantidad de materia de que usted está hecho no cambia. Se denominan Leyes de Newton a tres leyes concernientes al movimiento de los cuerpos.

1ª Ley de Newton o Ley de la Inercia.

Un cuerpo permanecerá en un estado de reposo o de movimiento uniforme, a menos de que una fuerza externa actúe sobre él. Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cuál sea el observador que describa el movimiento.

La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.

2a Ley de Newton.

Siempre que una fuerza actúe sobre un cuerpo produce una aceleración en la dirección de la fuerza que es directamente proporcional a la fuerza pero inversamente proporcional a la masa.

La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

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𝑭 = 𝒎 ∙ 𝒂

De donde: F= Fuerza (N, Lb) m= Masa (Kg, Slugg) a= Aceleración (m/s2, ft/s2)

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,

𝟏𝑲𝒈𝒎

𝒔𝟐= 𝟏𝑵

La expresión de la segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = ma.

3a Ley de Newton.

La tercera ley de Newton enuncia que a toda acción hay una reacción de igual magnitud pero en sentido contrario

𝑭𝑨𝑩 = −𝑭𝑩𝑨

Tal como comentamos en el principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsamos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.

Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tengan el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre sí, puesto que actúan sobre cuerpos distintos.

Aplicaciones de las Leyes de Newton.

Cuando aplicamos las leyes de Newton a un cuerpo, sólo estamos interesados en aquellas fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo.

Ejemplo se tiene un peso W suspendido del techo por una cuerda de masa despreciable. Las fuerzas que actúan sobre el peso son la gravedad, W y la fuerza ejercida por la cadena, T. Las fuerzas que actúan sobre la cuerda son la fuerza ejercida por el peso, T’ y la fuerza ejercida por el techo.

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Imagen 2.1.- Aplicación de leyes de Newton

1.16 Relación trabajo-energía. Se llama trabajo a la energía usada para deformar un cuerpo o en general, alterar la energía de cualquier sistema físico. El concepto de trabajo está ligado íntimamente al concepto de energía y ambas magnitudes se miden en la misma unidad, el Joule. Esta relación puede verse en el hecho que, del mismo modo que existen distintas definiciones de energía para la mecánica y la termodinámica, también existen distintas definiciones de trabajo en cada rama de la física. Es una magnitud de gran importancia para establecer nexos entre las distintas ramas de la física.

1.17 Trabajo. Para que exista trabajo debe aplicarse una fuerza mecánica a lo largo de una cierta trayectoria. En términos físicos, el trabajo W se define como el producto escalar de la fuerza aplicada por la distancia recorrida, es decir, fuerza necesaria para desplazar un cuerpo a lo largo de una distancia. Se calcula con la siguiente ecuación:

𝑻 = 𝑭 ∙ 𝒅

De donde: T= Trabajo (N-m, J, Lb-ft) F= Fuerza (N, Lb) d= Distancia (m, ft)

Cuando la aplicación de la fuerza no es totalmente perpendicular u horizontal, se descompone la fuerza en función de la cantidad de grados que se encuentre del eje x o y, para estos casos se utiliza la siguiente fórmula:

𝑻 = 𝑭 ∙ 𝒅 𝐜𝐨𝐬 𝜽

En donde la separación en grados corresponde a ϴ.

1.18 Potencia. Potencia es la cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo. Esto es equivalente a la velocidad de cambio de energía en un sistema o al tiempo empleado en realizar un trabajo, según queda definido por:

𝑷 =𝑻

𝒕P =Potencia. (

𝐽

𝑠,

𝐿𝑏∙𝑓𝑡

𝑠, 𝑊, 𝐾𝑤, 𝐻𝑝, 𝐶𝑣)

T= Trabajo o Energía total (J, Lb-ft) t= Tiempo (s)

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1.19 Definición de energía y su relación con el trabajo. Llamamos energía a la capacidad de trabajo que tiene un cuerpo o sistemas de cuerpos. Por ejemplo: La energía no puede ser creada, ni consumida, ni destruida.

1.20 Energía potencial. La energía potencial es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo, dependiendo de la configuración que tengan en un sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí. Puede pensarse como la energía almacenada en un sistema o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A. La energía potencial se denomina con la letra “U” y se calcula mediante la siguiente fórmula:

𝑼 = 𝒎𝒈𝒉 En donde:

U= Energía potencia (J, Lb-ft) m= Masa (kg, slugg) g= Gravedad (9.81m/s2 ; 32 ft/s2 ) h= Altura (m, ft)

1.21 Energía cinética. La energía cinética es energía que un objeto posee debido a su movimiento. Cuando un cuerpo está en movimiento posee energía cinética ya que al chocar contra otro puede moverlo y por lo tanto producir un trabajo.

Para que un cuerpo adquiera energía cinética o de movimiento, es necesario aplicarle una fuerza. Cuanto mayor sea el tiempo que esté actuando dicha fuerza, mayor será la velocidad del cuerpo y por lo tanto, su energía cinética será también mayor. Cuando un objeto se levanta desde una superficie se le aplica una fuerza vertical. Al actuar esa fuerza a lo largo de una distancia, se transfiere energía al objeto. La energía cinética se denomina con la letra “K” y se estudia con la siguiente ecuación:

𝑲 =𝟏

𝟐𝒎𝒗𝟐

En donde:

K= Energía cinética (J, Lb-ft) m= Masa (Kg, slug) v= Velocidad (m/s, Ft/s)

1.22 Conservación de la energía. La ley de conservación de la energía establece que el valor de la energía de un sistema aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo. La conservación de la energía de un sistema está ligada al hecho de que las ecuaciones de evolución sean independientes del instante considerado. Es decir, el hecho de que en su evolución temporal de un sistema todos los instantes de tiempo sean equivalentes, hace que las magnitudes del mismo varíen coordinadamente de tal manera que cierta magnitud llamada energía permanezca constante. Sistema mecánico en el cual se conserva la energía, para choque perfectamente elástico y ausencia de rozamiento.

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1.23 Impulso. Un impulso cambia el momento lineal de un objeto y tiene las mismas unidades y dimensiones que el momento lineal. Las unidades del impulso en el Sistema Internacional son kg-m/s.

En presencia de una fuerza constante el impulso se suele escribir con la fórmula:

I=F•Δt

De donde:

I= impulso (𝐾𝑔∙𝑚

𝑠;

𝐿𝑏∙𝑓𝑡

𝑠)

F= fuerza (N, Lb) Δt= es el intervalo de tiempo en el que se aplica la (F) fuerza (s).

1.24 Cantidad de movimiento. La cantidad de movimiento, momento lineal, ímpetu o momentum es una magnitud vectorial, cuya unidad en S son los (kg m/s) , se define como el producto de la masa del cuerpo por su velocidad en un instante determinado.

𝒑 = 𝒎 ∙ 𝒗

De donde:

p= Momento lineal, ímpetu o momentum (𝐾𝑔∙𝑚

𝑠;

𝐿𝑏∙𝑓𝑡

𝑠)

m= Masa (kg, lb) v= Velocidad (m/s. ft/s)

1.25 Momento angular. El momento angular de una partícula o masa puntual con respecto a un punto O del espacio se define como el momento de su cantidad de movimiento P con respecto a ese punto). Frecuentemente se lo designa con el símbolo L:

𝑳 = 𝒓 ∙ 𝒑 = 𝒓 ∙ 𝒎𝒗 De donde: L= Momento angular r= Vector de posición p= Momento lineal m= Masa v= Velocidad

En ausencia de momentos de fuerzas externos, el momento angular de un conjunto de partículas, de objetos o de cuerpos rígidos se conserva.

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UNIDAD DOS MANTENIMIENTO

2.1 Mantenimiento. Se define el mantenimiento como: todas las acciones que tienen como objetivo mantener un artículo o restaurarlo a un estado en el cual pueda llevar a cabo alguna función requerida. Estas acciones incluyen la combinación de las acciones técnicas y administrativas correspondientes.

El mantenimiento se puede dividir de la siguiente manera:

2.2 Elementos del mantenimiento. El mantenimiento de una máquina está compuesto por tres elementos: Inspección, Mantenimiento Preventivo, Reparaciones y Alteraciones. Cada uno de estos elementos está íntimamente ligado o influenciado por el otro. A pesar de que en este manual trataremos solamente de la inspección, creemos conveniente discutir los otros elementos con objeto de poder realizarse la correlación respectiva.

Inspecciones. Inspección significa llegar a una determinación en lo que se refiere a la correcta operación de una máquina en general, por medios visuales. La inspección de rutina es aquella que se lleva a cabo a intervalos diferentes o en períodos pre-determinados. Por otra parte, la inspección en el sitio (spot) es la que se realiza cuando se descubre un defecto obvio o aparente o cuando se escucha un ruido anormal. Algunos mecánicos de mucha experiencia pueden diagnosticar correctamente un defecto tan solo escuchando un sonido anormal, pero éste no es un procedimiento recomendable. El tipo de inspección que vamos a tratar nosotros es el de inspección de rutina. Los intervalos de tiempo entre las inspecciones de esta clase varían con el tipo de componentes implicados. Cuando se va a establecer dichos intervalos de tiempo sería una buena idea la de consultar previamente las instrucciones de servicio emitidas por el fabricante. La información contenida en este manual no indica cuándo se debe realizar la inspección si no solamente qué es lo que se debe inspeccionar y dónde se deben buscar posibles defectos.

Mantenimiento Preventivo. Este elemento es una combinación entre la inspección y reparaciones menores. Es una operación de preservación. La mejor manera de explicar la definición del mantenimiento preventivo es la acción correctiva tomada antes de que sea necesaria una reparación. Desde un punto de vista práctico sabemos nosotros que esto es también simplemente teórico; a pesar de todos nuestros esfuerzos, los componentes, de una máquina se desgastan, por lo tanto tarde o temprano será necesario efectuar una reparación. Si se siguen las reglas del mantenimiento preventivo es posible evitar muchos tipos de defectos que convierten a la máquina en no funcional y evitar también costosas operaciones de reparación.

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Reparación y Alteraciones. Se puede decir que las reparaciones se dividen en dos: Las que son necesarias cuando falla un componente que ha estado sujeto a esfuerzos excesivos, o aquellas que se hacen necesarias debido a los efectos del desgaste normal. En este último caso la palabra "reparación" (overhaul) es frecuentemente usada para describir este tipo de compostura. Por lo general una reparación implica el reemplazo de una pieza dañada con material nuevo. En un "overhaul" aunque no se trate de excluir el reemplazo de piezas dañadas, se implica corrientemente la limpieza, inspección y renovación de ciertas unidades de un componente. En este caso podría ser que el componente esté excesivamente desgastado pero no dañado.

Una alteración es una operación en la que se combinan los elementos de una reparación y de un "overhaul". Para los propósitos de este manual, consideraremos a la alteración como necesaria para corregir un mal funcionamiento incipiente o defecto de la máquina o de algunos de sus componentes.

2.3 El proceso de la inspección.

El hábito de la Inspección. Este hábito de inspección es muy provechoso y debería ser cultivado. Una forma fácil de adquirirlo es la de realizar las inspecciones que preceden al vuelo de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Más aun a intervalos regulares se puede llevar a cabo una inspección más detallada, empleando siempre las recomendaciones del fabricante, o en su defecto, este manual.

El objeto principal es que Ud. deberá: fomentar el desarrollo de un sistema de inspección que cubra a la máquina en forma completa y una vez que sea adoptado no debería Ud. apartarse de dicho sistema, Después de haber practicado esto durante algunos meses se sorprenderá de la manera en la que Ud. llega a conocer su máquina. Mediante los conocimientos así adquiridos, estará Ud. en situación de poder efectuar decisiones inteligentes que darán como resultado una máquina segura y al mismo tiempo, se reducirán substancialmente los gastos de mantenimiento.

Alcances de una Inspección. La inspección de una máquina pueden variar desde un paseo fortuito alrededor de la misma, hasta una inspección detallada y amplia en la que se implica un desarme completo empleándose varios y complejos tipos de ayuda a dicha inspección. Cualquiera que sea el tipo de inspección, todos tienen una cosa en común: El requisito por parte de la persona que realiza la inspección de conocer dónde y qué es lo que se debe inspeccionar. La inspección de la que trata este manual es un tipo tal que puede ser utilizada por cualquier persona que tenga un conocimiento básico de la construcción de una máquina y que también emplee su sentido común. La intención que se tuvo al concebir este tipo de inspección fue que se le pueda realizar sin alterar el conjunto de la máquina, bastando con abrir los accesos corrientes para la inspección, el carenado y las cubiertas desmontables. Este es el tipo de inspección que puede ser llevada a cabo en la mayoría de la máquinas livianas populares, en aproximadamente una hora, como promedio.

Sistemas de Inspección. Una cuidadosa revisión del manual de servicio emitido por el fabricante de la máquina, le proporcionará muchas sugerencias que le ayudarán en la realización de la inspección de su máquina. Sin embargo, si ve imposibilitado de obtener dicho manual, las sugerencias que le ofrecemos a continuación le servirán de ayuda. Deberá especificar exactamente aquello que la inspección abarcará. Debería también exigir que la persona que realiza la inspección le presente un certificado escrito detallando los resultados de la misma. Un mecánico o una estación de reparación eficientes no llevarían a la práctica un trabajo de reparación o reforma, sin anteshaber obtenido la aprobación del propietario.

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En segundo lugar es muy importante emplear un sistema mediante el cual, aquellos objetivos importantes desde el punto de vista de seguridad, sean siempre los primeros en la lista de prioridad. Cuando inspecciona uno de estos puntos esté seguro de inspeccionar también el otro al mismo tiempo. Existen por supuesto otros objetivos de inspección, pero los dos nombrados anteriormente son los más importantes para la seguridad.

Una vez que ha llegado a un intervalo de inspección para estos dos objetivos, se pueden espaciar los períodos para el resto de los componentes de la máquina. La forma preferida es la de arreglar los intervalos de inspección sobre la base de las horas.

2.4 Las fuerzas que desgastan. El desgaste es el uso y desbaratamiento de la máquina en el transcurso de su vida normal. Los cinco factores del desgaste son: Inclemencias atmosféricas, Fricción, Sobrecargas, Calor y Vibración. Todas estas fuerzas actúan en muchas formas, afectando la estructura completa de la máquina durante su vida normal.

Efectos de la Atmósfera. Por efectos de la atmósfera entendemos nosotros las condiciones locales de temperatura, humedad, lluvia, vientos, nieve, etc. Cada uno de estos elementos por separado, o en combinación de los mismos, tiene su efecto propio peculiar sobre la vida normal de una máquina.

Oxidación: Es una condición que resulta cuando se produce la unión química de un metal con el oxígeno en una atmósfera húmeda. Corrientemente denominamos a la oxidación como herrumbre cuando se habla del acero o del hierro. Cuando se produce oxidación en el cobre, aluminio, etc. se le da el nombre de corrosión. Cuando las superficies de aluminio se corroen es generalmente porque se ha malogrado la capa protectora por lo cual se ha producido la oxidación.

Humedad Atmosférica: Al referimos al aire húmedo, quiere decir que éste se encuentra húmedo y caliente. Humedad es también el término que se emplea para describir el aire a bajas temperaturas cargado de partículas de agua. Ambas condiciones son ideales para que la oxidación desarrolle su poder destructivo.

Fricción. Fricción se describe como la resistencia al movimiento relativo que ofrecen dos cuerpos en contacto. La gran cantidad de pequeñas piezas movibles, producen fricción. El efecto de la fricción en la máquina y sus componentes es conocido como desgaste. No es posible evitar el desgaste, pero se pueden tomar medidas con objeto de retardar su efecto fundamental, mediante una lubricación y alineación adecuada de todas sus piezas movibles. Para mejor entendimiento explicaremos brevemente los términos usados para describir las diferentes condiciones en las que se produce desgaste o fricción.

Casamiento: Es una característica que causa la unión de los materiales cuando son puestos en íntimo contacto, uno contra otro, sin la acción de un lubricante intermedio.

Desgaste por Rozamiento: Es una forma de desgaste corrientemente causada por la presencia de partículas arenosas entre las piezas que se rozan.

Desolladura: Desgaste que se produce entre dos piezas cuando una frota o resbala sobre la otra. Cortadura: Rozamiento de una pieza relativamente afilada, sobre la superficie de otra, produciendo una mella o ranura profunda.

Alargamiento: Al tratar del desgaste, una combinación de rozadura y golpe dan como resultado la deformación de la parte afectada en la pieza movible. Sobrecargas.

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Tipos de Sobrecargas. Tensión: En la sobrecarga por tensión, la carga o peso se aplica a ambos o a uno de los extremos de la piezay tiende a separarla o alargarla.

Compresión: Una pieza que ha estado expuesta a sobrepeso de compresión, tiende a dilatarse por su parte central, en una dirección de noventa grados, con referencia a la dirección del peso aplicado a dicha pieza.

Dobladura: Se da el nombre de dobladura a la inclinación o curvatura que experimenta una estructura rígida, apartándola de su forma recta original, debido a la acción de una fuerza o combinación de fuerzas.

Torsión: Una fuerza que actúa sobre uno de los extremos, tiende a girar sobre un eje longitudinal, mientras que el extremo permanece fijo o tiende a girar en sentido contrario. Cuando una pieza rígida ha sufrido este tipo de sobrecarga, se producen arrugas o astillas en sus extremos.

Esfuerzo Cortante: Una fuerza cortante que se ejerce sobre ambos lados de una pieza, pero en direcciones opuestas, lo que da como resultado el cercenamiento y resbalamiento de uno de los pedazos de la pieza sobre el otro.

Calor. El calor generado por la máquina en operación. La fuente principal de producción de calor es el motor propulsor. Para la inspección, nos interesan dos clases de calor, el directo y el indirecto.

Calor Indirecto: Es el que emana del motor en sí, cuando éste opera y es transmitido por la acción del paso del aire a través de la cubierta del motor. Cuando se producen temperaturas o calor indirecto excesivo, pueden ocurrir desperfectos en los accesorios u otras piezas de la planta moto propulsora.

Calor Directo: Los gases de escape son los que causan el calor directo. Los componentes del sistema de tubos de escape irradian calor indirecto, al mismo tiempo que los gases calientes o llama viva salen por las bocas del sistema de escape.

Vibración. Los tipos de vibración que se producen durante la operación de una máquina son: la perceptible y la imperceptible. La vibración perceptible es la causada por el mal funcionamiento del motor o por la aflojadura de la estructura de la máquina. La vibración imperceptible es causada por la vibración que es característica de los cuerpos giratorios en el motor.

Fatiga: Quiere decir lo inverso de un esfuerzo sobre una pieza, la magnitud del cual está por encima de los límites de fatiga de la pieza. La mejor manera de evitar la fatiga es la de mantener la máquina en condiciones de funcionamiento suave y la eliminación de aflojaduras excesivas o anormales en otras partes de la máquina.

Corrosión: Es la acción lenta y progresiva de los materiales hasta llegar a su deformación.

Desgaste por Rozamiento: Es la deformación causada por agentes abrasivos entre dos materiales. Cortaduras: Es cuando una superficie hace contacto resbalando sobre otra que está dotada de un filo cortante.

Cortaduras: Es cuando una superficie hace contacto resbalando sobre otra que está dotada de un filo cortante.

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UNIDAD TRESPROPIEDADES DE LOS MATERIALES

3.5 El acero

Es la aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0.2% y el 0.3%. Porcentajes mayores que el 2% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser quebradizas y no poderse forjar a diferencia de los aceros que se moldean.

Características Mecánicas y Tecnologías del Acero: Las propiedades físicas y mecánicas del acero varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades generales:

Su densidad media es de 7,850 Kg/ m3.

En función de la temperatura el acero se puede encoger, estirar o derretir.

El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación. El de su componente principal, el hierro esde alrededor de 1510 °C, sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión dealrededor de 1375 °C (2500 °F). Por otra parte el acero rápido funde a 1650°C.

Su punto de ebullición es de alrededor de 3000 °C (5400 °F).

Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricarherramientas.

Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.

Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata.

Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.

La dureza de los aceros se puede incrementar.

Se puede soldar con facilidad.

La corrosión es la mayor desventaja de los aceros.

Posee una alta conductividad eléctrica.

Tienden a elongarse con temperaturas.

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3.6 Formación del acero, diagrama hierro - carbono En el diagrama de fases Fe-C, se representan las transformaciones que sufren los acero al carbono con la temperatura, admitiendo que el calentamiento (o enfriamiento) de la mezcla se realiza muy lentamente de modo que los procesos de difusión (homogeneización) tienen tiempo para completarse. Dicho diagrama se obtiene experimentalmente identificando los puntos críticos de temperaturas a las que se producen las sucesivas transformaciones por métodos diversos.

MICRO CONSTITUYENTES. El hierro puro presenta tres estados alotrópicos a medida que se incrementa la temperatura desde la ambiente:

Hasta los 770 °C es un material dúctil y maleable responsable de la buena forjabilidad de las aleacionescon bajo contenido en carbono y es ferro magnético.

Hasta los 911 °C, el hierro ordinario, cristaliza en el sistema cubico de cuerpo centrado y recibe ladenominación de hierro α o ferrita.

Entre 911 y 1400 °C cristaliza en el sistema cubico de caras centradas y recibe la denominación dehierro γ o austenita. Dada su mayor compacidad la austenita se deforma con mayor facilidad y esparamagnética.

Entre 1400 y 1538 °C cristaliza de nuevo en el sistema cubico de cuerpo centrado y recibe ladenominación de hierro δ que es en esencia el mismo hierro alfa pero con parámetro de red mayor porefecto de la temperatura. A mayor temperatura el hierro se encuentra en estado líquido.

3.7 Elementos aleantes del acero. Aunque la composición química de cada fabricante de aceros es casi secreta, certificando a sus clientes solo la resistencia y dureza de los aceros que producen, si se conocen los compuestos agregados y sus porcentajes admisibles.

Aluminio: Se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruración, que suele tener 1% aproximadamente de aluminio. Como desoxidante se suele emplear frecuentemente en la fabricación de muchos aceros. Todos los aceros aleados en calidad contienen aluminio en porcentajes pequeños, variables generalmente desde 0.001 a 0.008%.

Boro: Logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está totalmente desoxidado.

Cobalto: Muy endurecedor. Disminuye la templabilidad. Mejora la dureza en caliente. El cobalto es un elemento poco habitual en los aceros. Se usa en los aceros rápidos para herramientas, aumenta la dureza de la herramienta en caliente. Se utiliza para aceros refractarios. Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros.

Cromo: Se usa en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente. Se emplea en cantidades diversas desde 0.30% a 30. Sirve para aumentar la dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la templabilidad, impide las deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la inoxidabilidad. Forma carburos muy duros y comunica al acero mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aleado con otros elementos, proporciona a los aceros características de inoxidables y refractarios; también se utiliza en revestimientos embellecedores o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.

Estaño: Es el elemento que se utiliza para recubrir láminas muy delgadas de acero que conforman la hojalata.

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Manganeso: Se añade para neutralizar la perniciosa influencia del azufre y del oxígeno, que siempre suelen contener los aceros cuando se encuentran en estado líquido en los hornos durante los procesos de fabricación. El manganeso actúa también como desoxidante y evita, en parte, que en la solidificación del acero que se desprendan gases que den lugar a porosidades perjudiciales en el material. Si los aceros no tuvieran manganeso, no se podrían laminar ni forjar, porque el azufre que suele encontrarse en mayor o menor cantidad en los aceros, formarían sulfuros de hierro, crean zonas de debilidad. Los aceros en los que el manganeso no es elemento fundamental, suelen contener generalmente porcentajes de manganeso variables de 0.30 a 0.80%.

Molibdeno: Es un elemento habitual del acero y aumenta mucho la profundidad de endurecimiento de acero, así como su tenacidad. Los aceros inoxidables austeníticos contienen molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión.

Nitrógeno: Se agrega a algunos aceros para promover la formación de austenita.

Níquel: Evita el crecimiento del grano en los tratamientos térmicos, lo que sirve para producir en ellos gran tenacidad. El níquel además hace descender los puntos críticos y por ello los tratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramente más bajas que la que corresponde a los aceros ordinarios. Aumenta ligeramente el límite de elasticidad. En la actualidad se ha restringido mucho su empleo, pero sigue siendo un elemento de aleación indiscutible para los aceros de construcción empleados en la fabricación de piezas para máquinas y motores de gran responsabilidad, se destacan sobre todo en los aceros cromo-níquel y cromo-níquel-molibdeno. El níquel es un elemento de extraordinaria importancia en la fabricación de aceros inoxidables y resistentes a altas temperaturas, en los que además de cromo se emplean porcentajes de níquel variables de 8 a 20%. Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El níquel se utiliza mucho para producir acero inoxidable, porque aumenta la resistencia a la corrosión.

Plomo: El plomo no se combina con el acero, se encuentra en él, lo que favorece la fácil mecanización por arranque de viruta, debido que el plomo es un buen lubricante de corte, el porcentaje oscila entre 0.15 y 0.30 % debiendo limitarse el contenido de carbono a valores inferiores al 0.5 % puesto que dificulta el templado y disminuye la tenacidad en caliente se añade a algunos aceros para mejorar mucho la maquinabilidad.

Silicio: Aumenta moderadamente la templabilidad. Se usa como elemento desoxidante. Aumenta la resistencia de los aceros bajos en carbono.

Titanio: Se usa para estabilizar y desoxidar el acero.

Tungsteno: Forma con el hierro carburos estables y de alta dureza, soportando muy altas temperaturas. En porcentajes del 14 al 18 %, proporciona aceros rápidos con los que es posible triplicar la velocidad de corte de los aceros al carbono para herramientas.

Vanadio: Posee una enérgica acción desoxidante y forma carburos complejos con el hierro, que proporcionan al acero una buena resistencia a la fatiga, tracción y poder cortante en los aceros para herramientas.

Zinc: Es elemento clave para producir chapa de acero galvanizado. Los porcentajes de cada uno de los aleantes que pueden configurar un tipo determinado de acero están normalizados.

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3.8 Tratamientos del acero.

Tratamientos superficiales. Debido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmosfera o con el agua, es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de acero para protegerles de la oxidación y corrosión. Muchos tratamientos superficiales están muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.

Los tratamientos superficiales más usados son los siguientes:

Cincado: Tratamiento superficial antioxidante por proceso electrolítico al que se somete a diferentescomponentes metálicos.

Cromado: Recubrimiento superficial para proteger de la oxidación y embellecer. Galvanizado: Tratamiento superficial que se da a la chapa de acero. Niquelado: Baño de níquel con el que se protege un metal de la oxidación. Pavonado: Tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la tornillería. Pintura: Usado especialmente en estructuras, automóviles, barcos, etc.

Tratamientos térmicos. Un proceso de tratamiento térmico adecuado permite aumentar significativamente las propiedades mecánicas de dureza, tenacidad y resistencia mecánica del acero. Los tratamientos térmicos cambian la micro estructura del material, con lo que las propiedades macroscópicas del acero también son alteradas.

Los tratamientos térmicos que pueden aplicarse en el acero son:

- Temple.- Cementación.- Nitruración.- Revenido.- Recocido.- Cianuración.- Normalizado.

La cementación. Es un tratamiento termoquímico que se aplica a los aceros, al carbono y a los aceros aleados, ambos de bajo contenido de carbono (hasta 0.2%). La cementación consiste en enriquecer con carbono las capas externas del acero, hasta obtener un contenido del orden de 0.9 %. Esto se logra, en términos generales, calentando el acero hasta una temperatura superior a la A3, en presencia de productos con alto contenido de carbono. En esta forma, el carbono penetra en el acero hasta una profundidad que varía de 0.5 a 1.5 mm, según sean el tiempo que dure el tratamiento. La cementación va seguida generalmente de uno o más temples.

Nitruración. Este tratamiento termoquímico consiste en calentar el acero en presencia de productos ricos en nitrógeno, con el objeto de que este gas forme nitratos con el fierro y con los otros metales de aleación y le den propiedades de alta resistencia y dureza a las capas superficiales del metal. Para nitrurar se emplea el amoniaco, como el compuesto que proporciona el nitrógeno necesario para el proceso. El espesor de la película afectada por este proceso, película que resulta de gran dureza y de alta resistencia al desgaste, es de 0.25 a 0.5 mm.

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Carbonitruración.

La combinación de los procesos de cementación y de nitruración se conoce como el proceso o tratamiento termoquímico de Carbonitruración. El espesor de la película endurecida y que al mismo tiempo es muy resistente al desgaste, es de 0.08 a 0.25 mm.

3.9 Clasificación de los aceros. Resulta muy útil la clasificación y nomenclatura normalizadas de los aceros según su composición química, pues aunque lo que le interesa al ingeniero o al proyectista al final de cuentas son las características de los aceros, especialmente sus propiedades mecánicas, estas pueden estimarse con bastante aproximación a partir de la composición química y de los tratamientos térmicos.

La clasificación de los aceros de acuerdo con su composición química da tres grupos:

- Aceros al carbono- Aceros aleados- Aceros inoxidables

Para los dos primeros grupos, la nomenclatura normalizada consta de cuatro dígitos, los dos primeros indican el o los elementos principales de la aleación y los dos últimos dan el contenido aproximado de carbono expresado en centésimas, por ciento, también llamados puntos de carbono. A medida que se han desarrollado las aleaciones, este sistema ha necesitado el empleo de otros dígitos y letras o ambas cosas, además de los cuatro dígitos previstos originalmente; estos casos, que son la excepción, pueden verse en las tablas que se dan adelante. Para el grupo de los aceros inoxidables, el sistema de nomenclatura es más irregular, pues algunas veces se emplean tres dígitos y en otros cuatro dígitos y una letra, por lo que no se intenta dar aquí una regla general para la nomenclatura de este grupo.

Aceros al Carbono.

Se dice que un acero es al carbono cuando no se especifica contenido mínimo de aluminio, boro, cromo, cobalto, molibdeno, níquel, titanio, tungsteno, vanadio, zirconio y otros, salvo los contenidos máximos de:

- Manganeso 1.65 %- Silicio 0.60 % - Cobre 0.40 %

Dentro de este grupo se pueden considerar dos subgrupos:

- Aceros al carbono- Aceros al carbono, de fácil mecanizado también llamados aceros de corte libre.

Además, la composición química de los aceros al carbono varía ligeramente según el empleo o uso que se vaya a dar al producto semiterminado, como en el caso de los aceros estructurales, cuya composición química difiere ligeramente de los aceros para forja, barras terminadas en frío, alambrón y tubos sin costura.

La composición química dada en las tablas que van adelante corresponden al análisis de colada y tienen ciertas tolerancias que no se dan en las tablas para no hacerlas muy complejas y difíciles de manejar. Para estas tolerancias debe consultarse la Norma Mexicana DGN-B-328.

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Aceros Aleados. Los aceros aleados son los que contienen proporciones de manganeso, silicio y cobre mayores que las especificadas como máximas en los aceros al carbono y que además pueden contener otros elementos de aleación, tales como aluminio, boro, cromo, cobalto, etc. Dentro del grupo de los aceros aleados se distinguen varios subgrupos tales como:

Aceros al manganeso Aceros al silicio manganeso Aceros al cromo Aceros al molibdeno Aceros al cromo molibdeno Aceros al níquel molibdeno Aceros al cromo vanadio Aceros al níquel cromo molibdeno

Los aceros aleados cuya composición química se da en las tablas pueden producirse en horno de hogar abierto, por proceso básico al oxígeno y en horno eléctrico. Los aceros aleados, se obtienen como tochos, planchas, barras, piezas forjadas y perfiles laminados.

Aceros Inoxidables. Los aceros inoxidables y resistentes al calor poseen una excepcional resistencia al ataque de medios corrosivos, a temperaturas ambientes y elevadas. Se producen exclusivamente por el proceso de horno eléctrico, que permite un control riguroso de la composición química y después se forjan o se laminan.

Los aceros inoxidables y resistentes al calor pueden sub-agruparse en: Aceros austeníticos al cromo níquel manganeso, no templables, no magnéticos, que se identifican con el

número inicial 2 seguido de dos dígitos. Aceros austeníticos al cromo-níquel, no templables, no magnéticos, que se identifican con el número

inicial 3 seguido de dos dígitos. Aceros martensíticos al cromo, templables y magnéticos que se identifican con el número inicial 4,

seguido de dos dígitos. Aceros ferríticos al cromo, no templables, magnéticos, que se identifican por el número inicial 4, seguido

de dos dígitos. Aceros de bajo contenido de cromo, resistentes al calor, que se identifican por el número inicial 5,

seguido de dos dígitos. Otros aceros inoxidables y resistentes al calor, como los intensificados al boro que se identifica por una

B precedida de dos números y seguida de otros dos; aceros al plomo que se identifican por la letra Lprecedida de dos dígitos y seguida por otros dos.

Aceros para Herramienta. Se ha desarrollado una gran variedad de aceros para herramienta; las composiciones químicas de estos aceros son, en la mayoría de los casos, totalmente diferentes a las de los aceros estructurales y las de los aceros para maquinaria. El trabajo de normalización para estos aceros ha sido muy arduo, pero se han podido agrupar de la siguiente manera:

Aceros de alta velocidad Aceros resistentes al impacto Aceros para trabajar a alta temperatura Aceros para moldes Aceros de baja aleación Aceros templables

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Esta clasificación no es la única para los aceros llamados para herramientas, pero es la más adecuada desde el punto de vista de su utilización o aplicación. Los aceros para herramientas poseen tres cualidades o características comunes, en mayor o menor grado, pero en todos los casos en grado muy superior a los aceros estructurales y los aceros para maquinaria. Estas características comunes son:

Gran resistencia al desgaste, Gran dureza, aún a temperaturas elevadas Gran resistencia al impacto.

Aceros de alta velocidad. Estos aceros se emplean para la fabricación de herramientas de corte de metales, que pueden funcionar a altas velocidades de corte. El término alta velocidad dice poco en términos absolutos, pero se toma como punto de referencia las velocidades de corte que pueden dárseles a las herramientas de corte fabricadas con aceros al carbono.

Estos aceros de alta velocidad pueden subdividirse en aceros al molibdeno y se les identifica por medio de la letra "M" y aceros al tungsteno, que se identifican con la letra "T".

Aceros resistentes al impacto. El nombre de estos aceros indica claramente cuáles son sus aplicaciones más importantes. Todo tipo de herramientas como matrices, dados, etc., que sirven para trabajar los metales por medio de golpes o aplicaciones bruscas de fuerzas y presiones. Los aceros resistentes al impacto se identifican con la letra “S”.

Aceros para trabajar a alta temperatura. Los aceros para fabricar herramientas para cortar metales aun cuando la temperatura de la herramienta sea elevada se les conoce como aceros para trabajar a altas temperaturas o popularmente como; aceros para trabajar en caliente. Estos aceros se identifican con la letra “H” y existen 2 variedades de ellos, unos al cromo y otros al tungsteno. Los aceros para trabajar a alta temperatura admiten en términos generales velocidades de corte superiores a las que pueden admitir los aceros de alta velocidad.

Aceros para trabajar en frío. Éstos se emplean en la fabricación de dados, matrices, etc. Para el trabajo de metales en frío y se les identifica con la letra “D” en la mayoría de los casos y aquellos que son especialmente resistentes al desgaste, se les identifica con la letra “A”.

Aceros para moldes. Los moldes llamados permanentes, son realmente herramientas para trabajar a otros materiales; es por eso que los aceros desarrollados para la fabricación de moldes permanentes, sean clasificados como acero para herramientas. Estos aceros se identifican con la letra “P”.

Aceros de baja aleación. Estos aceros son de uso muy específico y puede decirse que poseen las características generales de los aceros para herramienta; alta resistencia al desgaste, gran dureza que se mantiene a altas temperaturas y resistencia al impacto. Estos aceros se identifican con la letra “L”.

Aceros templables. Aunque todos los aceros para herramienta son templables, existe un grupo de ellos que se clasifican conforme al medio al que se emplean, para el enfriamiento en la operación de templado.

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Los aceros templables al agua con la letra “W” Los aceros templables al aire con la letra “A” Los aceros templables al aceite con la letra “O”

Las características en estos aceros son las comunes para todos los aceros para herramientas.

Mecanizado del acero. Acero laminado. Acero corrugado. Estampado del acero. Mecanizado por descarga eléctrica. (Electroerosión). Doblado.

Acero forjado. La forja es el proceso que modifica la forma de los metales por deformación plástica cuando se somete al acero a una presión o a una serie continua de impactos. La forja generalmente se realiza a altas temperaturas porque así se mejora la calidad metalúrgica y las propiedades mecánicas del acero.

El sentido de la forja de piezas de acero es reducir al máximo posible la cantidad de material que debe eliminarse de las piezas en sus procesos de mecanizado. En la forja por estampación la fluencia del material queda limitada a la cavidad de la estampa, compuesta por dos matrices que tienen grabada la forma de la pieza que se desea conseguir.

Troquelación del acero. La Troquelación del acero consiste en un proceso de mecanizado sin arranque de viruta donde se perforan todo tipo de agujeros en la plancha de acero por medio de prensas de impactos donde tienen colocados sus respectivos troqueles y matrices.

Mecanizado blando. Las piezas de acero permiten mecanizarse en procesos de arranque de virutas en máquinas-herramientas (taladro, torno, fresadora, etc.) luego endurecerlas por tratamiento térmico y terminar los mecanizados por procedimientos abrasivos en los diferentes tipos de rectificadoras que existen.

Rectificado. El proceso de rectificado permite obtener muy buenas calidades de acabado superficial y medidas con tolerancias muy estrechas, que son muy beneficiosas para la construcción de maquinaria y equipos de calidad. Pero el tamaño de la pieza y la capacidad de desplazamiento de la rectificadora pueden presentar un obstáculo.

3.10 Ensayos mecánicos del acero. Cuando un técnico proyecta una estructura metálica, diseña una herramienta o una máquina, define las calidades y prestaciones que tienen que tener los materiales constituyentes. Como hay muchos tipos de aceros diferentes y además se pueden variar sus prestaciones con tratamientos térmicos, se establecen una serie de ensayos mecánicos para verificar principalmente la dureza superficial, la resistencia a los diferentes esfuerzos que pueda estar sometido, el grado de acabado del mecanizado o la presencia de grietas internas en el material.

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3.11 El aluminio. El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferroso, abundante en la corteza terrestre, ya que constituye aproximadamente un 7,5% de su peso.

En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación en aluminio mediante electrolisis sucesiva. El aluminio es el metal que más se utiliza después del acero, debido a las buenas propiedades mecánicas que tiene.

Características del aluminio. Es un metal ligero, cuya densidad es de 2700 Kg/m3. Tiene un punto de fusión bajo 660°C (933 °K) El peso atómico del aluminio es de 26,9815 Es de color blanco brillante. Buen conductor del calor y de la electricidad. Resistente a la corrosión. Material abundante en la naturaleza Material fácil y barato de reciclar. Fácil mecanizado. Muy maleable, permite la producción de láminas muy delgadas. Bastante dúctil, permite la fabricación de cables eléctricos. Límite de resistencia en tracción 160-200 N/mm2 [160-200 MPa] en estado puro, en estado aleado el

rango es de 1400-6000 N/mm.

El duraluminio es una aleación particularmente resistente. Material que forma aleaciones con otros metales para mejorar las propiedades mecánicas. Permite la fabricación de piezas por fundición y moldeo. Material soldable

Características químicas. Debido a su elevado estado de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido de aluminio (Alúmina Al2 O3) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación, lo que le proporciona resistencia a la corrosión y durabilidad. Esta capa protectora, de color gris mate, puede ser ampliada por electrólisis en presencia de oxalatos.

El aluminio se disuelve tanto en ácidos (formando sales de aluminio) como en bases fuertes (formando aluminatos, liberando hidrógeno). La capa de óxido formada sobre el aluminio se puede disolver en ácido cítrico formando citrato de aluminio. El principal y casi único estado de oxidación del aluminio es +III como es de esperar por sus tres electrones en la capa de valencia

Aleaciones de aluminio. El aluminio puro posee una resistencia muy baja a la tracción y una dureza escasa. En cambio, unido en aleación con otros elementos, el aluminio adquiere características mecánicas muy superiores. A estas aleaciones se las conoce con el nombre genérico de duraluminio y pueden ser centenares de aleaciones diferentes. El duraluminio contiene pequeñas cantidades de cobre (Cu) (3-5%), Magnesio (Mg) (0,5-2%), Manganeso (Mn) (0,25-1%) y Zinc (3,5-5%). Son también importantes los diversos tipos de aleaciones, a base de aluminio (Al) y pequeños aportes de Magnesio (Mg) y Silicio (Si) Pero que pueden contener a veces Manganeso (Mn), Titanio (Ti) y Cromo (Cr). A estas aleaciones se las conoce con el nombre de avional, duralinox, silumin, hidronalio, peraluman, etc.

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Aplicaciones y usos del aluminio.

El aluminio se utiliza rara vez 100% puro, casi siempre se usa aleado con otros metales. El aluminio puro se emplea principalmente en la fabricación de espejos, tanto para uso doméstico como para telescopios reflectores.

Los principales usos industriales de las aleaciones metálicas de aluminio son: Transporte, como material estructural en aviones, automóviles, tanques, superestructuras de buques. Estructuras portantes de aluminio en edificios. Embalaje; papel de aluminio, latas, tetrabriks. Carpintería metálica como puertas, ventanas, cierres, armarios, etc Bienes de uso doméstico; utensilios de cocina, herramientas, etc. Transmisión eléctrica. Aunque su conductividad eléctrica es tan sólo el 60% de la del cobre, su mayor

ligereza disminuye el peso de los conductores y permite una mayor separación de las torres de altatensión, disminuyendo los costos de la infraestructura.

Recipientes criogénicos (hasta -200 °C), ya que no presenta temperatura de transición dúctil a frágilcomo el acero, así la tenacidad del material es mejor a bajas temperaturas.

Calderería. Bicicletas

Debido a su gran reactividad química, el aluminio se usa finamente pulverizado como combustible sólido de cohete espacial y para aumentar la potencia de explosión. También se usa como ánodo de sacrificio y en procesos de aluminotermia (termita) para la obtención y soldadura de metales.

Doblado. El aluminio se presenta en el mercado en diversas formas, ya sean estas barras con diversos perfiles u hojas de varios tamaños y grosores entre otras. Cuando se trabaja con aluminio, específicamente en crear algún doblez en una hoja, o en una parte de ésta, es importante considerar la dirección del grano; esto significa que la composición en el metal, después de haber sido fabricado, ha tomado una tendencia direccional en su micro estructura, mostrando así una mayor longitud hacia una dirección que hacia otra. Así es que el aluminio puede quebrarse si la dirección del grano no es considerada al crear algún doblez, o si el doblez es creado con un radio demasiado pequeño, el cual sobrepase la integridad elástica del tipo de aluminio.

3.12 Corrosión.La corrosión es definida como el deterioro de un material metálico a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. Siempre que la corrosión este originada por una reacción química (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestión, sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicas, polímeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmósfera, alta temperatura).

La corrosión de los metales es un fenómeno natural que ocurre debido a la inestabilidad termodinámica de la mayoría de los metales. En efecto, salvo raras excepciones (el oro, el hierro de origen meteorítico) los metales están presentes en la Tierra en forma de óxido, en los minerales (como la bauxista si es aluminio, la hematita si es hierro).

La corrosión es una reacción química en la que intervienen dos factores: - La pieza manufacturada- El ambiente

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Existen múltiples variedades de aceros llamados "inoxidables", que llevan nombres como "304", "304L", "316N", etc. correspondiente a distintas composiciones y tratamientos. Cada acero corresponde a ciertos tipos de ambiente; su uso en ambientes distintos será catastrófico. La forma de la pieza y los tratamientos a los que se la somete (conformación, soldadura, atornillado) tienen un papel primordial. Así, un montaje de dos metales diferentes puede dar pie a una corrosión acelerada; además, a menudo se ven trazas de herrumbre en las tuercas. Asimismo, si la pieza presenta un intersticio ahí puede formarse un medio confinado que evolucionará de un modo diferente del resto de la pieza y por lo tanto podrá llegar a una corrosión local acelerada. De hecho, toda heterogeneidad puede desembocar en una corrosión local acelerada, como, por ejemplo, en los cordones de soldadura o en la mano al ser salpicada por un ácido.

Tipos de Corrosión. Corrosión Electroquímica o Polarizada: La corrosión electroquímica se establece cuando en una misma superficie metálica ocurre una diferencia de potencial en zonas muy próximas entre sí en donde se establece una migración electrónica desde aquella en que se verifica el potencial de oxidación más elevado, llamado área anódica hacia aquella donde se verifica el potencial de oxidación (este término ha quedado obsoleto, actualmente se estipula como potencial de reducción) más bajo, llamado área catódica. El conjunto de las dos semi reacciones constituye una célula de corrosión electroquímica.

Corrosión Galvánica: Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre sí actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta los electrones.

Protección Contra la Corrosión. La corrosión es un fenómeno que depende del material utilizado, de la concepción de la pieza (forma, tratamiento, montaje) y del ambiente. Se puede influir entonces en estos tres parámetros; se puede influir también en la reacción química misma.

3.13 Elección del material. La primera idea es escoger todo un material que no se corroa en el ambiente considerado. Se pueden utilizar aceros inoxidables, aluminios, cerámicas, polímeros (plásticos), etc. La elección también debe tomar en cuenta las restricciones de la aplicación (masa de la pieza, resistencia a la deformación, al calor, capacidad de conducir la electricidad, etc.). Cabe recordar que no existen materiales absolutamente inoxidables; hasta el aluminio se puede corroer.

3.14 Concepción de la pieza. En la concepción, hay que evitar las zonas de confinamiento, los contactos entre materiales diferentes y las heterogeneidades en general. Hay que prever también la importancia de la corrosión y el tiempo en el que habrá que cambiar la pieza (mantenimiento preventivo).

Dominio del Ambiente. Cuando se trabaja en ambiente cerrado se pueden dominar los parámetros que influyen en la corrosión; composición química, temperatura, presión. Se puede, agregar productos llamados "inhibidores de corrosión". Un inhibidor de corrosión es una sustancia que, añadida a un determinado medio, reduce de manera significativa la velocidad de corrosión. Las sustancias utilizadas dependen tanto del metal a proteger como del medio y un inhibidor que funciona bien en un determinado sistema puede incluso acelerar la corrosión en otro sistema, sin embargo, este tipo de solución es inaplicable cuando se trabaja en medio abierto.

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3.15 Inhibidores de la corrosión. Los inhibidores de corrosión, son productos que actúan ya sea formando películas sobre la superficie metálica, tales como los molibdatos o fosfatos, o bien entregando sus electrones al medio. Por lo general los inhibidores de este tipo son azoles modificados que actúan sinérgicamente con otros inhibidores tales como nitritos, fosfatos y silicatos. La química de los inhibidores no está del todo desarrollada aun. Su uso es en el campo de los sistemas de enfriamiento o disipadores de calor tales como los radiadores, torres de enfriamiento y calderas.

Aislamiento del medio. Existen distintos medios para impedir que ocurra la reacción química. Como primera medida de protección se puede aislar la pieza del ambiente, dándole una mano de pintura, cubriendo la pieza de plástico, haciendo un tratamiento de superficie (por ejemplo, nitruración, cromatación).

3.16 Galvanismo anódico o protección catódica. También se puede introducir otra pieza para perturbar la reacción; es el principio del "ánodo de sacrificio". Se coloca una pieza (a menudo de zinc) que se va a corroer en lugar de la pieza que se quiere proteger; la reacción química entre el ambiente y la pieza sacrificada impide la reacción entre el ambiente y la pieza útil. En medio acuoso, basta con atornillar el ánodo sacrificial a la pieza que se debe proteger. Al aire, hay que recubrir totalmente la pieza; es el principio de la galvanización.

3.17 Galvanoplastia. La pieza se puede recubrir con una película de otro metal electro depositado cuyo potencial de reducción es más estable que el alma de la pieza. Existe el niquelado, el zincado (galvanizado), el cobrizado y el cromatizado.

El cromado usado comúnmente en la industria automotriz confiere una protección estable al alma de hierro con la cual se confecciona el artículo. El cromado (no confundir el cromado, un depósito de cromo, con la cromatación, que es la formación de una capa de metal combinado con iones de cromo VI). En efecto, el cromo mismo no se corroe, protegiendo así la pieza, pero la mínima ralladura es catastrófica, pues la pieza hace entonces las veces de ánodo superficial del cromo y se corroe a gran velocidad. Las pinturas anticorrosión con plomo han sido abandonadas a causa de su impacto dramático en el ambiente.

3.18 Aplicación de inhibidores asociados a una película de fijación. Las pinturas anticorrosivas cuyas formulaciones aparte de aportar con una capa de aislamiento de tipo epóxico fenólico o epoxi-ureico llevan asociados un paquete anticorrosivo compuesto por moléculas orgánicas o minerales receptoras de electrones tales como los azoles. Es también conveniente mencionar que uninhibidor de corrosión deberá especificarse sobre qué tipo de corrosión va a inhibir dado la gran diversidadde tipos y formas de corrosión dependiendo principalmente de las condiciones del medio donde se estállevando a cabo esta.

Corrosión del Aluminio. El aluminio metálico se recubre espontáneamente de una delgada capa de óxido que evita su corrosión, sin embargo, esta capa desaparece en presencia de ácidos, particularmente del perclórico y clorhídrico; asimismo, en soluciones muy alcalinas de hidruro potásico (KOH) o hidruro sódico (NaOH) ocurre una enérgica reacción. La presencia de CuCl o CuBr también destruye el óxido y hace que el aluminio se disuelva enérgicamente en agua. Con mercurio y sales de éste, el aluminio reacciona si está limpio formando una amalgama que impide su pasivación. Reacciona también enérgicamente en frío con bromo y en caliente con muchas sustancias, dependiendo de la temperatura, reduciendo a casi cualquier óxido (proceso termita). Es atacado por los haló alcanos. Las reacciones del aluminio a menudo van acompañadas de emisión de luz (Reacciones exotérmicas).

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UNIDAD CUATRO OXIDACIÓN CORROSIÓN4.1 ¿Qué es oxidación?La oxidación es una reacción química donde un compuesto cede electrones, por lo tanto aumenta su estado de oxidación. La reacción química opuesta a la oxidación se conoce como reducción, es decir, cuando una especie química acepta electrones. Las reacciones de reducción-oxidación (también conocida como reacción redox) son las reacciones de transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno oxidante y uno reductor (una forma reducida y una forma oxidada respectivamente). Para que exista una reacción redox, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otra que los acepte. El reductor es aquel elemento químico que tiende a ceder electrones de su estructura química al medio, quedando con una carga positiva mayor a la que tenía. El oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con carga positiva menor a la que tenía. Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio se convierte en un elemento oxidado y la relación que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un par redox.

Imagen 8.1.- Diagrama de la formación de óxido Resumiendo: El oxidante se reduce. El reductor se oxida. Todos los componentes de la reacción tienen un número de oxidación. En estas reacciones se da un intercambio de electrones.

Oxidantes Comunes: - Clorito, clorato, perclorato y compuestos halógenos análogos.- Peróxidos, como el peróxido de hidrógeno (H2O2) o agua oxigenada.- Ozono (O3).

4.2 ¿Qué es corrosión?La corrosión es la destrucción lenta y progresiva de un metal o aleación producida por un agente exterior que puede ser aire húmedo, producto químico, etc. Se produce por acción electroquímica (con o sin fuerza electromotriz exterior aplicada), por acción puramente química. No hay que confundir la corrosión con la oxidación. El hierro expuesto al aire completamente seco y a temperatura ambiente, no se oxida; si se limpia y abrillanta continuamente, su superficie permanecerá sin oxidación. El motivo por el cual se produce la corrosión es que todos los elementos de la naturaleza, si son modificados o alterados en su estructura, tienden a volver a su estado original, por ejemplo, el hierro se encuentra en la naturaleza en forma de óxidos, sulfuros y carbonatos, éste es modificado por el hombre para conseguir acero, quedando en una situación inestable y tendiendo a volver a su estado natural.

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Imagen 8.2.- Fases de la corrosión

Donde: a) Hueco en láminab) Incremento en hueco por fricción del aire.c) Confinamiento de elementos que provocan la corrosión.d) Corrosión en fase avanzada

4.3 Tipos de corrosión.

General o Uniforme. Es aquella corrosión que se produce con el adelgazamiento uniforme del material, de la pérdida regular del metal superficial. A su vez, esta clase de corrosión se subdivide en otras:

Atmosférica. Es la que produce mayor cantidad de daños en el material y en mayor proporción. Grandes cantidades de metal de automóviles, máquinas, puentes o edificios están expuestas a la atmósfera y por lo mismo se ven atacados por oxígeno y agua. La severidad de esta clase de corrosión se incrementa cuando la sal, los compuestos de sulfuro y otros contaminantes atmosféricos están presentes. Los ambientes atmosféricos son los siguientes:

Industriales: Son los que contienen compuestos sulfurosos, nitrosos y otros agentes ácidos que puedenpromover la corrosión de los metales. En adición, los ambientes industriales contienen una grancantidad de partículas aerotransportadas, lo que produce un aumento en la corrosión.

Marinos: Esta clase de ambientes se caracterizan por la presencia de cloruro, un ión particularmenteperjudicial que favorece la corrosión de muchos sistemas metálicos.

Galvánica.

La corrosión Galvánica es una de las más comunes que se pueden encontrar. Es una forma de corrosión acelerada que puede ocurrir cuando metales distintos se unen eléctricamente en presencia de un electrolito. El ataque galvánico puede ser uniforme o localizado en la unión entre aleaciones, dependiendo de las condiciones. La corrosión galvánica puede ser particularmente severa cuando las películas protectoras de corrosión no se forman o son eliminadas por erosión.

Esta forma de corrosión es la que producen las Celdas Galvánicas. Sucede que cuando la reacción de oxidación del ánodo se va produciendo se van desprendiendo electrones de la superficie del metal que actúa como el polo negativo de la pila (el ánodo) y así se va produciendo el desprendimiento paulatino de material desde la superficie del metal. Este caso ilustra la corrosión en una de sus formas más simples.

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Metales Líquidos. La corrosión con metales líquidos corresponde a una degradación de los metales en presencia de ciertos metales líquidos como el Zinc, Mercurio, Cadmio, etc. Ejemplos del ataque por metal líquido incluyen a las Disoluciones Químicas, Aleaciones Metal-a-Metal y otras formas.

Altas Temperaturas. Algunos metales expuestos a gases oxidantes en condiciones de muy altas temperaturas, pueden re accionar directamente con ellos sin la necesaria presencia de un electrolito. Este tipo de corrosión es conocida como empañamiento, escamamiento o corrosión por altas temperaturas. Actúa de la siguiente manera: al estar expuesto el metal al gas oxidante, se forma una pequeña capa sobre el metal, producto de la combinación entre el metal y el gas en esas condiciones de temperatura. Esta capa o "empañamiento" actúa como un electrolito "sólido", el que permite que se produzca la corrosión de la pieza metálica mediante el movimiento iónico en la superficie.

Algunas maneras de evitar esta clase de corrosión son las siguientes: - Alta estabilidad termodinámica, para generar en lo posible otros productos para reacciones distintas.- Baja Presión de Vapor, de forma tal que los productos generados sean sólidos y no gases que se mezclen

con el ambiente.- La corrosión por altas temperaturas puede incluir otros tipos de corrosión, como la Oxidación, la

sulfatación, la carburización, los efectos del hidrógeno, etc.

Localizada. La segunda forma de corrosión, en donde la pérdida de metal ocurre en áreas discretas o localizadas. Al igual que la General/Uniforme, la corrosión Localizada se subdivide en otros tipos de corrosión.

Corrosión por Fisura o "Crevice". La corrosión por fisuras es la que se produce en pequeñas cavidades o huecos formados por el contacto entre una pieza de metal igual o diferente a la primera, o más comúnmente, con un elemento no metálico. En las fisuras de ambos metales, que también pueden ser espacios en la forma del objeto, se deposita la solución que facilita la corrosión de la pieza. Se dice, en estos casos, que es una corrosión con ánodo estancado, ya que esa solución, a menos que sea removida, nunca podrá salir de la fisura. Además, esta cavidad se puede generar de forma natural producto de la interacción iónica entre las partes que constituyen la pieza.

Algunas formas de prevenir esta clase de corrosión son las siguientes: - Rediseño del equipo o pieza afectada para eliminar fisuras.- Cerrar las fisuras con materiales no-absorbentes o incorporar una barrera para prevenir la humedad.- Prevenir o remover la formación de sólidos en la superficie del metal.

Corrosión por picadura o “pitting”. Se produce en zonas de baja corrosión generalizada y reacción anódica produce unas pequeñas "picaduras" en el cuerpo que afectan. Puede observarse generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión generalizada. Ocurre como un proceso de disolución anódica local donde la pérdida de metal es acelerada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo mucho mayor.

Esta clase de corrosión posee algunas otras formas derivadas:

-Corrosión por Fricción o Fretting.Es la que se produce por el movimiento relativamente pequeño de 2 sustancias en contacto, de las que una oambas son metales. Este movimiento genera una serie de picaduras en la superficie del metal, las que sonocultadas por los productos de la corrosión y sólo son visibles cuando ésta es removida.

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-Corrosión por Cavitación.Es la producida por la formación y colapso de burbujas en la superficie del metal (en contacto con un líquido).Es un fenómeno semejante al que le ocurre a las caras posteriores de las hélices de los barcos. Genera unaserie de picaduras en forma de panal.

-Corrosión Selectiva.Es selectiva porque actúa sólo sobre metales nobles como al Plata-Cobre o Cobre-Oro. Quizá la parte másnociva de esta clase de ataques está en que la corrosión del metal involucrado genera una capa que recubre laspicaduras y hace parecer al metal corroído como si no lo estuviera, por lo que es muy fácil que se produzcandaños en el metal al someterlo a una fuerza mecánica

-Corrosión Microbiológica (MIC).Es aquella corrosión en la cual organismos biológicos son la causa única de la falla o actúan como aceleradoresdel proceso corrosivo localizado. La MIC se produce generalmente en medios acuosos en donde los metalesestán sumergidos o flotantes. Por lo mismo, es una clase común de corrosión.Los organismos biológicos presentes en el agua actúan en la superficie del metal, acelerando el transporte deloxígeno a la superficie del metal, acelerando o produciendo, en su defecto, el proceso de la corrosión.

-Corrosión Intergranular.Es la que se encuentra localizada en los límites de grano, esto origina pérdidas en la resistencia, quedesintegran los bordes de los granos. Un caso típico es el del acero inoxidable AISI 304 (18 % Cr; 8% de Ni)que contiene 0.06 a 0.08 % de carbono, estos aceros son calentados o enfriados lentamente dentro del rangode temperaturas de 500 a 800 Celsius (rango de sensibilizado). En ese intervalo de temperaturas los carburosde cromo pueden precipitar en los límites de grano con lo que se llega a la condición de acero sensibilizado.Las regiones adyacentes a los límites de grano se empobrecen de cromo. El nivel de cromo puede descenderpor debajo de 12 % (mínimo necesario para el comportamiento pasivo). Estas áreas de bajo contenido encromo se convierten en ánodos respecto al resto de las partículas de grano que son los cátodos. Cuando seefectúan soldaduras es frecuente que las zonas adyacentes hayan sido expuestas a temperaturas en el rangode 500-800 Celsius por lo que precipitará carburo de cromo en los límites de grano y se habrá sensibilizado.La junta soldada deberá ser calentada para disolver los carburos de cromo y evitar la corrosión intergranular.

La corrosión intergranular del acero austenítico puede ser controlada de las siguientes formas:

1. Utilizando un tratamiento de calentamiento a alta temperatura después de soldar, seguido de unenfriamiento con agua. Así los carburos serán re-disueltos y podrán volver a formar la solución sólida.2. Añadiendo aleantes tales como el niobio y titanio que tienen mayor afinidad por el carburo que el cromo.3. Disminuyendo el contenido de carbono por debajo del 0.03%.

Resistencia relativa al ataque por picado de algunas aleaciones resistentes a la corrosión uniforme en orden creciente (1 corresponde al menor y 3 al de mayor resistencia a la corrosión)

- Acero inoxidable tipo AISI 304.- Acero inoxidable tipo AISI 316.- Titanio.

4.4 Protección contra la corrosión.

La corrosión es, pues, un fenómeno que depende del material utilizado, de la concepción de la pieza (forma, tratamiento, montaje) y del ambiente. Se puede influir entonces en estos tres parámetros; se puede influir también en la reacción química misma.

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Dentro de las medidas utilizadas industrialmente para combatir la corrosión están las siguientes:

-Uso de materiales de Gran PurezaLa primera idea es escoger un material que no se corroa en el ambiente considerado. Se pueden utilizar acerosinoxidables, aluminios, cerámicas, polímeros (plásticos), etc. La elección también debe tomar en cuenta lasrestricciones de la aplicación (masa de la pieza, resistencia a la deformación, al calor, capacidad de conducir laelectricidad, etc.).

- Tratamientos térmicos especiales para homogeneizar soluciones sólidas, como el S alivio de tensiones.- Inhibidores que se adicionan a soluciones corrosivas para disminuir sus efectos, S ejemplo los

anticongelantes usados en radiadores de los automóviles.- Recubrimiento superficial, pinturas, capas de óxido, recubrimientos metálicos- Protección catódica.

4.5 Inhibidores de la corrosión.

Los inhibidores de corrosión, son productos que actúan ya sea formando películas sobre la superficie metálica, tales como los molibdatos o fosfatos, o bien entregando sus electrones al medio. Por lo general los inhibidores de este tipo son azoles modificados que actúan sinérgicamente con otros inhibidores tales como nitritos, fosfatos y silicatos.

-Aislamiento del Medio.Existen distintos medios para impedir que ocurra la reacción química. Como primera medida de protección sepuede aislar la pieza del ambiente, dándole una mano de pintura, cubriendo la pieza de plástico, haciendo untratamiento de superficie (por ejemplo, nitruración, cromatación o proyección plasma).

-Galvanismo Anódico y Protección Catódica.También se puede introducir otra pieza para perturbar la reacción; es el principio del “ánodo de sacrificio” o“protección galvánica”. Se coloca una pieza de aleaciones de zinc, aleaciones de magnesio y aleaciones dealuminio, que se van a corroer en lugar de la pieza que se quiere proteger; la reacción química entre elambiente y la pieza sacrificada impide la reacción entre el ambiente y lapieza útil. En medio acuoso, basta con atornillar el ánodo de sacrificio a la pieza que se debe proteger. reacciónquímica entre el ambiente y la pieza sacrificada impide la reacción entre el ambiente y la pieza útil. En medioacuoso, basta con atornillar el ánodo de sacrificio a la pieza que se debe proteger. Al aire, hay que recubrirtotalmente la pieza; es el principio de la galvanización.

-Galvanoplastia.La pieza se puede recubrir con una película de otro metal electrodepositado cuyo potencial de reducción esmás estable que el alma de la pieza. Galvanoplastia existe como el niquelado, el cincado (galvanizado), elcobreado y el cromatado (cromo duro o cromo decorativo) estañado, etc. El cromado usado comúnmente en laindustria automotriz y en la de los fittings confiere una protección estable al alma de hierro con la cual seconfecciona el artículo. El cromado (no confundir el cromado, un depósito de cromo, con la cromatación, quees la formación de una capa de metal combinado con iones de cromo VI). En efecto, el cromo mismo no secorroe, protegiendo así la pieza, pero la mínima rayadura es catastrófica, pues la pieza hace entonces lasveces de ánodo de sacrificio del cromo y se corroe a gran velocidad. Las pinturas anticorrosión con plomo hansido abandonadas a causa de su impacto dramático en el medio ambiente y en la salud.

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-Aplicación de Inhibidores Asociados a una Película de fijación.En este caso, caen las pinturas anticorrosivas cuyas formulaciones aparte de aportar con un film deaislamiento de tipo epóxico fenólico o epoxi-ureico llevan asociados un paquete anticorrosivo compuesto pormoléculas orgánicas o minerales receptoras de electrones tales como los azoles. Es también convenientemencionar que un inhibidor de corrosión deberá especificarse sobre que tipo de corrosión va a inhibir dado lagran diversidad de tipos y formas de corrosión dependiendo principalmente de las condiciones del mediodonde se está llevando a cabo esta.

-Exposición a Soluciones Reductoras.La superficie es expuesta a la permanente exposición de elementos químicos disueltos en una solución a bajasconcentraciones, dichas especies son pares reductores que se oxidan ellos mismos a cambio de la pieza yademás contribuyen con la activación o inactivación de la superficie formando micropelículas químicasestables. Estas especies se encuentran comúnmente en anticongelantes, pinturas base acuosa y otrasaplicaciones.

-Protección catódicaLa protección catódica es una técnica de control de la corrosión, que está siendo aplicada cada díacon mayor éxito en el mundo entero, en que cada día se hacen necesarias nuevas instalaciones de ductos paratransportar petróleo, productos terminados, agua; así como para tanques de almacenamientos, cableseléctricos y telefónicos enterrados y otras instalaciones importantes. En la práctica se puede aplicarprotección catódica en metales como acero, cobre, plomo, latón y aluminio, contra la corrosión en todos lossuelos y en casi todos los medios acuosos.

-Fundamentos de la Protección catódicaLa protección catódica realiza exactamente lo expuesto forzando la corriente de una fuente externa, sobretoda la superficie de la estructura. Mientras que la cantidad de corriente que fluye, sea justadaapropiadamente venciendo la corriente de corrosión y descargándose desde todas las áreas anódicas, existiráun flujo neto de corriente sobre la superficie, llegando a ser toda la superficie un cátodo.Para que la corriente sea forzada sobre la estructura, es necesario que la diferencia de potencial del sistemaaplicado sea mayor que la diferencia de potencial de las microceldas de corrosión originales.

La protección catódica funciona gracias a la descarga de corriente desde una cama de ánodos hacia tierra y dichos materiales están sujetos a corrosión, por lo que es deseable que dichos materiales se desgasten (se corroan) a menores velocidades que los materiales que protegemos. Teóricamente, se establece que el mecanismo consiste en polarizar el cátodo, llevándolo mediante el empleo de una corriente externa, más allá del potencial de corrosión, hasta alcanzar por lo menos el potencial del ánodo en circuito abierto, adquiriendo ambos el mismo potencial eliminándose la corrosión del sitio.

-Consideraciones de Diseño para la Protección Catódica en Láminas.La proyección de un sistema de protección catódica requiere de la investigación de características respecto ala estructura a proteger y al medio.Respecto a la Estructura a Proteger

Material de la estructura Especificaciones y propiedades del revestimiento protector (si existe) Características de construcción y dimensiones geométricas; Mapas, planos de localización, diseño y detalles de construcción Localización y características de otras estructuras metálicas, enterradas o sumergidas en las

proximidades Información referente a los sistemas de protección catódica, los característicos sistemas de operación

aplicados en las estructuras aledañas

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-Respecto al Medio.

Mediciones de la resistividad eléctrica a fin de evaluar las condiciones de corrosión a que estará sometidala estructura.

Definir sobre el tipo de sistema a utilizar; galvánico o corriente impresa y escoger los mejores lugarespara la instalación de ánodos;

Mediciones del potencial Estructura-Electrólito, para evaluar las condiciones de corrosividad en laestructura, así mismo, detectar los problemas de corrosión electrolítica;

Determinación de los lugares para la instalación de ánodo bajo los siguientes principios:

Lugares de baja resistividad. Accesibilidad a los sitios para montaje e inspección.

-Sistemas de Protección Catódica.

Ánodo galvánico. En la protección catódica con ánodo galvánico, se utilizan metales fuertemente anódicos conectados a la tubería a proteger, dando origen al sacrificio de dichos metales por corrosión, descargando suficiente corriente, para la protección de la tubería. La diferencia de potencial existente entre el metal anódico y la tubería a proteger, es de bajo valor porque este sistema se usa para pequeños requerimientos de corriente, pequeñas estructuras y en medio de baja resistividad.

-Características de un Ánodo de Sacrificio.Debe tener un potencial de disolución lo suficientemente negativo, para polarizar la estructura de acero a -0.8V, sin embargo el potencial no debe de ser excesivamente negativo, ya que eso motivaría un gasto superior,con un innecesario paso de corriente. El potencial práctico de disolución puede estar comprendido entre -0.95a -1.7 V; corriente suficientemente elevada, por unidad de peso de material consumido; buen comportamientode polarización anódica a través del tiempo ; bajo costo.

-Tipos de Ánodos.Considerando que el flujo de corriente se origina en la diferencia de potencial existente entre el metal aproteger y el ánodo, éste último deberá ocupar una posición más elevada en la tabla de potencias (serieelectroquímica o serie galvánica). Los ánodos galvánicos que con mayor frecuencia se utilizan en la proteccióncatódica son: Magnesio, Zinc, Aluminio.

Magnesio: Los ánodos de Magnesio tienen un alto potencial con respecto al hierro y están libres de pasivación. Están diseñados para obtener el máximo rendimiento posible, en su función de protección catódica. Los ánodos de Magnesio son apropiados para oleoductos, pozos, tanques de almacenamiento de agua, incluso para cualquier estructura que requiera protección catódica temporal. Se utilizan en estructuras metálicas enterradas en suelo de baja resistividad hasta 3000 ohm-cm.

Zinc: Para estructura metálica inmersas en agua de mar o en suelo con resistividad eléctrica de hasta 1000 ohm-cm.

Aluminio: Para estructuras inmersas en agua de mar.

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-Relleno Backfill.

Para mejorar las condiciones de operación de los ánodos en sistemas enterrados, se utilizan algunos rellenos entre ellos el de Backfill especialmente con ánodos de Zinc y Magnesio, estos productos químicos rodean completamente el ánodo produciendo algunos beneficios como:

- Desgaste homogéneo del ánodo.- Evita efectos negativos de los elementos del suelo sobre el ánodo.-Absorben humedad del suelo manteniendo dicha humedad permanente.

La composición típica del Backfill para ánodos galvánicos está constituida por yeso (CaSO4), bentonita, sulfato de sodio y la resistividad de la mezcla varía de 50 a 250 ohm-cm

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UNIDAD CINCO ELEMENTOS DE MÁQUINAS

5.1 Mecanismos y máquinas. Mecanismo: Sistema de elementos dispuestos para transmitir movimiento en un modo predeterminado. Ejemplos: Sacapuntas de manivela, obturador de cámara fotográfica, reloj analógico, silla plegadiza, lámpara ajustable de escritorio y sombrilla.

Máquina: Sistema de elementos dispuestos para transmitir movimiento y energía en un modo predeterminado. Ejemplos: Batidora o mezcladora de alimentos, puerta de la bóveda de un banco, sistema de engranes para la transmisión de un automóvil y robot.

5.2 Conceptos fundamentales de cinemática. Grados de Libertad. El número de grados de libertad (GDL) de un sistema es el número de parámetros independientes que se necesitan para definir unívocamente su posición en el espacio en cualquier instante. En el plano se requiere de tres parámetros (GDL): Dos coordenadas lineales (x,y) y una coordenada angular (q). En el espacio se requiere de seis GDL: Tres distancias (x,y,z) y tres ángulos (q ,f ,r ). Se define cuerpo rígido como aquel que no experimenta ninguna deformación.

Tipos de Movimiento. Rotación Pura: El cuerpo posee un punto (centro de rotación) que no tiene movimiento con respecto al marco de referencia estacionario. Todos los demás puntos del cuerpo describen arcos respecto a ese centro. Una línea de referencia marcada en el cuerpo a través de su centro cambia únicamente en orientación angular.

Traslación Pura: Todos los puntos en el cuerpo describen trayectorias paralelas (curvas o rectas). Una línea de referencia trazada en el cuerpo cambia su posición lineal pero no su orientación o posición angular.

Movimiento Complejo: Es una combinación simultánea de rotación y traslación.

Eslabones, Juntas y Cadenas Cinemáticas. Eslabón: Cuerpo rígido que posee al menos dos nodos, que son los puntos de unión con otros eslabones. El número de nodos le da su nombre al eslabón: Binario: Dos nodos, Terciario: Tres nodos, etc.

Junta o par Cinemático: Conexión entre dos o más eslabones que permite algún movimiento o movimiento potencial entre los eslabones conectados. Pueden clasificarse en varios modos:

Por el número de grados de libertad: - Rotacional 1 GDL- Prismática o Deslizante 1 GDL

Por el tipo de contacto entre los elementos. - Unión completa o par cinemático inferior: contacto superficial- Unión media o par cinemático superior: contacto sobre una línea o un punto

A las juntas con dos gdl se les llama semijuntas. Por el tipo de cierre de las juntas - Forma: Su forma permite la unión o el cierre- Fuerza: Requiere de una fuerza externa para mantenerse en contacto o cierre.

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Por el número de eslabones conectados u orden de la junta. Se define como el número de eslabones conectados menos uno. Cadena Cinemática: Es un ensamble de eslabones y juntas interconectados de modo que proporcionen

un movimiento de salida controlado en respuesta a un movimiento de entrada proporcionado. Manivela: Eslabón que efectúa una vuelta completa o revolución y está pivotado a un elemento fijo. Balancín u Oscilador: Eslabón que tiene rotación oscilatoria y está pivotado a un elemento fijo. Biela o Acoplador: Eslabón que tiene movimiento complejo y no está pivotado a un elemento fijo. Elemento Fijo: Cualquier tipo eslabón que esté sujeto en el espacio, sin movimiento en relación con el

marco de referencia.

Determinación del Grado de Libertad. Mecanismo Cerrado: No tendrá nodos con apertura y puede tener uno o más grados de libertad. Mecanismo Abierto con más de un Eslabón: Tendrá siempre más de un grado de libertad y con esto

necesitará tantos actuadores (motores) como GDL tenga. Díada: Cadena cinemática abierta de dos eslabones binarios y una junta.

Ecuación de Gruebler. Esta ecuación nos ayuda a determinar los GDL del mecanismo y podrá mostrarnos si el mecanismo se trabará o no.

𝑮𝑫𝑳 = 𝟑𝑳 − 𝟐𝑱 − 𝟑𝑮 De donde: GDL: Número de grados de libertad L: Número de eslabones J: Número de juntas G: Número de eslabones fijados

Ecuación de Kutzbach. 𝑮𝑫𝑳 = 𝟑(𝑳 − 𝟏) − 𝟐𝑱𝟏 − 𝑱𝟐

De donde: L: Número de eslabones J1: Número de juntas completas J2: Número de semijuntas

Mecanismos y estructuras. Los GDL de un ensamble de eslabones predicen por completo su carácter. Hay sólo tres posibilidades: GDL POSITIVO: Se tendrá un mecanismo y los eslabones tendrán movimiento relativo. GDL = 0: Se tendrá una estructura y ningún movimiento es posible. GDL NEGATIVO: Se tendrá una estructura precargada, por lo que ningún movimiento es posible y algunos esfuerzos pueden también estar presentes en el momento del ensamble.

La condición de Grashof. La condición de Grashof es una relación muy simple que pronostica el comportamiento de las inversiones de un eslabonamiento de cuatro barras con base sólo en las longitudes de eslabón.

𝑺 + 𝑳 = (𝑷 + 𝑸) De donde: S: Longitud del eslabón más corto L: Longitud del eslabón más largo P: Longitud de un eslabón restante Q: Longitud de otro eslabón restante

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El eslabonamiento es Grashof y por lo menos un eslabón será capaz de realizar una revolución completa con respecto al plano de fijación. Si esa desigualdad no es cierta, entonces el eslabonamiento es no-Grashof y ningún eslabón será capaz de realizar una revolución completa relativa respecto al plano de fijación.

Se tienen los siguientes casos:

Si se fija uno u otro eslabón adyacente al más corto, se obtiene una manivela-balancín, en la cual el eslabón más corto girará completamente y oscilará el otro eslabón pivotado a tierra.

S + L (P + Q)

Si se fija el eslabón más corto se logrará una doble manivela, en la que los dos eslabones pivotados a tierra realizan revoluciones completas, como también lo hace el acoplador.

S + L (P + Q)

Si se fija el eslabón opuesto al más corto, se obtendrá un doble balancín, en el que oscilan los dos eslabones fijos pivotados a tierra y sólo el acoplador realiza una revolución completa.

Todas las inversiones serán doble balancín.

S + L = P + Q

Paralelogramo. Anti paralelogramo. Doble paralelogramo. Deltoide.

CONSIDERACIONES PRÁCTICAS.

Junta de Pasador simple: Su configuración de perno a través de un hueco conduce a la captura de una película de lubricante entre las superficies de contacto cilíndricas. Ejemplo: Mecanismo limpiaparabrisas.

Juntas de corredera: Estos elementos requieren una ranura o varillas rectas cuidadosamente maquinadas. La lubricación es difícil de mantener ya que el lubricante no es capturado por configuración y debe ser provisto de nuevo al correr la junta. Ejemplo: Los pistones en los cilindros de un motor.

Semijuntas: Experimentan aún más agudamente los problemas de lubricación de la corredera debido a que por lo general tienen dos superficies curvadas de manera opuesta en contacto lineal, que tienden a expulsar la capa de lubricante en la unión. Ejemplo: Las válvulas de un motor que se abren y cierran por juntas de leva-seguidor.

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5.3 Levas.

En ingeniería mecánica, una leva es un trozo de material (madera, metal, plástico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene una forma especial. De este modo, el giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte una pieza conocida como seguidor. Existen dos tipos de seguidores, de traslación y de rotación.

La unión de una leva se conoce como unión de punto en caso de un plano o unión de línea en caso del espacio. De ser necesario pueden agregarse dientes a la leva para aumentar el contacto. El diseño de una leva depende del tipo de movimiento que se desea imprimir en el seguidor. Como ejemplos se tienen el árbol de levas del motor de combustión interna, el programador de lavadoras, etc.

Imagen 6.1.- Leva

También se puede realizar una clasificación de las levas en cuanto a su naturaleza. Así, las hay de revolución, de translación, desmodrómicas (éstas son aquellas que realizan una acción de doble efecto) etc. La máquina que se usa para fabricar levas se le conoce como generadora.

5.4 Partes integrantes de un árbol de levas.

Nariz: es la encargada de sujetar al engrane de sincronización del árbol, mediante un tornillo y un Seguro o cuña; el material de construcción del engrane puede ser hierro, aluminio, baquelita o plástico.

Puntos de apoyo: como su nombre lo indica, sirven como puntos de apoyo en la rotación del Árbol, existen puntos tipo recto, en los cuales todos los puntos de apoyo tienen el mismo diámetro Telescópico y en algunos tipos será de mayor a menor diámetro.

Levas de admisión: son elementos que permiten abrir las válvulas de admisión.

Leva excéntrica: es una leva perfectamente redonda, pero fabricada fuera de centro con respecto al eje del árbol.

Engrane helicoidal: se encuentra colocado o fundido en el eje de levas y tiene como función darle movimiento a la bomba del lubricante y al distribuidor.

Eje del árbol: también conocido como cuerpo, es la parte donde se encuentran colocadas las partes antes mencionadas.

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5.5 Engranes.

Se denomina engrane o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia mecánica entre las distintas partes de una máquina. Los engranes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales a la mayor se le denomina corona y la menor piñón. Un engrane sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocido como engrane motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engrane conducido. Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina tren de engranes.

5.6 Tipos de engranes. La principal clasificación de los engranes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranes:

EJES PARALELOS: Cilíndricos de dientes rectos Cilíndricos de dientes helicoidales Doble helicoidales

EJES PERPENDICULARES: Helicoidales cruzados Cónicos de dientes rectos Cónicos de dientes helicoidales Cónicos hipoides

De rueda y tornillo sinfín, por aplicaciones especiales se pueden citar: Planetarios Interiores De cremallera

Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar: Transmisión simple Transmisión con engrane loco Transmisión compuesta. Tren de engranes Transmisión mediante cadena o polea dentada: Mecanismo piñón cadena Polea dentada

5.7 Ventajas del uso de engranes helicoidales.

Los engranes helicoidales pueden ser utilizados en una gran cantidad de aplicaciones, ya que pueden ser montados tanto en ejes paralelos como en los que no lo son.

Presentan un comportamiento más silencioso que el de los dientes rectos usándolos entre ejes paralelos. Poseen una mayor relación de contacto debido al efecto de traslape de los dientes. Pueden transmitir mayores cargas a mayores velocidades debido al embonado gradual que poseen.

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5.8 Desventajas de engranes helicoidales.

La principal desventaja de utilizar este tipo de engrane, es la fuerza axial que este reduce, para contrarrestar esta reacción se tiene que colocar una chumacera que soporte axialmente y transversalmente al árbol.

5.9 Tipos de engranes.

Engranes Cilíndricos. - Rectos exteriores o simplemente rectos: es el tipo de engrane más simple y corriente, generalmente, Paravelocidades medias. A grandes velocidades si no son rectificados, producen ruido más o menos importantesegún la velocidad y la corrección de su tallado.

Engranes Cónicos. Se fabrican a partir de un tronco de cono, formándose los dientes por fresado de su superficie exterior. Estos dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de engranes soluciona la transmisión entre ejes que se cortan y que se cruzan. Los datos de cálculos de estos engranes están en prontuarios específicos de mecanizado.

Engrane Cónico de Dientes Rectos. Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en ángulo recto, por medio de superficies cónicas dentadas. Los dientes convergen en el punto de intersección de los ejes. Son utilizados para efectuar reducción de velocidad con ejes en 90°. Estos engranes generan más ruido que los engranes cónicos helicoidales. Se utilizan en transmisiones antiguas y lentas. En la actualidad se usan muy poco.

Engrane Cónico Helicoidal. Se utilizan para reducir la velocidad en un eje de 90°. La diferencia con el cónico recto es que posee una mayor superficie de contacto. Es de un funcionamiento relativamente silencioso. Además pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten. Los datos constructivos de estos engranes se encuentran en prontuarios técnicos de mecanizado. Se mecanizan en fresadoras especiales.

Engrane Cónico Hipoide. Un engrane hipoide es un grupo de engranes cónicos helicoidales formados por un piñón reductor de pocos dientes y una rueda de muchos dientes, que se instala principalmente en los vehículos industriales que tienen la tracción en los ejes traseros. Tiene la ventaja de ser muy adecuado para las carrocerías de tipo bajo, ganando así mucha estabilidad el vehículo. Por otra parte la disposición helicoidal del dentado permite un mayor contacto de los dientes del piñón con los de la corona, obteniéndose mayor robustez en la transmisión. Su mecanizado es muy complicado y se utilizan para ello máquinas talladoras especiales (Gleason).

Engrane Helicoidal de Ejes Paralelos. Se emplea para transmitir movimiento o fuerzas entre ejes paralelos, pueden ser considerados como compuestos por un número infinito de engranes rectos de pequeño espesor escalonado, el resultado será que cada diente está inclinado a lo largo de la cara como una hélice cilíndrica.

Los engranes helicoidales acoplados deben tener el mismo ángulo de la hélice, pero el uno en sentido contrario al otro (Un piñón derecho engrana con una rueda izquierda y viceversa). Como resultado del ángulo de la hélice existe un empuje axial además de la carga, transmitiéndose ambas fuerzas a los apoyos del engrane helicoidal.

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Para una operación suave un extremo del diente debe estar adelantado a una distancia mayor del paso circular, con respecto al a otro extremo. Un traslape recomendable es 2, pero 1.1 es un mínimo razonable (relación de contacto). Como resultado tenemos que los engranes helicoidales operan mucho más suave y silenciosamente que los engranes rectos.

Engrane Helicoidal de Ejes Cruzados. Son la forma más simple de los engranes cuyas flechas no se interceptan teniendo una acción conjugada, la acción consiste primordialmente en una acción de tornillo o de cuña, resultando un alto grado de deslizamiento en los flancos del diente. El contacto en un punto entre diente acoplado limita la capacidad de transmisión de carga para este tipo de engranes. Leves cambios en el ángulo de las flechas y la distancia entre centro no afectan a la acción conjugada, por lo tanto el montaje se simplifica grandemente. Estos pueden ser fabricados por cualquier máquina que fabrique engranes helicoidales.

Engranes Helicoidales Dobles. Los engranes son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta se elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engrane helicoidal doble.

Un miembro del juego de engranes debe ser apto para absorber la carga axial de tal forma que impida las carga excesivas en el diente provocadas por la disparidad de las dos mitades del engrane. Un engrane de doble hélice sufre únicamente la mitad del error de deslizamiento que el de una sola hélice o del engrane recto. Toda discusión relacionada a los engranes helicoidales sencillos (de ejes paralelos) es aplicable a los engranes helicoidales dobles, exceptuando que el ángulo de la hélice es generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial.

EFICIENCIA: Las eficiencias de los engranes, con las pérdidas de potencia consiguientes, originan fuertes variaciones entre la fuerza verdadera suministrada y la carga que se transmite. Las pérdidas en cuestión pueden variar, desde 0.5% hasta 80% por engranamiento, lo que depende de los tipos de los engranes, sistema de lubricación, chumaceras y el grado de precisión de manufactura. Se considera que un engrane con eficiencia menor del 50% es de diseño defectuoso o que esta incorrectamente aplicado. En engranes helicoidales externos la eficiencia varía desde 97% a 99.5%.

5.10 Proceso de fabricación.

El proceso de fabricación está basado en la generación del diente del engrane a partir del diámetro exterior del mismo. El formado de los dientes del engrane se realiza por varios procedimientos, entre los cuales se encuentran: Colado en arena, moldeo en cáscara, fundición por revestimiento, colada en molde permanente, colada en matriz, fundición centrífuga.

También puede fabricarse por Pulvimetalurgia (metalurgia de polvos) o bien formarse primero por extrusión y luego rebanar por cortadores, formadores y generadora de engranes.

Unos de los métodos más usados es el “formado en frío” en el que unas matrices o dados ruedan sobre cuerpos de engranes para formar los dientes, en este caso las propiedades del metal mejoran grandemente, además generan un perfil de buena calidad.

Los dientes de los engranes se maquina por fresado, cepillado o formado con sinfín y pueden ser acabados por cepillado, bruñido, esmerilado o pulido con rueda.

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5.11 Tratamientos.Los tratamientos que se les practican a los engranes se dan principalmente en los dientes, los más comunes son:

Carburizado(A): Es uno de los métodos más ampliamente usados para el endurecimiento superficial de los dientes, el engrane cortado se coloca en un medio carburizante y se calienta, la capa superficial de los dientes del engrane absorbe el carbono (difusión) y después de una o más horas de mantenerlo a temperatura elevada, el carbono ha penetrado para dar la profundidad de endurecido requerida.

Nitrurado(A): Es un procedimiento de endurecimiento superficial que se aplica a los engranes de acero aleado, el engrane a nitrurar recibe un tratamiento de bonificado para darle un endurecimiento promedio. Las zonas que no van a ser nitruradas deben ser cubiertas con placas de cobre u otro material adecuado, después se coloca en el horno de nitruración calentándolo a 1000 °F (538 °C). El nitrurado se efectúa mediante gas de amoniaco que se descompone en nitrógeno atómico e hidrógeno sobre la superficie del acero.

El nitrógeno atómico penetra lentamente en la superficie del acero y se combina con otros elementos, para formar nitruros de extraordinaria dureza. Un acero con aleación exclusivamente de carbono no puede ser nitrurado con éxito.

Endurecimiento por Inducción (B,C): El engrane es endurecido superficialmente por medio de corrientes alternas de alta frecuencia. El proceso consiste en enrollar una bobina de inducción alrededor de la pieza, generalmente la pieza es girada dentro de la bobina, en pocos segundos los dientes son llevados por encima de la temperatura crítica (de un color rojo intenso), después de este proceso el engrane es retirado de la bobina y se le da un temple controlado por medio de un baño de rocío aplicado por un rociador o se le sumerge en un baño agitado. Antes del endurecimiento por inducción el disco del engrane se trata térmicamente.

Endurecido con Flama (D): Proporciona un endurecimiento poco profundo, es por medio de una flama oxiacetilénica empleando quemadores especiales. Para obtener un calentamiento uniforme generalmente se hace girar elengrane en la flama. El engrane s semiendurecido y los dientes se rebajan y se les da el acabado final antes de endurecerlos.

5.12 Lubricación.Todo los engranes sin importar tipos ni materiales tendrán mayores probabilidades de una larga vida útil si se les lubrica en forma adecuada. La lubricación de los engranes es un requisito básico del diseño tan importante como la resistencia o la durabilidad superficial de los dientes de los engranes. Sistemas y métodos para lubricación de engranes, los métodos utilizados para la lubricación de los dientes de los engranes varían con el tipo de engrane, la velocidad (en la línea primitiva), el acabado superficial, la dureza y la combinación de materiales.

Uno de los métodos de lubricación es el de paletas o brochas, el cual se utiliza exclusivamente en engranes de muy baja velocidad y de paso muy grande, otro método utilizado mayormente en cajas reductoras es por chapoteo; los juegos de engranes de alta velocidad son los más difíciles de lubricar eficientemente ya que no es fácil sumergir los engranes en el aceite.

Los siguientes métodos son: Lubricación a presión por medio de bomba para aceite autocontenida, bomba motorizada independiente, sistema centralizado de lubricación a presión. Atomización, llamado también lubricación por niebla, se utiliza para velocidades muy altas o donde la acumulación de lubricante sea intolerable.

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5.13 Inspección.La inspección funcional la suministra el examinador de rodillo de doble flanco. Este examinador de rodillos cuenta con un software de medición de engranes integrado que rápidamente compara la geometría real del engrane contra las especificaciones originales.

La inspección analítica consiste en una sonda de exploración que mide con precisión cada diente de forma individual creando una imagen topográfica digital del engrane completo. Esta imagen se compara con la de un modelo en CAD. El software calcula los parámetros elementales de precisión del engrane, como descentrado, perfil, espacio entre ondulaciones y errores de derivación.

5.14 Consideraciones de diseño.Mantener las estructuras de soporte de las chumaceras de los engranes tan cerca como sea posible, pero dejando espacio libre necesario para aplicar la lubricación y ejecutar los ajustes necesarios. De esta forma se eliminan los momentos grandes, reduciendo los problemas de vibración.

Los engranes deben poseer una carcasa protectora a fin de evitar, por ejemplo, los problemas debidos al clima, a la zona de trabajo, la manipulación del equipo, etc. Este tipo de carcasa debe tener una abertura la cual facilite la revisión de la superficie de los dientes sin necesidad de desmontar todo el conjunto, también debe poseer una zona especial donde debe alojar el lubricante para el engrane.

5.15 Nomenclatura.

Imagen 11.1.- Partes de un engrane

Paso Circular: Es la distancia medida sobre la circunferencia de paso entre determinado punto de un diente y el correspondiente de uno inmediato, es decir la suma del grueso del diente y el ancho del espacio ente dos consecutivos.

En los engranes helicoidales, por su naturaleza (dientes en hélice), va a tener dos pasos:

Pn = Paso circular normal Pt = Paso circular transversal Relacionados por la siguiente ecuación

Pn=Ptcos(ψ)

Nótese que cuando ψ = 0 entonces Pn =Pt Donde ψ es el ángulo de hélice.

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Circunferencia de Paso: Es un círculo teórico en el que generalmente se basan todos los cálculos; su diámetro es el diámetro de paso S. Supongamos que un plano oblicuo a b corta al engrane según ψ en un arco, este arco tiene radio de curvatura R, si ψ = 0 entonces R = D/2; si ψ crece hasta llegar a 90˚ entonces R = ∞; por lo tanto se entiende que cuando ψ crece R también lo hace.

Módulo (M): La relación del diámetro de paso al número de dientes.

𝑴 =𝑫

𝒁d = Diámetro de paso Z = Número de dientes

EN ENGRANES HELICOIDALES SE DIFERENCIAN ENTRE: - Módulo transversal- Módulo normalAddendum (HA): Distancia radial entre el tope del diente y la circunferencia de pasoDeddendum (HF): Es la distancia entre el fondo del espacio y la circunferencia de pasoAltura total: Es la suma del addendum y deddendum

Circunferencia de Holguera: Es la circunferencia tangente a la de addendum del otro engrane, la holgura es la diferencia entre el addendum de un engrane y el deddendum del otro conectado.

Juego: Es el espacio entre dos dientes consecutivos y el grueso del diente del otro engrane.

Número Virtual de Dientes (Zv): Si se observa en la dirección de los dientes, un engrane delmismo paso y con el mismo R tendrá un mayor número de dientes según aumente R es decir conforme se incremente ψ.

Se puede demostrar que:

𝒁𝒓 =𝒁

𝒄𝒐𝒔(𝝍)De donde: Zr =Rádio del diente Z =Número de dientes cos =Coseno del ángulo de ataque ψ =Incremento del radio del diente

Para la generación de un engrane se trazan dos círculos cuyos diámetros son los diámetros de paso. En un par de engranes conectados las circunferencias de paso son tangentes entre sí, esto quiere decir que los centros están ubicados a una distancia R1 + R2. El punto P es el punto de paso, por este punto se traza una recta ab que es tangente a los dos círculos, luego se traza una recta cd por el punto P, a un ángulo φ con respecto a la tangente común ab ; la recta cd recibe tres nombres:

Línea de presión. Generatriz. Línea de acción e indica la dirección en que actúa la fuerza.

El ángulo φ se llama ángulo de presión y suele tener un valor de 20° o 25°; para engranes helicoidales el ángulo de presión φ en la dirección normal es diferente a φt en la dirección transversal, estos ángulos están relacionados por la ecuación:

𝑪𝒐𝒔(𝝍) =𝒕𝒈(𝝋)

𝒕𝒈(𝝋)

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A continuación, sobre cada engrane se traza una circunferencia tangente a la línea de presión. Estas serán las circunferencias de base. Como son tangentes a dicha línea y al ángulo de presión determina su tamaño. El radio de la circunferencia de base es:

Rb=r cos(φ) De donde: Rb=Radio de la circunferencia de base r=Radio φ=Ángulo de presión

Interferencia. La interferencia también puede reducirse mediante un mayor ángulo de presión. Con esto obtiene una menos circunferencia de base, de manera que la mayor parte del perfil de los dientes es evolvente. La demanda de piñones menores con menos dientes favorece así el uso de un ángulo de presión de 25˚, aun cuando las fuerzas de fricción y las cargas de aplastamiento aumenten de magnitud y disminuya la relación de contacto.

5.16 Rueda dentada y trinquete. Un trinquete es un mecanismo que impide que el engranaje gire hacia el lado contrario trabándolo con sus dientes en forma de sierra. Gracias a él los mecanismos no se rompen por girar al revés. Ejemplo de Este Mecanismo: El trinquete se encuentra en el reloj para prevenir que las manecillas giren para el sentido contrario.

5.17 Trasmisión por correa y cadena. Mecanismo piñón cadena. Este mecanismo es un método de transmisión muy utilizado porque permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos, que estén bastante separados. Es el mecanismo de transmisión que utilizan las bicicletas, motos y en muchas máquinas e instalaciones industriales. También se emplea en sustitución de los reductores de velocidad por poleas cuando lo importante sea evitar el deslizamiento entre la rueda conductora y el mecanismo de transmisión (en este caso una cadena)

Eslabón de una cadena. El mecanismo consta de una cadena sin fin (cerrada) cuyos eslabones engranan con ruedas dentadas (piñones) que están unidas a los ejes de los mecanismos conductor y conducido.

Juego de piñones de bicicleta. Las cadenas empleadas en esta transmisión suelen tener libertad de movimiento solo en una dirección y tienen que engranar de manera muy precisa con los dientes de los piñones. Las partes básicas de las cadenas son: placa lateral, rodillo y pasador. Las ruedas dentadas suelen ser una placa de acero sin cubo (aunque también las hay de materiales plásticos). Para la relación de transmisión valen las ecuaciones de las ruedas dentadas.

Ventajas e inconvenientes. Este sistema aporta beneficios sustanciales respecto al sistema correa-polea, pues al emplear cadenas que engranan en los dientes de los piñones se evita el deslizamiento que se producía entre la correa y la polea. Presenta la gran ventaja de mantener la relación de transmisión constante ( pues no existe deslizamiento) incluso transmitiendo grandes potencias entre los ejes (caso de motos y bicicletas), lo que se traduce en mayor eficiencia mecánica (mejor rendimiento). Además, las cadenas no necesitan estar tan tensas como las correas, lo que se traduce en menores averías en los rodamientos de los piñones. Presenta el inconveniente de ser más costoso, más ruidoso y de funcionamiento menos flexible, al no permitir la inversión del sentido de giro ni la transmisión entre ejes cruzados; además necesita una lubricación (engrase) adecuada.

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5.18 Poleas dentadas.

Para la transmisión entre dos ejes que estén separados a una distancia donde no sea económico o técnicamente imposible montar una transmisión por engranes se recurre a un montaje con poleas dentadas que mantienen las mismas propiedades que los engranes, es decir, que evitan el patinamiento y mantienen exactitud en la relación de transmisión.

Los datos más importantes de las poleas dentadas son:

- Número de dientes- Paso- Ancho de la polea

El paso es la distancia entre los centros de las ranuras y se mide en el círculo de paso de la polea. El círculo de paso de la polea dentada coincide con la línea de paso de la banda correspondiente. Las poleas dentadas se fabrican por fundición en diversos materiales tales como aluminio, acero.

Las poleas dentadas normalizadas se fabrican en los siguientes pasos en pulgadas:

MXL: Mini extra ligero (0.080´´) XL: Extra ligero (0.200´´) L: Ligero (0.375´´) H: Pesado (0.500´´) XH: Extra pesado (0.875´´) XXH: Doble extra pesado (1.250´´)

Los pasos métricos son los siguientes: T2.5 (Paso 2,5 mm) T5 (Paso 5mm) T10 (Paso 10 mm) T20 (Paso 20 mm)

5.19 Rodamientos.En busca de mejorar el rendimiento mecánico de las máquinas empleamos diferentes instrumentos que ayudan a mejorar la movilidad interna de esta. Uno de estos son los rodamientos, los cuales alargan la vida útil de las piezas rotacionales, dando una mayor durabilidad y control de la temperatura en los puntos de fricción.

Rodamiento es el conjunto de esferas que se encuentran unidas por un anillo interior y uno exterior, el rodamiento produce movimiento al objeto que se coloque sobre este y se mueve sobre el cual se apoya. Los rodamientos se denominan también cojinetes no hidrodinámicos. Teóricamente, estos cojinetes no necesitan lubricación, ya que las bolas o rodillos ruedan sin deslizamiento dentro de una pista, sin embargo, como la velocidad de giro del eje no es nunca exactamente constante, las pequeñas aceleraciones producidas por las fluctuaciones de velocidad producen un deslizamiento relativo entre bola y pista. Este deslizamiento genera calor. Para disminuir esta fricción se lubrica el rodamiento creando una película de lubricante entre las bolas y la pista de rodadura.

Las bolas, en su trayectoria circular, están sometidas alternativamente a cargas y descargas, lo que produce deformaciones alternantes, que a su vez provocan un calor de histéresis que habrá que eliminar. Dependiendo de estas cargas, el cojinete se lubricará simplemente por grasa o por baño de aceite, que tiene mayor capacidad de disipación de calor.

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5.20 Tipos de rodamientos.

Rodamientos de Bolas a Rótula Insensibles a la desalineación angular. También disponibles en versiones obturadas y lubricadas de por vida, para un funcionamiento sin mantenimiento. Los rodamientos montados en manguitos de fijación y alojados en soportes de pie SKF proporcionan unas disposiciones económicas.

Imagen 13.1.- Rodamiento de bola

Rodamiento Y con prisioneros, aro interior prolongado a un lado, Rodamiento Y con agujero cónico, Rodamiento Y con agujero cónico

Imagen 13.2.- Rodamientos Y

Rodamientos de Bolas con Contácto Angular. Rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular, diseño básico, Rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular, de alta precisión, Rodamiento de dos hileras de bolas con contacto angular, aro interior, diseño básico abierto.

Imagen 13.3.- Rodamientos de bola contacto angular

Rodamientos Completamente Llenos de Rodillos Cilíndricos (sin jaula). Rodamiento de una hilera de rodillos cilíndricos, sin jaula. Rodamiento completamente lleno de rodillos cilíndricos, de dos hileras, con pestañas integrales en el aro interior.

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Imagen 13.4.- Rodamientos cilíndricos Rodamientos de agujas. Corona de una hilera de agujas. Corona de dos hileras de agujas. Casquillo de una hilera de agujas, sin fondo, diseño abierto básico. Casquillo de una hilera de agujas, sin fondo, con obturaciones rozantes.

Imagen 13.5.- Rodamientos de agujas

Casquillo de una hilera de agujas, con fondo, diseño abierto básico. Rodamiento de una hilera de agujas con pestañas, sin aro interior. Rodamiento de una hilera de agujas sin pestañas, con aro interior.

Imagen 13.6.-Casquillos Rodamientos de Rodillos Cónicos. Rodamiento de una hilera de rodillos cónicos. Rodamiento de dos hileras de rodillos cónicos, configuración.

Imagen 13.7.-Rodamientos cónicos

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Rodamientos Axiales. Rodamientos axiales de bolas, de simple efecto, con una arandela de alojamiento plana.

Imagen 13.8.-Rodamientos axial

Rodamientos axiales de bolas con contacto angular. Rodamiento axial de bolas con contacto angular, de simple efecto. Rodamiento axial de bolas con contacto angular, de doble efecto.

Imagen 13.9.-Rodamientos axial con contacto angular

Rodamientos Axiales de Rodillos Cilíndricos. Rodamiento axial de rodillos cilíndricos, de simple efecto.

Imagen 9.10.-Rodamientos axial de rodillos

Rodamientos Axiales de Rodillos Cónicos. Rodamiento axial de rodillos cónicos, de simple efecto.

Imagen 13.11.-Rodamientos axial de rodillos cónicos

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Rodamiento axial de rodillos cónicos, de tornillo.

Imagen 13.12.-Rodamientos axial de rodillos cónicos, de tornillo Rodamiento axial de rodillos cónicos, de doble efecto.

Imagen 13.13.-Rodamientos axial de rodillos cónicos, doble efecto Rodillos de leva. Rodillo de leva, diseño estrecho, rodillo de leva, diseño ancho.

Imagen 13.14.-Rodamientos de leva, estrecho y ancho.

5.21 Principios para la selección y la aplicación de los rodamientos. Una disposición de rodamientos no sólo consta de los rodamientos. Los componentes adyacentes a éstos como son el eje y el soporte, forman una parte integral de la disposición completa. La importancia del lubricante y las obturaciones no tiene límite. Para que un rodamiento funcione a pleno rendimiento, debe estar lubricado adecuadamente y protegido contra la corrosión y la entrada de contaminantes. La limpieza tiene una gran influencia sobre la vida útil de un rodamiento, razón por la cual los lubricantes y las obturaciones forman parte de las actividades.

Para diseñar una disposición de rodamientos en necesario: - Seleccionar un tipo de rodamiento adecuado- Determinar un tamaño de rodamiento adecuado,

Así mismo se debe considerar: Que la forma y el diseño de los demás componentes de la disposición sean adecuados, Que los ajustes y el juego interno o la precarga del�rodamiento sean apropiados, Los mecanismos de fijación, Las obturaciones apropiadas, El tipo y la cantidad de lubricante, Los métodos de montaje y desmontaje utilizados, etc.

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Cada decisión individual afecta el rendimiento, la fiabilidad y la rentabilidad de la disposición de rodamientos. La cantidad de trabajo que esto supone depende de si se dispone o no de alguna experiencia previa con disposiciones similares. Cuando se carece de experiencia, cuando se plantean requisitos especiales, o cuando hay que prestar especial atención a los costos de la disposición de rodamientos, esto supone mucho más trabajo, como por ejemplo, la realización de cálculos y pruebas de mayor precisión.

5.22 Terminología de los rodamientos. La siguiente terminología se utiliza en una disposición de rodamientos. Disposición de rodamientos. 1.- Rodamiento de rodillos cilíndricos 2.- Rodamiento de bolas con cuatro puntos de contacto 3.- Soporte 4.- Eje 5.- Tope del resalte del eje 6.- Diámetro del eje 7.- Placa de fijación 8.- Obturación radial de eje 9.- Anillo distanciador 10.- Diámetro del agujero del soporte 11.- Agujero del soporte 12.- Tapa del soporte 13.- Anillo elástico

La Siguiente Terminología se Utiliza para las Diferentes Partes del Rodamiento: Rodamientos radiales. 1.- Aro interior 2.- Aro exterior 3.- Elemento rodante: bola, rodillo cilíndrico, agujas, rodillo cónico, rodillo a rótula 4.- Jaula 5.-Placa de protección – hecha de chapa de acero, no rozante 6.- Diámetro exterior del aro exterior 7.- Agujero del aro interior 8.- Diámetro del reborde del aro interior 9.- Diámetro del reborde del aro exterior 10.- Ranura para anillo elástico 11.- Anillo elástico 12.- Cara lateral del aro exterior 13.- Ranura de anclaje para la obturación 14.- Camino de rodadura del aro exterior 15.- Camino de rodadura del aro interior 16.- Ranura de obturación 17.- Cara lateral del aro interior 18.- Chaflán 19.- Diámetro medio del rodamiento 20.- Anchura total del rodamiento 21.- Pestaña guía 22.- Pestaña de retención 23.- Ángulo de contacto

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RODAMIENTOS AXIALES 24.- Arandela de eje 25.- Conjunto de elementos rodantes y jaula 26.- Arandela de alojamiento 27.- Arandela de alojamiento con superficie de asiento esférica 28.- Arandela de apoyo del asiento

5.23 Selección del tamaño del rodamiento. El tamaño del rodamiento para una aplicación se puede seleccionar inicialmente en base a su capacidad de carga, en relación a las cargas que tendrá que soportar y según los requisitos de duración y fiabilidad. En las tablas de rodamientos se indican los valores para la capacidad de carga dinámica C y la capacidad de carga estática Co. Las condiciones de carga estática y dinámica del rodamiento se deben verificar independientemente. Las cargas dinámicas se deben comprobar con un espectro representativo de condiciones de carga en el rodamiento. El espectro de la carga debe incluir cualquier carga de pico (pesada) que puedan producirse ocasionalmente. Las cargas estáticas no sólo son aquéllas aplicadas al rodamiento en reposo o a bajas velocidades de giro (n < 10 rpm), sino que también deben incluir la verificación de la seguridad estática de las cargas de choque muy elevadas (cargas de duración muy breve)

5.24 Capacidad de carga y vida - cargas dinámicas La capacidad de carga dinámica C se usa en los cálculos para los rodamientos sometidos a esfuerzos dinámicos, es decir, rodamientos que giran bajo carga. Expresa la carga que dará una vida nominal según la normativa ISO 281:1990 de 1 000 000 revoluciones. Se asume que la magnitud y el sentido de la carga son constantes, radial para los rodamientos radiales, axial y centrada para los rodamientos axiales.

Las capacidades de carga dinámica de los rodamientos SKF se han determinado según los métodos descritos en la normativa ISO 281:1990. Las capacidades de carga expresadas en este catálogo son válidas para los rodamientos de acero al cromo con tratamiento térmico hasta lograr una dureza mínima de 58 HRC y que funcionan bajo condiciones normales. Los rodamientos SKF Explorer cuentan, entre otras cosas, con un material y unas técnicas de fabricación aplicadas por SKF mejores, por lo que las ecuaciones para calcular las capacidades de carga dinámica de dichos rodamientos incorporan factores de actualización de acuerdo con la normativa ISO 281:1990.

La vida de un rodamiento se define como: El número de revoluciones El número de horas de funcionamiento a una velocidad determinada

Que el rodamiento puede soportar antes de que se manifieste el primer síntoma de fatiga del metal en uno de sus aros o elementos rodantes.

Los cálculos de la vida sólo hacen referencia a un grupo de rodamientos y a un determinado grado de fiabilidad, es decir, el 90%. Asimismo, los fallos no suelen estar causados por la fatiga, sino por la contaminación, el desgaste, la desalineación, la corrosión, o debido a fallos de la jaula, la lubricación o la obturación.

La “vida especificada” se trata de la vida determinada por una autoridad, por ejemplo, con base en datos hipotéticos de carga y velocidad facilitados por dicha autoridad. Generalmente, es una vida nominal básica L10 basada en la experiencia obtenida con aplicaciones similares.

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5.25 Capacidad de carga y vida nominal - cargas estáticas.La capacidad de carga estática Co se usa en los cálculos cuando los rodamientos deben:

Girar a velocidades muy bajas (n < 10 rpm), Realizar movimientos oscilantes muy lentos, Permanecer estacionarios bajo carga durante largos períodos de tiempo.

También se debe comprobar el factor de seguridad de las cargas de poca duración, como las cargas de choque o las cargas elevadas de pico que actúan sobre un rodamiento rotativo (sometido a esfuerzos dinámicos) oestacionario. La capacidad de carga estática se define según la ISO 76:1987 como la carga estática quecorresponde a una tensión de contacto calculada en el centro de la superficie de contacto más cargada entrelos elementos rodantes y los caminos de rodadura de:

4.600 MPa para rodamientos de bolas a rótula; 4.200 MPa para el resto de rodamientos de bolas; 4.000 MPa para todos los rodamientos de rodillos.

Esta tensión produce la deformación permanente total del elemento rodante y del camino de rodadura, que es aproximadamente igual al 0,0001 del diámetro del elemento rodante. Las cargas son puramente radiales para los rodamientos radiales y para los rodamientos axiales son cargas axiales centradas. La verificación de las cargas estáticas de los rodamientos se realiza comprobando el factor de seguridad estático de la aplicación, que se define como:

𝑺𝒐 =𝑪𝒐

𝑺𝒐

De donde: Co= Capacidad de carga estática, kN Po= Carga estática equivalente, kN So=Factor de seguridad estática

En el cálculo de la carga estática equivalente se debe utilizar la carga máxima que pueda soportar un rodamiento. En la sección “Selección del tamaño del rodamiento utilizando la capacidad de carga estática” encontrará más información acerca de los valores recomendados para el factor de seguridad y el modo de calcularlo.

5.26 Selección del tamaño del rodamiento utilizando las fórmulas de la vida - vida nominal.La vida nominal de un rodamiento según la normativa ISO 281:1990 es:

𝑳𝟏𝟎 = (𝑪

𝑷)

𝑷

Si la velocidad es constante, suele ser preferible calcular la vida expresada en horas de funcionamiento utilizando la ecuación:

𝑳𝟏𝟎𝒉 =𝟏𝟎𝟔

(𝟔𝟎𝒏)𝑳𝟏𝟎

De donde: L10 =Vida nominal (con un 90% de fiabilidad), millones de revoluciones L10h =Vida nominal (con un 90% de fiabilidad), horas de funcionamiento C=Capacidad de carga dinámica, kN P=Carga dinámica equivalente del rodamiento, kN n=Velocidad de giro,rpm p=Exponente de la ecuación de la vida 3= Para los rodamientos de bolas 10/3= Para los rodamientos de rodillos

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UNIDAD SIES METROLOGÍA6.1 ¿Qué es la Metrología? La Metrología es la ciencia de las mediciones proviene de dos palabras griegas metro que significa medida y logia (logos) que es estudio, dándonos así una ciencia que se encarga del estudio de las medidas y es la base para el desarrollo científico y tecnológico de la civilización, cada descubrimiento en la ciencia proporciona una nueva forma de ver las cosas, por lo que el campo de la metrología siempre está en expansión.

La Metrología de acuerdo a su función podemos clasificarla en:

- Metrología Legal.- Metrología Científica.- Metrología Industrial.

Metrología legal: Tiene como función, la de establecer el cumplimiento de la legislación metrológica oficial como: la conservación y empleo de los patrones internacionales, primarios, secundarios así como mantener laboratorios oficiales que conserven de preferencia estos patrones.

Metrología científica: Es aquella que no está relacionada con los servicios de calibración que se hacen en la industria y en el comercio, su función radica en la búsqueda y materialización de los patrones internacionales, para que éstos sean más fáciles de reproducir a nivel internacional, encontrar los patrones más adecuados para los descubrimientos que se hagan en el futuro, seguir analizando el sistema internacional de unidades, etc., estas funciones las realizan todos los laboratorios autorizados oficiales y privados los cuales en esta forma también están, colaborando en la elaboración de normas.

Metrología industrial: Compete a los laboratorios autorizados, su función es dar servicio de calibración de patrones y equipos a la industria y el comercio. Este concepto conlleva al deseo de que las medidas siempre tengan uniformidad, sean confiables, precisas y se integren en los niveles deseados para que se mantengan siempre calibrados estos aparatos.

La Cadena de Calibración integrará toda esta Metrología, también puede ser dividida de acuerdo al tipo y técnica de medición, teniendo de esta manera, entre otras, los siguientes:

- Metrología geométrica.- Metrología eléctrica.- Metrología térmica.- Metrología química.

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6.2 Campo de aplicación de la Metrología geométrica.

6.3 Clasificación de instrumentos y aparatos de medición.

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6.4 Cálculo de errores en el proceso de medición.

Cuando se hacen mediciones y se repite una de ellas, aunque la pieza, el aparato de medida e incluso el operario sean los mismos, se comprueba la existencia de pequeñas variaciones de lectura, que al mismo tiempo dan lugar a errores variables y a una inexactitud o incertidumbre de valor constante.

Inexactitud o Incertidumbre: Es el intervalo entre los valores máximos y mínimos que puede dar la lectura de la escala del aparato que mide una magnitud real constante.

ERROR = VALOR LEÍDO –DIMENSIÓN REAL

Ejemplo: Una pieza cilíndrica cuya dimensión real del diámetro es de 40mm, se ha medido 10 veces con las siguientes lecturas sucesivas: 40.1, 40.3, 40, 39.9; 39.9, 40.2, 39.8, 40.2, 39.8, 40.1 mm.

INCERTIDUMBRE = 40.3 – 39.8 = 0.5mm

Del ejemplo anterior se tienen los siguientes errores: 40.1 – 40 = 0.1 mm; 39.9 – 40 = - 0.1 mm; 40.2 – 40 = 0.2 mm; 39.8 – 40 = - 0.2 mm; 40.3 – 40 = 0.3 mm. El signo nos indica si la lectura es mayor o menor que la dimensión real.

6.5 Los errores en el proceso de medición.

La medición es la base de toda clase de actividad científica, técnica y económica; desde un punto de vista general, se puede decir que es la asignación de símbolos numéricos y aspectos de objetos o eventos de acuerdo con una regla o norma, en sentido estricto, es la comparación de una cantidad o magnitud con la unidad de esa cantidad o magnitud. Como se mencionó anteriormente, se puede decir que propiamente ningún proceso de medición puede estar libre de errores. Estos surgen debido a la imperfección de nuestros sentidos, de nuestros medios de observación, de las teorías aplicadas, de los aparatos de medición, debido también a las variaciones, a las condiciones ambientales y a otras causas. En la teoría clásica se denomina error absoluto a la diferencia entre los valores real y teórico.

EA = X’ – X En donde: EA = Error absoluto X = Valor real de la medición X’ = Valor teórico

Naturalmente, que este error proporciona poca información sobre su incidencia en los resultados, pues un error de un milímetro es inaceptable; por ejemplo, en la fabricación de tornillos y despreciable en el largo de un rollo de lámina. Una idea más completa de la precisión de la medición está dada por el error relativo.

𝑬𝒓 =𝑬𝒂

𝑿′

En donde: Er= Error relativo. Ea= Error absoluto. X´= Valor teórico.

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Frecuentemente se clasifica a los errores de un proceso de medición en dos tipos, errores sistemáticos (regulares o constantes) y errores irregulares (accidentales o fortuitos). Los errores sistemáticos obedecen a la presencia de una causa permanente y adquieren siempre igual valor cuando se opera en igualdad de circunstancias, pueden por lo tanto atenuarse o evitarse; en cambio los errores irregulares son aquellos que se originan por causas verdaderamente accidentales y se presentan indistintamente con diversas magnitudes y sentidos. Desde un punto de vista matemático, el error sistemático produce un cierto sesgo que es constante en las observaciones, al menos en una serie de mediciones, mientras que el error accidental varía de una medición a otra y produce una variación aleatoria en las observaciones. Por ejemplo, los errores debidos a la imperfección de los instrumentos de medir, son de tipo sistemático y los errores personales que comete cada observador al realizar sus mediciones; son de tipo aleatorio. Los errores accidentales son causados por el azar y la distribución de su magnitud usualmente se aproxima a una distribución normal de Gauss y con media igual a cero.

Por lo tanto, la magnitud del error accidental se evalúa por la desviación normal de su distribución; en la teoría clásica del error se recomienda describir la precisión de una medición mediante la raíz del error medio cuadrático, error estándar o diferencia media cuadrática que no es sino un estimador de la desviación normal y se define como a continuación se describe:

𝑬𝒓𝒎𝒔 = ±√(𝑿𝟏 − 𝑿)𝟐

𝒏

En donde: X1= Medida teórica de la pieza. X= Promedio de la muestra. n= Número de eventos. Erms=El error medio cuadrático.

Siendo X el promedio de la muestra utilizándose como un estimado de o la media del universo, “Erms”, el error medio cuadrático, X1 la medida teórica de la pieza y “n” el numero de eventos. Por otra parte la exactitud de un proceso de medición se representa por la magnitud del error sistemático o sesgo y resulta importante aclarar que como el valor verdadero es desconocido por ser un valor real, sólo es posible estimar el error sistemático partiendo de la teoría o de la comparación con un proceso de medición más exacto. Por lo tanto, puede decirse que hay dos componentes en los errores, cada uno con un carácter diferente y que las magnitudes de estos dos tipos de errores deben tenerse siempre en cuenta al considerar la confiabilidad de un método de medición.

A continuación se muestra un cuadro en el que se resumen las distintas causas del error que se cometen en un proceso de medición.

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6.6 Errores del aparato. Los aparatos de medición llegan a las manos del usuario u operador con un cierto error. Al usar el aparato debe corregirse la medida hecha mediante un factor de corrección que proporciona el mismo fabricante. Este tipo de errores se debe a las imperfecciones de maquinado y construcción del aparato de medición, ya que es imposible hacer piezas exactamente iguales a las que se indican en el plano de fabricación, pero sí se busca que estas piezas estén dentro de un rango dimensional permisible. Por esta razón el fabricante, a través de ensayos logra obtener un factor de corrección para que el operario lo aplique en cada una de sus mediciones.

Deformaciones Elásticas. Las deformaciones elásticas por contracción de los elementos de verificación y de las piezas medidas son causas de errores metrológicos. En las mediciones por contacto, que son las más numerosas, la pieza sufre bajo el efecto de una carga (presión de contacto).

Compresión Local: Puede tener varios aspectos:

Zona Plana: Las medidas en este caso son muy exactas, primero porque la carga aplicada es muy pequeña, además porque la deformación elástica de las crestas (rugosidad de la superficie)depende mucho del estado de la superficie.

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Flexión - Torsión: Esta deformación puede ser muy elevada debido al propio peso de la pieza que se mide.

Deformaciones Permanentes.

Desgaste: Este es ocasionado por el uso frecuente del instrumento o aparato. El desgaste se puede prevenir haciendo que las superficies de contacto sean duras y estén muy pulidas.

Envejecimiento: Después de efectuado el tratamiento térmico en los calibres existe un estado molecular inestable que resulta del mecanizado o de los tratamientos térmicos aplicados. Este estado puede eliminarse ya sea mediante tratamientos a base de vibraciones o dejando las piezas antes de maquinar a la intemperie durante un largo tiempo. Este tratamiento provoca una modificación muy pequeña en las formas geométricas y en las dimensiones.

Imperfecciones Mecánicas. Los juegos que ocasionan irregularidades de lectura se compensan con resortes, siempre que sea posible para evitar holguras.

Defectos de Rectitud y Forma: Es muy probable que ocurran en los siguientes instrumentos:

Micrómetros: Defectos locales en el paso, inclinación de los palpadores.

Comparadores: Defectos en el paso y en la concentricidad de los piñones.

Defectos de Alineación y Centrado: En mediciones lineales el defecto de alineamiento o de centrado provoca un pequeño error, el error en medida lineal no es prácticamente apreciable.

6.7 Errores del operador.

Los errores de medición personales son naturalmente inevitables, pueden disminuirse mediante la práctica, de tal modo que el operador en su función de medir, deberá tener cuidado de incurrir en ellos en el menor grado posible. Los errores principales que el operador comete son:

Error de Paralelaje: Este resulta de la posición incorrecta del operador para hacer la lectura que indica el aparato, la manera más recomendable es que el operador se coloque en posición perpendicular a la escala o carátula dónde deberá tomar la lectura.

Error de la Presión: Este se comete cuando el aparato o instrumento carece de construcción de algún elemento que neutralice o regule un exceso de esfuerzo en el manejo del mismo. En la medición propiamente dicha, no debe olvidarse que si la acción se efectúa con mayor o menor esfuerzo, se producirá una lectura de medición de valor distinto que dependerá del grado de esfuerzo utilizado debido a aplanamientos o ensanchamientos de las superficies de contacto de dicho instrumento.

Error de Posición: Este error es causado por la colocación incorrecta de los aparatos o instrumentos a utilizar o también de las piezas a medir. En casi todos los procesos de medición de longitudes, los instrumentos o aparatos, deberá colocarse perpendicular o paralelamente a la superficie cuya dimensión se desea obtener.

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6.8 Errores por el medio ambiente.

Entre los principales fenómenos que afectan a la medición se encuentran:

La humedad. El polvo. La temperatura.

Errores por la dilatación térmica: Este error es causado debido a la temperatura, tiene efecto en los instrumentos; esto debido a los materiales que los constituyen y al momento en que son calibrados.

Sistemas de unidades. Un sistema de unidades de medida es un conjunto de unidades confiables, uniformes y definidas con precisión y sirve para satisfacer las necesidades de la medición. El primer sistema de medida que se estableció fue el Sistema Métrico, en Francia a fines del siglo XVIII. Este sistema presentaba un conjunto de unidades coherentes para las medidas de longitud, volumen, capacidad y masa, los cuales se basaban en dos unidades fundamentales: el metro y el kilogramo y su variación en decimal.

Un nuevo sistema de unidades fue creado cuando el sistema métrico sufrió una revisión alrededor de 1950. Adoptado oficialmente en 1960 y llamado sistema internacional de unidades a este nuevo sistema se le llama comúnmente SI. Aunque algunas unidades del SI son las mismas que el viejo sistema métrico, el SI presenta muchos aspectos nuevos y simplificaciones, con lo que resulta un sistema métrico mejorado.

La longitud, el tiempo, la masa y la fuerza son los conceptos básicos de la mecánica para lo cual se necesitan unidades de medición. Sin embargo, solo tres de esas cantidades son independientes, ya que las cuatro están relacionadas por la ley del movimiento de Newton.

F= ma Donde: F= Fuerza. m= Masa. a= Aceleración.

El SI se clasifica como un sistema absoluto de unidades por que las mediciones de las tres cantidades fundamentales son independientes de las posiciones en que se hacen estas mediciones; es decir las mediciones no dependen de los efectos de la gravedad. Por tanto; las unidades del SI para longitud, masa y tiempo pueden usarse en cualquier parte de la tierra, en el espacio, sobre la luna o en otro planeta.

U.S. CUSTOMARY SYSTEM (USCS). El sistema ingles se basa en la longitud, masa y la fuerza como cantidades fundamentales; la masa se deriva de la segunda ley. Por tanto en este sistema la unidad de masa se expresa en términos de las unidades de longitud, tiempo y fuerza. La unidad de fuerza se define como la fuerza requerida para imprimir a una cierta masa estándar una aceleración igual a la de la gravedad, lo que implica que la unidad de fuerza varía con la posición de la altitud. Por esa razón a esos sistemas se les llama sistemas gravitatorios de unidades.

6.9 Unidades SI. El SI, es pues el resultado actual de un largo trabajo comenzado en Francia, pero continuado durante más de un siglo en el marco internacional para poner a disposición de todos los hombres un conjunto de unidades confiables y uniformes. La necesidad de su aplicación se hace imperativa para que, aun cuando sea el precio de un esfuerzo de adaptación, se tenga un lenguaje común, liso, llano, de fácil utilización, que son atributos indispensables para el desarrollo de la técnica, la ciencia, la industria y en general de toda actividad humana.

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El sistema internacional de unidades tiene siete unidades básicas a partir de las cuales se derivan las demás. A continuación se definen las siete unidades fundamentales que componen el SI. Las unidades restantes se derivan de éstas y los múltiplos y submúltiplos se expresan en sistema decimal.

Unidades de base.

-Longitud Metro (m).El metro es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío durante un lapso de 1/299792458.

-Masa Kilogramo (Kg).Es igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo, el cual es un cilindro de platino irradiado que seconserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas de Paris. Esta es la única unidad básica que estádefinida por un objeto.

-Tiempo. Segundo (s).Es la duración de 9 192 631 770 ciclos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveleshiperfinos de estado estable del átomo del Cesio 133. Esto se realiza sintonizando un oscilador en lafrecuencia de resonancia de los átomos de Cesio 133 mientras pasan a través de un sistema de imanes y unacavidad de resonancia dentro de un detector.

-Intensidad de Corriente Eléctrica. Ampere (A).Es una corriente eléctrica tal, que si se mantiene constante en dos conductores rectos y paralelos de longitudinfinita, de sección transversal circular despreciable y separados 1m, en el vacío, debe producir entre estos 2conductores una fuerza igual a 2 x 10-7 newton por metro de longitud.

-Temperatura Termodinámica. Kelvin (K).Es la fracción 1/273.15 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

-Intensidad Luminosa. Candela (Cd).Es la intensidad luminosa en una dirección dada de una fuente que emite una radiación monocromática defrecuencia 540X1012 hertz cuya intensidad energética en esa dirección es de 1/638 watt por esterradian.

-Cantidad y Sustancia Mol (mol).Es la cantidad de un sistema que contiene tantas partículas elementales como átomos hay en 0.012kg de carbón 12.

Unidades suplementarias. - Angulo plano radian – rad.Es el ángulo plano comprendido entre dos radios de un círculo y que interceptan sobre la circunferencia deeste círculo, un arco de longitud igual a la del radio.

-Ángulo sólido esterradian (sr).Es el ángulo sólido que teniendo su vértice en el centro de una esfera, corta sobre la superficie de esta esferaun área igual a la de un cuadrado que tiene por lado el radio de la esfera.

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6.10 Calibrador Vernier.El calibrador Vernier es un instrumento de medición directa, con el cual se pueden hacer mediciones con cierto grado de exactitud, de acuerdo con la legibilidad del mismo. El instrumento típico está compuesto por una regla rígida graduada, en cuyo extremo lleva un tope o palpador fijo. Sobre esta regla se desliza un cursor al que se le da el nombre de Vernier o nonio, cuyas graduaciones difieren de aquellas de la regla principal y son las que nos determinan la legibilidad del instrumento. A este cursor va unido otro tope al cual se le denomina palpador móvil o de profundidades.

6.11 Partes del calibrador vernier.Los calibradores Vernier se utilizan como herramienta básica e indispensable en la verificación de magnitudes en la construcción de herramientas, así como en piezas de tipo industrial en las grandes fabricaciones en serie, con el fin de generar bienes de servicio en general para la industria y el hogar.

Imagen 11.1.- Partes de calibrador

La exactitud del instrumento dependerá en gran parte de la rectitud de la regla y de la uniformidad de alineación de la unidad móvil de medida.

6.12 El principio del funcionamiento del Vernier.Si la magnitud que se mide está dada por un número entero, el origen del Vernier indica de manera exacta este valor sobre la regla. Si en cambio fuera un número decimal, el origen del Vernier caerá entre dos trazos de la regla; de esta forma, el trazo de la regla situado a la izquierda del origen representa la parte entera, mientras que el trazo del Vernier que coincida frente a un trazo de la regla da por su posición, la parte decimal; finalmente se obtiene una suma de lecturas.

6.13 Fórmula para legibilidad o resolución del instrumento.

𝑳 =𝒅

𝒏De donde: L = Legibilidad. d = Valor mínimo de la regla (división mínima). n = Número de divisiones del Vernier.

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Ejemplo: Se tiene la siguiente legibilidad.

Se tiene:

𝑳 =𝟏

𝟏𝟎= 𝟎. 𝟏𝒎𝒎

6.14 Graduaciones de la escala Vernier.Las graduaciones de la escala vernier se obtienen usualmente de la siguiente manera:

MÉTODO DE GRADUACIÓN.

6.15 Los principales errores en los calibradoresvernier. Los principales errores en los calibradores Vernier son: Error de origen: Cuando el cero del Vernier no coincide con el cero de la escala principal. Error de paralelaje: Se denomina error de paralelaje a la observación de una magnitud con un ángulo

respecto al instrumento. Error de posición: Cuando el instrumento no se encuentra bien posicionado en la pieza por medir.

6.16 Micrómetro.

Al igual que el calibrador Vernier, el micrómetro es un instrumento de medición directa. Se le utiliza de manera amplia en la verificación de magnitudes en la fabricación en serie de piezas de tipo industrial, que requieren de una mayor exactitud en sus medidas. Sobre todo cuando se va a ejecutar un ensamble con ajuste entre un árbol (eje) y una cavidad(agujero) para cumplir con la función que éste desempeñará dentro de un conjunto de piezas.

El micrómetro está fabricado con una aleación refinada de hierro gris vaciada en moldes para el cuerpo y de acero inoxidable tratado térmicamente para el palpador fijo. En el caso del palpador móvil que incluye el tornillo para la medición, las partes que componen este instrumento también se maquinan y rectifican con mucha meticulosidad, ya que de ello depende la precisión del instrumento.

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6.17 Principio de funcionamiento o de operación.El principio de funcionamiento o de operación de un micrómetro se basa en que, si un tornillo montado en una tuerca fija se hace girar, su desplazamiento en el sentido longitudinal es proporcional al paso de la rosca y al giro dado.

6.18 Partes del micrómetro.Si el tornillo (l) se hace girar dentro de la tuerca fija (2), al dar una vuelta completa en el sentido de la flecha "a", avanza en el sentido de la flecha "b" una longitud igual al paso de la rosca; si se dan dos vueltas, avanza una longitud igual a dos pasos; si se da media vuelta, avanza medio paso, así de manera sucesiva.

Una presión excesiva sobre la pieza que se mide entre palpadores puede falsear el resultado de la medición, además de ocasionar daños en el micrómetro y pérdida en su precisión. Con el fin de evitar tal inconveniente, el mando del tornillo se hace por medio del pequeño tambor moleteado, que tiene un dispositivo de escape que limita la presión.

6.19 Verificación de ángulos (Goniómetro)La medición y comprobación de ángulos plantea problemas más o menos complicados según la naturaleza de los elementos geométricos o materiales que constituyen el ángulo a medir o comprobar. Para resolver los diversos problemas, se han desarrollado métodos y aparatos de medición adecuados.

Los métodos de medición y comprobación de ángulos más comúnmente utilizados son:

Medición directa del ángulo, por ejemplo: transportadores de ángulo y goniómetros. Medición trigonométrica, en la que mediante medición de determinadas longitudes relacionadas con el

ángulo puede calcularse el valor de éste, por ejemplo: mesa de senos, cilindros y bolas calibradas. Medición indirecta, mediante la medición de las inclinaciones de los elementos que constituyen el ángulo

con respecto a un plano de referencia o a dos que forman un ángulo conocido, por ejemplo: niveles. Comprobación mediante patrones de ángulo basados en el mismo principio que los bloques patrón de

longitudes.

Uno de los medios más sencillos de medir el ángulo entre dos caras de un componente es utilizar un goniómetro (transportador), que es un instrumento que tiene dos brazos que pueden colocarse a lo largo de las dos caras y que contiene una escala circular que indica el ángulo entre ellas.

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Imagen 17.1.- Goniómetro

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UNIDAD SIETE HERRAMIENTAS QUE PROPORCIONAN UN MOMENTO DE TORSIÓN

7.1 Definición. Estas herramientas nos proporcionan un momento torsional controlado por nosotros mismos, para aplicar o predeterminar tensión en tornillos, tuercas, birlos y sujetadores en partes ensambladas. Esto para no dañar los componentes mencionados anteriormente por torques excesivos causando con esto fractura del material, o un aflojamiento de las partes por falta de apriete, gran parte de los ajustes practicados a la maquinaria sehacen a través de torques, pues nos dan el ajuste idóneo entre partes. Un torquímetro es un instrumento deprecisión utilizado para aplicar este tipo de momento torsional controlado.

7.2 ¿Qué es torque?

Esfuerzo de torsión o momento ejercido por una fuerza sobre un elemento que actúa a una distancia determinada, igual a la fuerza multiplicada por la distancia perpendicular entre la línea de acción de la fuerza y el centro de rotación del elemento. Torque es igual al producto de una fuerza por la distancia o brazo de palanca.

𝑻 = 𝑳 ∙ 𝑭 Donde: T = Torque L = Distancia o brazo de palanca F = Fuerza

Las unidades de medida más comunes utilizadas para la Distancia son: en el Sistema Inglés pulgadas (in.) o pies (ft.) y en el sistema métrico decimal son centímetros (cm) o metros (m). Las unidades de medida más comunes utilizadas para la fuerza son: en el sistema inglés onzas-fuerza (oz) o libras-fuerza (lb) y en el sistema métrico decimal son kilogramos-fuerza (Kg) o Newtons (N).

Factores de conversión de torques.

Fórmula para calcular el torque cuando se añade un adaptador a un torquímetro. En algunas ocasiones es necesario utilizar un adaptador o extensión al trabajar con torquímetros. Para tales efectos, es necesario recalcular el torque predeterminado ya que la longitud total es alterada. Para el cálculo se utiliza la siguiente fórmula:

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𝑻𝑾 =𝑻𝑨 ∙ 𝑳

𝑳 + 𝑨Donde: TW = El nuevo valor de torque a fijar en el torquímetro con la longitud del adaptador añadido. Esta lectura debe ser menor que el valor de torque diseñado.

TA= El valor de torque diseñado para el sujetador.

L= Longitud efectiva del torquímetro medida desde el centro del cuadro hasta la marca central del maneral.

A = Longitud del adaptador, medida desde el centro del mando del adaptador al centro del cuadro del torquímetro.

Los torquímetros cuentan con una escala graduada, en la que es posible predeterminar o leer el valor de torque aplicado según el tipo de torquímetro.

7.3 Tipos de torquímetros.

Torquímetros electrónicos o computorque. El torquímetro electrónico es el más avanzado y amigable de los torquímetros. Tiene múltiples aplicaciones, incluyendo torques de precisión en sujetadores críticos y pruebas de control de calidad. Fácil de programar, simplemente se fija el torque deseado, incluyendo los límites superior e inferior y el torquímetro avisará con un sonido cuando el torque fijado sea alcanzado, si se excede sonará un tono de alarma y se encenderá una luz roja intermitente. Requiere de un mínimo mantenimiento.

Características del computorque. - Precisión de +/- 1 % de 20-100%% de la escala de +/- 1 %, más 5 incrementos, de 10-20% de la escala.- Memoria de amplio almacenamiento de datos de torque.- El torquímetro electrónico más nuevo disponible en el mercado.- Alta repetibilidad y precisión.- Tecnología basada en microprocesador y medidor de esfuerzos.- Modos de operación seleccionables (modo Peak o Track).- Descarga de datos de torque a computadora o impresora vía puerto RS232.- Fácil ajuste de los parámetros de torque.- Amplio rango de capacidad de torque.- Uso de baterías estándar alcalinas de 9 voltios para 60 horas de operación.- Indicadores auditivos y visuales.- Gráfica de barras análoga.- Señalización del valor de torque deseado con indicadores ALTO/BAJO en porcentaje.- Siete unidades de torque seleccionables; ft-lb, in-lb, in-oz, Nm, dNm, MKg, o cmKg.- Indicador de sobrecarga.- Modo de reposo para la conservación de las baterías.- Llamado de valores de torque de memoria en pantalla, hasta 999.- Descargas a dispositivos periféricos.- Tono de audio para aceptación de datos vía teclado.- Indicador de batería baja.

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Torquímetros de carátula Práctico dispositivo para la medición del torque mediante una carátula, la cual permite al usuario una rápida y precisa identificación del torque aplicado. Con cuadros de mando de 3/8” a 3/4” esta categoría de torquímetros posee la capacidad de medir el torque aplicado mediante una aguja que gira en una carátula con graduaciones, tanto en sistema métrico decimal como en sistema inglés.

Poseen una carátula graduada en (Ft-Lb) y (Nm) y dos agujas una de las cuales indica el torque que aplicamos y la otra es una aguja de memoria la cual indica cual fue el torque máximo aplicado la última vez. La carátula giratoria permite elegir entre las escalas internas o externas de la misma dependiendo del sentido en el que se vaya a aplicar el torqueo el tipo de rosca del sujetador. La escala externa se utiliza para roscas derechas y la escala interna se utiliza para roscas izquierdas.

Todas las partes metálicas están hechas de acero templado, las partes externas tienen un recubrimiento de níquel y cromo.

Instrucciones de operación: Antes de usar los modelos de torquímetros análogos o también llamados de carátula, se sugiere operarlos 3 veces en escala completa en la dirección de torque en la cual serán usados. Los torquímetros análogos siempre deben ser puestos en cero antes de su uso.

1. Gire el marco de la carátula hasta que la aguja principal marque cero en la escala seleccionada.2. Gire la perilla de la aguja de memoria hasta que esté alineada en cero, si la aguja principal gira a la

derecha (para rosca derecha), la aguja de memoria deberá posicionarse en el costado derecho de laaguja principal y viceversa para torque a la izquierda.

3. Aplique una fuerza sobre el mango del torquímetro hasta que la aguja seguidora azul alcance el torquedeseado. Cuando se descomprime la fuerza, la aguja impulsora naranja regresará a cero y la agujaseguidora de memoria permanecerá en el valor de torque aplicado.

4. Para operaciones de torque repetidas, la aguja seguidora de memoria azul debe ser regresada a cerousando la perilla.

Torquímetros de trueno. En este tipo de torquímetros el torque deseado se determina antes de efectuar la operación y al aplicar el torque se produce un sonido o clic que es perceptible al tacto, indicando que se ha alcanzado dicho torque. Cuando deja de aplicarse la fuerza en el torquímetro, automáticamente éste queda preparado para una nueva operación. Tiene escalas graduadas en sistema Inglés y sistema métrico Decimal grabadas por laser en el vástago. Estas se muestran de manera horizontal en el vástago y de manera vertical en el mango.

Su diseño para uso continuo provee al usuario una excelente herramienta de precisión para torques específicos. posición de la palanca de la cabeza de la matraca permite dos posiciones con acción de matraca para giro a la izquierda o a la derecha y posición fija con la palanca al centro.

Doble armadura: El diseño interno exclusivo minimiza el esfuerzo requerido, disminuye la fricción, alarga la vida del torquímetro y provee exactitud y retención de calibración. Precisión +/-3% en dirección hacia la derecha, desde 20-100% de su escala.

Ajuste de valores del par de torsión: 1.- Jale el anillo hacia atrás hasta el tope y sosténgalo. 2.- Gire el mango del torquímetro hasta llegar al torque deseado. 3.- Libere el anillo. 4.- El torquímetro está listo para operar.

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Torquímetro reajustado. Diseñados para usarse en líneas de producción y ensambles donde se requiere un torque específico para operaciones repetitivas. Precisión +/-3% en dirección hacia la derecha, desde 20-100% de su escala. Ajuste de valores del par de torsión:

1.- Para ajustar los valores del par de torsión, afloje el tornillo de bloqueo con una llave hexagonal de 3/32".

2.-Meta una llave hexagonal de mango en T a través de la abertura hexagonal de ajuste de la parte posterior de la empuñadura, hasta que encaje en el tornillo de ajuste.

3.- Coloque la llave en un medidor de par de torsión. Gire el tornillo de ajuste con la llave hexagonal de mango en T en el sentido de las agujas del reloj para aumentar el par de torsión y en sentido contrario para reducirlo.

4.- Para ajustar el par de torsión, aplique una fuerza constante lentamente a la llave prefijada. Gire el tornillo de ajuste hasta que el valor deseado del par de torsión aparezca en el medidor del par de torsión.

5.- Apriete el tornillo de bloqueo. Para asegurarse de que el ajuste de la llave puede repetirse, efectué el ciclo otras tres veces. Si las lecturas no son las deseadas repita los pasos.

7.4 ¿Qué pasa cuando la escala no coincide con las unidades? Cuando esta escala no coincide con las unidades en las que se tienen las especificaciones de torque, es necesario convertir la especificación a las unidades en las que se tiene la escala del torquímetro, a continuación se dan algunos de los factores de conversión más comunes.

Los torquímetros se presentan con mecanismo de trueno o de carátula, análogos o digitales, son particularmente útiles en aplicaciones donde los elementos de sujeción (tuercas y tornillos), deben tener una tensión específica, sus aplicaciones más comunes son en equipos para manejo de líquidos y gases a baja presión, válvulas de control e instrumentación, motores de combustión interna, aire acondicionado, puentes y estructuras, tubería industrial, ensamble de línea blanca, equipo eléctrico y electrónico, industria y aplicaciones similares.

También existen torquímetros de especialidad, principalmente en líneas de ensamblaje, para colocar tornillos de las tapas en componentes eléctricos, o electrónicos en los que se necesita repetir la operación sin perder la exactitud de torque, también en la industria automotriz e industria pesada se utilizan los multiplicadores de torque que permiten aplicar altas presiones de torque en lugares muy reducidos reemplazando los brazos de palanca y llaves largas en los cuales se necesita una gran precisión de trabajo.

A estos torquímetros se les llama de precisión, porque están diseñados, fabricados y ensamblados con exactitud con componentes de la más alta calidad.

7.5 Multiplicadores de torque.

Un Multiplicador de Torque es un mecanismo que aumenta el torque en aplicaciones donde un torquímetro no tiene la capacidad. El funcionamiento de un multiplicador es por medio de un sistema de tren de engranes planetarios de una o más etapas. Como se requiere multiplicar el torque manteniendo la misma potencia, entonces este sistema de engranes reduce la velocidad.

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Imagen 20.1.- Multiplicador de torque.

En el sistema de engranes planetarios el torque se aplica al porta engranes planetario (3 o 4 engranes), cuyos dientes están engranados con la carcasa exterior que normalmente gira en sentido contrario al porta engranes. Un brazo de reacción impide que la carcasa gire, lo que hace que los planetarios orbiten alrededor del engrane sol. Los planetarios están montados en un plato portador que llevan también el cuadro de salida. De esta forma, a medida que los planetarios orbitan alrededor del sol lo mismo hace el cuadro de salida. Sin el brazo de reacción sujetando la carcasa, el cuadro de salida no aplicaría ningún torque.

Por cada fuerza aplicada se produce una fuerza de reacción igual y opuesta, por tal motivo, si el torque deseado requiere el uso de un multiplicador, la reacción resultante solamente puede ser absorbida por un mecanismo de reacción apropiado. Por esta razón los multiplicadores de torque se suministran con un sistema de reacción. El valor de la fuerza de reacción depende del componente perpendicular de la distancia del punto de reacción y el eje del multiplicador; es decir, cuanto mayor sea la distancia menor será la fuerza.

Por esta razón el punto de aguante de la reacción deberá mantenerse tan alejado del eje de la caja de engranes como sea factible. Aunque una placa de reacción más larga signifique una�fuerza menor, el momento de flexión cerca del multiplicador aumenta. Por lo que se debe de tomar en cuenta que al incrementar la longitud total del brazo de reacción reducirá su resistencia, esto provocará un aguante defectuoso en la reacción y producirá relaciones de multiplicación menores al margen de error.

𝑭𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂 =𝒑𝒂𝒓 𝒅𝒆 𝒂𝒑𝒓𝒊𝒆𝒕𝒆

𝑳𝒐𝒏𝒈𝒊𝒕𝒖𝒅

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Imagen 20.2.- Multiplicador de torque.

La salida del torque de 2,500 Nm provocará una fuerza de reacción de 5,000N en un punto a 0.5m del eje de giro o de 2,500 N a 1m.

7.6 ¿Por qué utilizar un multiplicador de torque?

Seguridad - El uso de palancas grandes puede ser peligroso. El multiplicador de torque reduce la longitud de palanca y el esfuerzo del operador.

Limitaciones de espacio - El uso de una palanca larga puede ser imposible debido al espacio disponible.

Precisión - El torque aplicado es mucho más preciso cuando se puede aplicar de forma suave y lenta. El multiplicador de torque permite hacerlo al eliminar mucho del esfuerzo físico necesario para el apriete.

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UNIDAD 8 SOLDADURA ELÉCTRICA POR ARCO 8.1 Introducción La soldadura eléctrica por arco, es el procedimiento por el que se realiza la unión entre dos partes metálicas, aprovechando el calor desarrollado por el arco eléctrico que se libera entre un electrodo (metal de adjunción) y el material por soldar. La alimentación del arco de soldadura se puede obtener con una máquina generadora de corriente alterna (soldadora). En práctica esta soldadora, es un transformador estático monofásico que la convierte en idónea para fundir electrodos tipo rutilo (deslizable) y ácido. Se pueden fundir electrodos básicos para corriente alterna si la tensión secundaria en vacío es mayor de 70V.

La corriente está regulada de forma continua (dispersión magnética) accionando el volante, situado en el exterior de la máquina, que permite elegir con precisión el valor de corriente indicada en una escala graduada. Para evitar que sean superadas las capacidades de servicio, todas nuestras máquinas están dotadas de una protección térmica automática que, en caso de sobrecarga, interrumpe la alimentación (uso intermitente). Después de que, será necesario esperar algunos minutos antes de poder reanudar el trabajo.

Esta soldadora debe ser utilizada sólo para el uso descrito en este manual. Antes de la instalación, del uso o de cualquier mantenimiento, leer el contenido de este manual dedicando particular atención al capítulo correspondiente a las precauciones de seguridad.

8.2 Colocación e instalación. Polvo, suciedad o cualquier cosa extraña que pudiera entrar en la soldadora, podría comprometer la ventilación y por consiguiente el buen funcionamiento.

Todas las conexiones deberán ser efectuadas de conformidad a las siguientes normas y en el pleno respeto de la ley anti accidentes. Verificar que la tensión y la frecuencia de la instalación de corriente correspondan a los valores indicados en la placa de datos técnicos.

Los conductores marrón y azul del cable de alimentación deben ser conectados a la corriente de red, mientras que el tercer conductor amarillo/verde deberá ser conectado a una eficiente toma de tierra.

Si la soldadora fuese prevista para dos tensiones de alimentación: - Poner el mando del conmutador en la posición "0" (máquina apagada).- Extraer el mando destornillando el tornillo de bloqueo.- Colocar el disquete cambia tensión de forma tal que el conmutador pueda girar sólo hacia la tensión

deseada indicada en el panel.- Insertar el mando y bloquearlo con el tornillo.

8.3 Preparación de la máscara de soldadura. Preparar la máscara (provista de marca CE) con cristal coloreado (no actínico) y cristal blanco de protección.

- Montar los cristales de protección (provisto de marca CE) en la correspondiente custodia con el ordensiguiente:

1- Al exterior el cristal transparente A.2- En el interior el cristal coloreado (no actínico) B, cuyo grado de protección deberá ser: DIN 10 sise utiliza con corrientes de soldadura hasta 80 A. DIN 11 si se utiliza con corrientes de soldadura dehasta 175 A, DIN 12 si se utiliza con corrientes de soldadura de hasta 300 A.

- Bloquear con el correspondiente tornillo;- Montar la manilla de la máscara.

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8.4 Tipo de electrodo.

Tabla indicativa para la elección del diámetro de electrodo en función del espesor por soldar.

Para soldaduras en plano con una sola pasada

Grosor en mm Ø Electrodo en mm

<2 1.5

2 2

3 2.5

4 2.5 ÷ 3.25

5 3.25 ÷ 4

8.5 Puesta en marcha de la práctica de soldadura. Encender el arco acercando el electrodo a aproximadamente a 10 mm del punto en el que se debe soldar con una inclinación de aproximadamente 70 ÷ 80° respecto al plano de trabajo. Tengan cuidado de no tocar accidentalmente la pieza (para no incurrir en golpes de arco), llevar la máscara delante de los ojos, dar un golpecito con el electrodo sobre la pieza y apenas se encienda el arco, alejar ligeramente el electrodo e iniciar la soldadura procediendo de izquierda a derecha. Podría suceder que el movimiento de alejamiento del electrodo no sea suficientemente rápido por lo que quedaría pegado a la pieza, entonces habría que separarlo con un brusco movimiento lateral; por el contrario un alejamiento excesivo podría provocar el apagado del arco. Para facilitar el cebado, se usa con frecuencia arrastrar el electrodo (no demasiado rápidamente) sobre la pieza por soldar.

A este punto conviene efectuar algunos cordones de soldadura para adquirir práctica y habilidad. Probemos por tanto a analizar y corregir los eventuales defectos.

Aspecto en función de la longitud del arco: Arco demasiado corto: Esta irregularidad provoca montones irregulares del metal soldado con fáciles inclusiones de escoria.

Arco demasiado largo: Causa poca penetración, fáciles encoladuras, burbujas y abundantes salpicaduras. Además la soldadura será fácilmente sujeta a defectos. El largo optimal es más o menos igual al diámetro del electrodo.

Aspecto en función de la velocidad de avance. Velocidad demasiado lenta: Provoca un depósito ancho, espeso y de longitud inferior al normal. Es causa de pérdida de electrodos y de tiempo.

Velocidad demasiado alta: Provoca una insuficiente penetración del material base, un cordón estrecho y alto y además la escoria se quita con dificultad.

Aspecto en función de la intensidad de corriente.

(40A x 1mm. de espesor. Ejemplo: 2.5mm = 40x2.5 = 100A)

Corriente demasiado baja: Se tiene poca penetración, fáciles encoladuras, un cordón muy irregular (alto y estrecho), se encuentran notables dificultades en el quitar la escoria.

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Corriente demasiado alta: Se obtiene un cordón muy ancho con excesiva penetración del material base, notables salpicaduras del metal fundido y un cráter profundo. Puede también provocar pequeñas roturas en el material.

Soldadura de óptima calidad.

Con una correcta longitud de arco, velocidad de avance, regulación de la corriente e inclinación del electrodo, el cordón tiene un aspecto regular, la malla es muy fina, la soldadura carece de porosidad e inclusiones de escoria.

8.6 Tipos de empalmes y posiciones de soldadura.

Existen dos tipos de empalmes fundamentales en soldadura: de cabeza y de ángulo (ángulo exterior, ángulo interior y superposición). Empalmes de cabeza: En los empalmes de cabeza hasta 2 mm de grosor, los bordes por soldar se acercan completamente. Para grosores mayores seguir la siguiente figura.

Figura 21.1.- Empalmes

Empalmes de esquina y empalmes a L: preparación muy cómoda para realizar paro es conveniente hasta grosores de 10 mm. Para grosores superiores, es más conveniente un empalme como se representa en la fig.

Figura 21.2 Empalme de esquina (der.) y empalme L (izq.)

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Empalmes a ángulo interior: La preparación de este empalme es muy simple y viene realizada hasta grosores de 5 mm las dos piezas tienen que estar en contacto.

Figura 21.3.- Empalme ángulo interior

Empalmes de superposición: La preparación más corriente es con bordes rectos y la soldadura se resuelve en un normal cordón de ángulo. Las dos piezas se deben acercar lo más posible.

Figura 21.4.- Empalme de superposición

8.7 Técnicas de soldadura.

Preparados convenientemente los empalmes por saldar, veamos cómo elegir la técnica más correcta. Cuando sea posible, disponer la pieza en plano, la calidad de la soldadura resulta mejor. Hay casos en que esto no es posible y la pieza debe ser dispuesta horizontalmente en un plano vertical o incluso encima de la cabeza.

Empalmes de cabeza en plano: El operador debe preocuparse de realizar una soldadura sin roturas y de suficiente penetración. Los factores que influyen la ejecución son: la corriente, la distancia entre los bordes, la inclinación y el diámetro del electrodo. Tener el electrodo inclinado de 45/55° respecto al plano horizontal, sobre un plano vertical que pase por el eje de la soldadura. El aumento de inclinación del electrodo determina una mayor penetración y viceversa. Con el fin de prevenir o reducir los efectos de las deformaciones que se producen durante la solidificación del material, conviene cuando sea posible, colocar las piezas de forma oportuna, con una predisposición en sentido contrario al retiro del material (fig. 11). Evitar que se endurezca la estructura soldada para impedir que se puedan crear roturas en la soldadura. Esto se puede obtener efectuando la soldadura en dos pasadas opuestas. En este caso el electrodo se mantiene inclinado de 50 ÷ 70° con la vertical que pasa por el eje del empalme, avanzando regularmente con una ligera oscilación transversal.

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Figura 21.5.- Empalme de cabeza

Empalmes de cabeza en posición frontal: hasta 4 mm los bordes no vienen achaflanados y la soldadura se efectúa procediendo con el electrodo inclinado como se indica en la figura 12. La corriente se regula como en la soldadura.

Figura 21.6.- Empalme de cabeza posición frontal

Empalme de cabeza en posición vertical: Hasta espesores de 4 mm no es necesario achaflanar el empalme. La técnica de soldadura puede ser descendente, empleada para pequeños espesores y ascendente de empleo más general. Manteniendo el electrodo en un plano perpendicular que pase por el eje del empalme e inclinado de ~ 90 ÷ 120°, hacerle realizar un movimiento en U acentuado en la parte final y eventualmente, si el baño es demasiado caliente, hacer alguna fuga en alto. La corriente de soldadura debe ser regulada en general a valores del ~ 10 ÷ 15% inferiores a la respectiva soldadura en plano. Para conseguir una buena penetración y una soldadura correcta es necesario volver a coger la soldadura al revés.

Figura 21.7.- Empalme de cabeza posición vertical

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Empalmes de cabeza en posición sobre la cabeza: Es indispensable que la corriente esté regulada de forma que no resulte un baño demasiado fluido pero suficiente para permitir una buena penetración. El arco debe ser muy corto y si fuera necesario hacer alguna fuga en adelante para dar tiempo al baño de solidificarse.

Figura 21.8.- Empalme de cabeza posición sobre la cabeza

Soldadura de ángulo.

Empalmes en plano: Cuando la pieza se puede manejar, es mejor disponerlo como se indica en la figura. Si la pieza no puede ser girada, la soldadura se efectúa eliminando el movimiento transversal, con el electrodo inclinado de 50° en el sentido de avance y de 40° respecto al plano horizontal.


Empalmes en vertical: Para los empalmes de ángulo en posición vertical son válidas las reglas descritas para la soldadura vertical de los empalmes de cabeza. La corriente de soldadura tiene que ser aumentada por el ~ 10% en respecto al valor correspondiente de los empalmes de cabeza.


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8.8 Precauciones generales.

1. Fuego.• Hay que evitar que se produzcan fuegos o chispas o residuos calientes o trozos incandescentes.• Asegurarse que apropiados dispositivos anti-incendios se encuentren a disposición cerca de la zona de

soldadura.• Eliminar de la zona de soldadura todo material inflamable y combustible (mínimo 10 mtr.de distancia).• No realizar soldaduras en envases de combustibles y lubricantes, aunque éstos se encuentren vacios.

Dichos envases deben estar perfectamente limpios antes de soldarlos.• Dejar enfriar el material soldado antes de tocarlo o de ponerlo a contacto con otro material combustible

o inflamable.• No realizar soldaduras en detalles con uniones que contengan material inflamable.• No trabajar en ambientes con alta concentración de vapores combustibles, gas o polvos inflamables.• Controlar siempre la zona de trabajo, media hora después, para asegurarse que no existan principios de

incendios.• No conservar en los bolsillos material combustible como por ejemplo, encendedores o fósforos.• Los cables de soldadura no deben usarse en corrientes superiores a las de sus capacidades ya que se

podría producir un recalentamiento y, por lo tanto, un rápido deterioro del aislamiento.• Soldar con cables aislados adecuadamente.• Los empalmes entre los cables deben estar bien apretados y aislados.• Controlar frecuentemente los cables y, si fuera necesario, reparar posibles daños.• Todas las conexiones deben estar siempre bien apretadas.

2. Quemaduras.• Proteger la piel de las quemaduras causadas por las radiaciones ultravioletas emitidas por el arco, de las

chispas y de los residuos de metal fundido utilizando prendas de vestir ignífugas que cubren toda lasuperficie del cuerpo expuesto al peligro.

• Ponerse ropa y guantes de protección para soldador, gorro y zapatos subidos con punta de seguridad.Abrocharse el cuello de la camisa y las tapas de los bolsillos y usar pantalones sin bazos para evitar laentrada de chispas y residuos.

• Ponerse el casco con vidrio de protección hacia el exterior y lentes con filtro al interior. Esto esprimordial en las operaciones de soldadura y de corte, (y de rebaba) con el objetivo de defender los ojosde las radiaciones del arco y de los metales que circulan. Si el vidrio de protección está roto, tieneprotuberancias o manchas, hay que cambiarlo.

• Evitar el uso de ropa pegajosa y grasienta. Una chispa podría incendiarla.• Las partes metálicas incandescentes como por ejemplo pedazos de electrodos y pedazos sobre los

cuales se trabaja, hay que cogerlos siempre con guantes.• Un servicio de primeros auxilios y una persona cualificada tendría que estar presente en cada uno de los

turnos a no ser que se encuentren estructuras sanitarias en los alrededores que se puedan utilizar encaso de un tratamiento urgente debido a llamaradas que quemen los ojos y la piel.

• Cuando la pieza con la cual hay que trabajar se encuentra sobre la cabeza se deben usar tapones en lasorejas. Se debe usar un gorro resistente cuando otros trabajan en una zona cercana.

• Las personas que tienen que soldar no deben usar productos inflamables para los cabellos.

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3. Humos.

Las operaciones de soldadura producen humos y polvos metálicos nocivos que pueden hacer daño a la salud, por lo tanto:

• Hay que trabajar en espacios que tengan una adecuada ventilación.• Tener la cabeza fuera de los humos.• En los ambientes cerrados hay que utilizar adecuados aspiradores colocados preferentemente debajo de

la zona de soldadura.• Si la ventilación no es apropiada se deben usar respiradores autorizados.• Limpiar el material que hay que soldar en el caso se encuentren presentes disolventes o material

halógeno para desengrasar ya que éstos producen gases tóxicos. Durante el proceso de soldadura,algunas soluciones de cloro, se pueden descomponer debido a la presencia de las radiaciones

que produce el arco y generar gases fosgenos.• No soldar metales revestidos o que contengan plomo, grafito, cadmio, zinc, cromo, mercurio o berilio si

no se dispone de un adecuado respirador.• El arco eléctrico genera ozono. Una prolongada permanencia en ambientes a alta concentración de

ozono puede causar dolores de cabeza, irritación a la nariz, a la garganta, a los ojos y grave congestión ydolor al pecho.

IMPORTANTE: NO USAR OXIGENO PARA LA VENTILACIÓN. Hay que evitar las pérdidas de gas en espacios reducidos; una pérdida de gas grande puede modificar peligrosamente la concentración de oxígeno. No hay que colocar las bombonas en espacios reducidos. No soldar en lugares donde los vapores de los disolventes puedan ser atraídos a la atmósfera de soldadura o en caso que la energía radiante pueda penetrar en el interior de atmósferas que contengan pequeñas cantidades de tricloroetileno o percloroetileno.

4. Explosiones.

• No realizar soldaduras sobre o cerca de recipientes a presión.• No soldar en ambientes que contengan polvo, gas o vapores explosivos.

5. Radiaciones.

Las radiaciones ultravioletas producidas por el arco pueden dañar los ojos y quemar la piel. Por lo tanto:• Usar apropiadas prendas de vestir y máscaras de protección.• Utilizar máscaras con lentes que tengan un mínimo de protección DIN 10.• Hay que proteger también las personas que se encuentren cerca de la zona de soldadura. El arco puede

dañar los ojos, su peligrosidad alcanza una distancia de 15 metros. Nunca hay que mirar el arco a ojodescubierto.

• Preparar la zona de soldadura de manera de reducir el reflejo y la trasmisión de radiacionesultravioletas: barnizando de color negro las paredes y las superficies expuestas para disminuir el reflejoe instalando pantallas protectoras o cortinas que reduzcan las trasmisiones ultravioletas.

• Cambiar los lentes de la máscara cuando se encuentren dañados o rotos.

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6. Shock eléctrico.

El shock eléctrico puede matar. Todos los shock eléctricos son potencialmente fatales.

• No tocar partes bajo tensión.• Protegerse de las descargas a tierra y de la pieza que hay que soldar usando guantes y prendas de vestir

aislantes.• Mantener las prendas de vestir (guantes, zapatos, gorros, vestidos) y el cuerpo secos.• No trabajar en ambientes húmedos o mojados.• Evitar que la soldadora pueda caer en el agua.• No apoyarse a la pieza que hay que soldar y tampoco tenerla en las manos.• Si hay que trabajar en una zona peligrosa o cerca de ésta hay que usar todas las precauciones posibles.• Si se siente cualquier golpe de descarga eléctrica, aunque sea pequeño, hay que interrumpir

inmediatamente las operaciones de soldadura. No usar la máquina hasta que no se haya identificado yresuelto el problema.

• Controlar con frecuencia el cable generador de corriente.• Desconectar el cable generador de la red antes de tocar los otros cables o antes de abrir la máquina.• No utilizar la máquina sin las tapas de protección.• Sustituir siempre las partes dañadas de la máquina con repuestos originales.• No hay que excluir nunca la red de seguridad de la máquina.• Cerciorarse que la red generadora de corriente tenga una eficiente descarga a tierra.• Cerciorarse que el banco de trabajo y la pieza para soldar estén conectadas con una eficiente descarga a

tierra.• Eventuales controles deben ser realizados solo por personal experto consiente de los riesgos que

produce la alta tensión necesaria para el funcionamiento de la estructura.

7. Ruido.

Este equipo no produce por si mismos ruidos que superen los 80 dB. El procedimiento de corte puede producir ruidos superiores a dicho límite. Por lo tanto, los usuarios tendrán que respetar las precauciones previstas por la ley.

8. Mantenimiento.

Sencillo y robusto, su equipo para la soldadura no precisa prácticamente ningún mantenimiento:

• Mantener limpias las superficies conductivas de la corriente (óxido y sucio reducen el rendimiento de lamáquina), así evitando el acumulo de polvo y de limaduras al interior de la soldadora. Cuitar los cables(no deben presentar grietas).

• Evitar de poner partes metálicas dentro de la máquina que podrían ocasionar cortos-circuitos.

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