UNIDAD V SELECCIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS Y MATERIALES 5.1. TIPOS, APLICACIONES Y SELECCIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS. Los elementos mecánicos comunes son: a) b) c) d) e)
Roda Rodam mient ientos os.. Band Bandaas y Pole Poleas as Cade Cadena nass y cat catar arin inas as.. Coples. Cables
En las siguientes secciones se ilustra la forma de realizar la selección de cada uno de ellos.
5.1.1 RODAMIENTOS. Los cojinetes de contacto giratorio (Rodamientos) son elementos que utilizan bolas o algún tipo de rodamiento entre las piezas fijas y móviles. El tipo más común de cojinete soporta una flecha giratoria, que resiste cargas radiales simples o una combinación de cargas radiales y axiales o de empuje. Los componentes de un cojinete de contacto giratorio se muestran en la siguiente figura:
Figura (5.1). Por lo regular, la pista de rodamientos externa es fija y se sostiene mediante la carcasa de la máquina. La pista de rodamientos interna es presionada contra la flecha giratoria y por lo tanto gira junto con ésta. La trayectoria de la carga es a partir de la flecha, hacia la pista de rodamientos interna, hacia las bolas, hacia la pista externa, y, por último, hacia la carcasa. El coeficiente de fricción típico para un cojinete de contacto giratorio está entre 0.001 y 0.005 aproximadamente. MATERIALES PARA COJINETES DE CONTACTO ROTATORIO. La gran mayoría de los cojinetes de bolas modernos están fabricados de acero AISI 5210 endurecido a un alto grado, ya sea en su masa o superficialmente. Esta aleación de acero al cromo se puede endurecer en su masa hasta HRC 61-65. A menudo los cojinetes de rodillos se fabrican de aleaciones de acero AISI 3310, 4620 y 8620 cementado. TIPOS DE COJINETES DE ELEMENTOS ROTATORIOS. Los cojinetes de elementos rotatorios se agrupan en dos categorías generales: 1).- Cojinetes de bolas 2).- Cojinetes de rodillos A continuación se muestran algunos rodamientos típicos de bolas y rodillos:
1
(a)
(b)
(c)
Figura (a).- Rodamiento de bolas de una sola fila con ranura profunda. Figura (b).- Rodamiento de bolas con dos filas. Figura (c).- Rodamiento de bolas con contacto angular.
(d)
(e)
(f)
(g)
Figura (5.2). Figura (d).- Rodamiento de rodillos cilíndricos. Figura (e).- Rodamiento de agujas. Figura (f).- Rodamiento de rodillos esféricos. Figura (g).- Rodamientos de rodillos cónicos. Aunque existe una gran variedad de rodamientos, solo consideraremos los que se indican en la tabla (5.1) que se da a continuación: Tipo de cojinete
Capacidad de carga radial
Bola de hilera única, ranura profunda Bola de doble hilera, ranura profunda Contacto angular Rodamiento cilíndrico Aguja Rodamiento esférico Rodamiento cónico
Buena Excelente Buena Excelente Excelente Excelente Excelente
Capacidad de carga de empuje Aceptable Buena Excelente Pobre Pobre Aceptable Buena
Capacidad de desalineación Aceptable Aceptable Pobre Aceptable Pobre Excelente Pobre
Tabla (5.1).- Comparación de tipo de cojinetes. Cargas radiales ( F r ) .- Son aquellas que actúan hacia el centro del cojinete a lo largo de un radio. Cargas axiales o de empuje ( ( F a ) .- Son aquellas que actúan paralelas al eje de la flecha. Desalineación.Desalineación.- Es la desviación angular del eje de la flecha en el cojinete a partir del eje verdadero del propio cojinete. Un cojinete con una especificación satisfactoria es susceptible de soportar hasta 0.15 o, en tanto que una especificación pobre indica que se necesitan flechas rígidas con menos de 0.05 o de desalineación. RELACIÓN ENTRE CARGA Y VIDA ÚTIL. Aunque los cojinetes se fabrican de aceros muy resistentes, tienen una vida útil limitada y en algún momento presentarán fallas por fatiga debido al elevado esfuerzo por contacto a que están sometidos. Sin embargo, entre más ligera sea la carga más prolongada será su vida útil y viceversa. La relación entre la carga P y y la vida útil L , para cojinetes de contacto giratorio se determina mediante la expresión L2 P1 k --------------------------------(5.1) L1 P2
=(
)
2
k = 3 para cojinetes de bolas para cojinetes de rodillos k = 10 3 INFORMACIÓN DE LOS FABRICANTES DE RODAMIENTOS . Para seleccionar un cojinete de contacto rotatorio en el catálogo de un fabricante, se debe considerar la capacidad para soportar carga y la geometría que tienen. En los catálogos se disponen de varios tipos tales como extraligeros, ligeros, medios y pesados. Casi todos los cojinetes se fabrican en unidades métricas; por lo general el número del cojinete indica el tipo y el tamaño del diámetro interno. Muchos fabricantes emplean la serie 100 para los extraligeros, 200 para el ligero, 300 para el medio y 400 para tipos de trabajo pesado. Los datos que se requieren para la selección de un cojinete son: a).- Una especificación básica de carga dinámica C. b).- Una especificación básica de carga estática C0. La especificación básica de carga estática C0, es la carga que el cojinete es capaz de soportar sin deformación permanente de ningún componente. La especificación básica de carga dinámica C, se define como la carga a la que pueden someterse los cojinetes mientras cumplan una vida útil especificada ( L10 ) de un millón de revoluciones. La carga dinámica C que se necesita para una carga y una vida útil de diseño específicas específicas será
C
1/ k
= Pd 10 L d 6
-------------------------(5.2)
Ld = vida útil de diseño Pd = carga de diseño Para una vida útil de diseño especificada en horas (h (h ) y una velocidad de giro (rpm (rpm ) conocida, el número de revoluciones del diseño para el cojinete será (h )(rpm )(rpm )(60 )(60 min/h ) Ld = (h SELECCIÓN DE COJINETES DE BOLAS (SOLO CARGAS RADIALES). Por lo general, el cojinete se selecciona una vez que el diseño de la flecha ha avanzado hasta el punto en el que se ha calculado el diámetro mínimo que se requiere para la flecha. A partir de lo anterior se procede como sigue: 1.- Especificar la carga de diseño
Pd o
equivalente en el cojinete. El método para calcular la carga
equivalente cuando solo se aplica una carga radial (externa o interna) es la que gira. Esto es V = = factor de rotación
F r , toma en cuenta cual de las dos pistas de bolas
Pd = V F r ----------------(5.3)
Si la pista exterior es la que gira, V = 1.2 Si la pista interior es la que gira, V = 1 2.- Determinar el diámetro mínimo aceptable de la flecha que limitará el diámetro interno del cojinete. 3.- Especificar la vida de diseño requerida 4.- Calcular la especificación básica de carga dinámica que se requiere C, a partir de la siguiente siguiente expresión:
C
1/ k
= Pd 10 Ld
6
5.- Identifique un conjunto de cojinetes potenciales que tengan las especificaciones básicas de carga dinámica que se requieren (Tablas de fabricantes). 6.- Seleccione el cojinete que tenga la geometría más conveniente, considerando también el costo y la disponibilidad.
3
7.- Determine las condiciones de montaje como diámetro del asiento en la flecha y tolerancias, medios para ubicar axialmente el cojinete y necesidades especiales como sellos o guardas. SELECCIÓN DE COJINETES DE BOLAS CON CARGAS COMBINADAS (RADIAL Y DE EMPUJE). Cuando se ejercen cargas combinadas sobre un cojinete, la carga equivalente es la carga radial constante que generaría la misma vida útil especificada para el cojinete que la carga combinada. El método para calcular la carga equivalente P , para tales casos se presenta en el catálogo del fabricante y adopta la forma P = VXF r + YF a ----------------------------(5.4) donde P = = carga equivalente V = = Factor de rotación F r = carga radial aplicada F a = carga axial o de empuje aplicada X = = factor radial Y = = factor de empuje Los valores de X y Y varían en función del diseño específico del cojinete y de la magnitud de la carga radial. Para cargas de empuje relativamente pequeñas, X = 1, y Y = 0, por lo que la ecuación de la carga equivalente se reduce a P = VF r , para cargas radiales puras. Para indicar la carga de empuje límite, como en este caso, los fabricantes indican un factor al que llaman e . Si la relación F a / F r > e , para el cálculo de P se debe utilizar la relación P = VXF r + YF a . Si
F a / F r
≤ e,
la ecuación a usar es P = VF r .
Si a un cojinete se le aplica una carga de empuje significativa junto con una gran carga radial, se recomienda realizar la siguiente metodología: 1.- Suponer una carga de diseño Pd mayor que F r y F a y determinar la especificación de carga dinámica mediante la expresión 1/ k
L C = Pd 10 d 6
.
2.- Seleccione un cojinete potencial que tenga un valor de C cuando cuando menos igual al valor que se requiere. 3.- Calcule C o para el cojinete seleccionado. 4.- Determine e , , a partir de la tabla (5.2). 5.- Si
F a / F r
6.- Determinar
P
> e , calcule entonces X y Y a partir de la tabla (5.2). = VXF r + YF a ;
≤
P = = Pd
7.- Si F a / F r e , utilizar la expresión una carga radial simple.
P = VF r para calcular P
y proceda igual que lo haría para
8.- Con la Pd calculada en el paso 6 se calcula nuevamente el valor de C . Si este valor es menor o igual que el correspondiente al cojinete seleccionado en el paso 2 el diseño queda terminado. En caso contrario debemos repetir los pasos 2,3,4,5,6,,7 y 8 hasta que la C obtenida sea menor o igual que la del rodamiento seleccionado.
4
F a / F r
≤ e F a / F r > e
F a / C o
e
X
Y
X
Y
0.014 0.021 0.028 0.042 0.056 0.070 0.084 0.110 0.170 0.280 0.420 0.560
0.19 0.21 0.22 0.24 0.26 0.27 0.28 0.30 0.34 0.38 0.42 0.44
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56
2.30 2.15 1.99 1.85 1.71 1.63 1.55 1.45 1.31 1.15 1.04 1.00
Tabla (5.2).- Factores de carga radial equivalente para cojinetes de bolas.
número de cojinete
d mm
D mm
Ancho B mm
Flecha
d a mm
6200 6201 6202 6203 6204 6205 6206 6207 6208 6209 6210 6211 6212 6213 6214 6215 6216 6217 6218 6219 6220 6221 6222 6224 6226 6228 6230 6232 6234 6236 6238 6240
10 12 15 17 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
30 32 35 40 47 52 62 72 80 85 90 100 110 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 215 230 250 270 290 310 320 340 360
9 10 11 12 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 28 30 32 34 36 38 40 40 42 45 48 52 52 55 58
12.50 14.50 17.50 19.50 25.00 30.00 35.00 41.00 46.00 52.00 56.00 63.00 70.00 74.00 79.00 86.00 93.00 99.00 104.00 110.00 112.00 117.00 122.00 132.00 144.00 154.00 164.00 174.00 187.00 197.00 207.00 217.00
Tabla (5.3)
5
Carcasa Masa del Da cojinete Kg mm 27.00 28.00 31.00 34.00 41.00 47.00 55.00 65.00 72.00 77.00 82.00 90.00 99.00 109.00 114.00 119.00 127.00 136.00 146.00 156.00 168.00 178.00 188.00 203.00 216.00 236.00 256.00 276.50 293.00 303.00 323.00 343.00
0.032 0.037 0.045 0.065 0.110 0.130 0.200 0.290 0.370 0.410 0.460 0.610 0.780 0.990 1.050 1.200 1.400 1.800 2.150 2.600 3.150 3.700 4.350 5.150 5.800 7.450 9.400 14.500 17.500 18.500 23.000 28.000
C
C o
KN
KN
5.07 6.89 7.80 9.56 12.70 14.00 19.50 25.50 30.70 33.20 35.10 43.60 47.50 55.90 60.50 66.30 70.20 83.20 95.60 108.00 124.00 133.00 143.00 146.00 156.00 165.00 174.00 186.00 212.00 229.00 255.00 270.00
2.36 3.10 3.75 4.75 6.55 6.95 11.20 15.30 19.00 21.60 23.20 29.00 32.50 40.50 45.00 49.00 55.00 64.00 73.50 81.50 93.00 104.00 118.00 118.00 132.00 150.00 166.00 186.00 224.00 240.00 280.00 310.00
SELECCIÓN DE COJINETES DE RODILLOS CÓNICOS. En la siguiente figura podemos observar algunos aspectos importantes en el montaje de un par de cojinetes de rodillos cónicos, así como su respectiva nomenclatura.
Figura (5.3).
F a = carga axial o de empuje. F rA = carga radial en el cojinete A. F rB = carga radial en el cojinete B. T = = ancho del cojinete. D = diámetro exterior. d = diámetro interior. C = = ancho de la copa. F = resalto. B = = ancho del cono. r = = radio de borde en la contracara de la copa. R = = radio de borde en la contracara del cono. La Anti-Friction Bearing Manufacturers (AFBMA) sugiere el método siguiente para calcular cargas equivalente en cojinetes de rodillos:
P A donde
= 0.4 F rA + 0.5(Y Y B A )F rB + Y AT A ----------------------(5.5)
P B = F rB -----------------------------------------------------------(5.6) P A = carga radial equivalente en el cojinete A.
P B = carga radial equivalente en el cojinete B. T A = F a = carga de empuje en el cojinete A.
Y A = factor de empuje para el cojinete A. Y B = factor de empuje para el cojinete B. Al utilizar las ecuaciones anteriores para cargas equivalentes debemos observar la siguiente recomendación: Si y
P B
P A
< F rA entonces P A = F rA ------------------(5.7)
= 0.4 F rB + 0.5(Y Y B A )F rA − Y BT A ----------------------(5.8)
6
Se determina la especificación en cuanto a carga dinámica mediante las ecuaciones
C A
= P A ( Ld 6 )
---------------------------------(5.9)
C B
= P B ( Ld 6 )
----------------------------------(5.10)
1 / k
10
1 / k
10
En la siguiente tabla se muestra un conjunto abreviado de datos provenientes de un catálogo de rodamientos cónicos para ilustrar el método para determinar las cargas equivalentes. Diámetro interno, d (pul) (pul)
Diámetro externo, D (pul)
Espesor o
a
Factor de empuje, Y
Especificación básica de carga dinámica, dinámica, C (lb)
0.583 0.690 0.970 0.975 1.100 1.320 1.430
1.71 1.98 1.50 2.02 1.65 1.47 1.76
8,370 12,800 21,400 26,200 29,300 39,700 47,700
ancho T (pul) (pul)
1.000 1.500 1.750 2.000 2.500 3.000 3.500
2.500 3.000 4.000 4.375 5.000 6.000 6.375
0.8125 0.9375 1.2500 1.5000 1.4375 1.6250 1.8750
Tabla (5.4).
5.1.2 BANDAS Y POLEAS. INTRODUCCIÓN . Las bandas son elementos flexibles utilizados en los sistemas de transporte y en la transmisión de potencia mecánica a distancias relativamente grandes. Existen varios tipos de bandas tales como: a) b) c) d)
Planas. Redondas. Trape rapeci cial ales es o en V . Regu Regula lado dora ras. s.
La siguiente tabla muestra los cuatro tipos de bandas antes mencionados:
Tabla (5.5).- Características de algunos tipos de bandas.
7
Dentro de las características importantes de las bandas se tiene: 1.- Pueden utilizarse para grandes distancias entre centros. 2.- La relación entre las velocidades angulares de los dos dos ejes no es constante, ni la relación entre dos diámetros de las poleas.
exactamente igual a
3.- En algunos casos puede utilizarse una polea guía o tensora para para evitar ajuste en la distancia entre centros, los cuales son necesarios para compensar el desgaste, o en la instalación de bandas nuevas. BANDAS PLANAS. Este tipo de bandas se emplea considerablemente en aplicaciones que requieren diámetros pequeños de las poleas, velocidades altas de la superficie de las bandas, niveles bajos de ruido y peso bajo. No deben utilizarse cuando se tenga que mantener una sincronización absoluta entre las poleas, ya que su buen funcionamiento está basado en la fricción. Todas las bandas planas están sujetas a deslizamientos, debido a que ocurre un movimiento relativo entre la superficie de la polea y la superficie de la banda adyacente que está bajo deformación por la carga de los esfuerzos de tensión y flexión combinados. Las bandas planas se deben mantener en tensión para funcionar y por lo tanto requieren dispositivos de tensionamiento. Longitud de la banda . En la siguiente figura se muestran dimensiones, ángulos de contacto y distancia entre centros de una banda plana abierta. De la figura se tiene:
= π − 2sen −1 D2−C d ---------------------------------(5.11) θ D = π + 2sen −1 D2−C d θ d
D = = diámetro de la polea mayor. d = = diámetro de la polea menor. C = = distancia entre centros. θ = ángulo de contacto. La longitud de la banda se determina por
[
2
L = 4C
− ( D − d ) 2 ]
1/ 2
+ 12 ( Dθ D + d θ θ d ) ----------------(5.12)
Dado que la velocidad tangencial en las poleas es la misma, las velocidades angulares de las poleas se relacionan como sigue: ω 1 = Dd -----------------------------(5.13) ω 2 En la siguiente figura se muestra la disposición de banda cruzada.
8
Para este caso se tiene que
[
L = 4C 2
− ( D + d ) 2 ]
1/ 2
θ = π + 2 sen −1
+ θ 2 ( D + d ) --------------------------(5.14)
D −d ---------------------------------------------------(5.15) 2C
En una transmisión por banda, la relación entre la tensión mayor sigue:
F 1 y la tensión menor F 2 se obtiene como
θ → ∑ Fx = 0 ∴ F cos + fdF N − ( F + dF )cos d 2θ θ = 0 ------------------(a) cos d 2θ
↓ ∑ F y = 0 ∴ − dF N + ( F + dF ) sen d 2θ θ + Fsen d 2θ θ = 0 -------------------(b) Sabiendo que para en
θ pequeño senθ ≅ θ Fd θ θ =
dF = fdF N ----------(c) θ ----------(d) ( dF d θ dF N -2
Sustituyendo dF N de (d) en (c) se tiene:
∴ dF θ ∴ dF = fFd θ F F 1 F 2
en donde
= e f θ θ
y cosθ cosθ ≅ 1 entonces las ecuaciones (a) y (b) se transforman
≅ 0 ).
= fd θ ∴ ∫F 1 dF = f θ ∴ ln(F F 1 ) = f θ ∴ θ ∴ θ ∴ θ ∴ F F
2
2
------------------------------------(5.16) (se desprecia la fuerza centrífuga)
f = coeficiente de fricción.
θ = ángulo de contacto en radianes.
F 1 = fuerza en el lado tenso. F 2 = fuerza en el lado flojo. En las ecuaciones (c) y (d) dF N = pbrd θ θ , por lo que la presión máxima en la banda es
p máx
F
= br 1 -----------------------------------(5.17)
9
en donde b = = ancho de la banda, Potencia transmitida por una banda . La potencia en una banda se determina mediante las siguientes expresiones: Sistema ingles:
H = en donde
( F 1 − F 2 )V -------------------------------(5.18) 33000
H = = potencia en hp. F = = fuerza en lb. V = = velocidad en pie/min
Sistema internacional:
H = ( F 1 − F 2 )V ----------------------------(5.19) siendo
H = = potencia en watts. F = = fuerza en Newtons. V = = velocidad en m/s. Si se toma en cuenta la fuerza centrífuga F c = mv 2 , en donde m es es la masa por unidad de longitud y v es es la velocidad en unidades de longitud por segundo, la ecuación (5.16) queda como sigue: F 1 − − F c F 2 − F c
= e f θ θ ----------------------------------(5.20)
La relación neta de las tensiones en la ecuación anterior debe ser menor que de resbalamiento potencial en la superficie de separación entre banda y polea.
θ e f θ , ya que éste es el punto
Cuando se instala una banda, se introduce una tensión inicial F i en aquella. Si suponemos que cada segmento de banda que sale de la polea es un resorte sometido a una tensión inicial F i , a medida que se demanda potencia se alarga el lado tirante y se acorta el lado flojo. Por lo tanto
F 1 = F i
+ ∆F -----------------(a) F 2 = F i − ∆F -----------------(b) Sumando (a) y (b) y despejando la tensión inicial se tiene
F i
= F 1 +2F 2 ∴
F 1 + F 2 = 2F 2F i i ----------------(5.21) (Tensión (Tensión máxima en la banda ) Cuando no se está transmitiendo potencia, las tensiones dela banda son iguales en ambos lados y por lo tanto
F 1 punto
= F 2 = F i .Si se aumenta la potencia F 1
F 1 aumenta y F 2 disminuye hasta que se anula. En este
= 2 F i que es la tensión máxima de la banda. Con base en el razonamiento anterior, la
transmisión de bandas se diseña limitando la tensión máxima especificada para el tamaño y material de la banda. sustituyendo
F i de
Tomando
acuerdo con la tensión permisible
F 2
= 0 en
la ecuación (5.18) y
F 1 por 2 F i , se tiene H =
F iV
----------------------------(5.22)
16500
Esta es la ecuación básica para el diseño de transmisiones de bandas planas y redondas, sin embargo es importante tomar en cuenta otros factores tales como las condiciones de operación y el material a usar en la banda. La ecuación de diseño (5.22) se transforma transforma en
10
H = en donde
C pC v F aV
16500K s
------------------------(5.23)
H = = potencia transmitida en hp. C p = factor de corrección de polea. Tabla (5.8) C v = factor de corrección de velocidad. Figura (5.4) F a = tensión permisible en la banda. V = = velocidad de la banda, pies/min. K s = factor de servicio. Tabla (5.10).
Algunos materiales para bandas planas y sus propiedades se representan en la siguiente tabla:
Material
Especificación
Tamaño
Cuero
1 capa
Cuero
2 capas
Poliamida
F-0c F-1c F-2c A-2c A-3c A-4c A-5c b = 0.5 pul b = 0.75 pul b = 1.25 pul
t = 11/64 t = 13/64 t = 18/64 t = 20/64 t = 23/64 t = 0.03 t = 0.05 t = 0.07 t = 0.11 t = 0.13 t = 0.20 t = 0.25 t = 0.062 t = 0.078 t = 0.090
Uretano
Esfuerzo Diámetro permisible por mínimo unidad de de polea ancho a 600 pul pie/min Lb/pul 3 31 / 2 41 / 2 6a 9a 0.60 1.0 2.4 2.4 4.3 9.5 13.5 Ver tabla (5.7)
30 33 41 50 60 10 35 60 60 100 175 275 5.2c 9.8c 18.9c
Peso Lb/pul3
Coeficiente de fricción
0.035-0.045 0.035-0.045 0.035-0.045 0.035-0.045 0.035-0.045 0.035 0.035 0.051 0.037 0.042 0.039 0.039 0.038-0.045 0.038-0.045 0.038-0.045
0.0 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7
Tabla (5.6).- Propiedades de algunos materiales para bandas planas y redondas (Diámetro = d .,., espesor = t , ancho = b ). ). a Agregar c
2 pul al tamaño de la polea en el caso de bandas de 8 pul de ancho o más. Revestimiento de fricción de caucho acrilonitrilo-butadieno en ambos lados.
Los tamaños de polea mínimos para diversas correas o bandas se indican en las tablas (5.6 ) y (5.7).
Clase de banda Plana Redonda
Tamaño de banda 0.50 x 0.062 0.75 x 0.078 1.25 x 0.090 1/4 3/8 1/2 3/4
Relación de la velocidad de polea a la longitud de banda rev(pie.min) Hasta 250 250 a 499 500 a 1000 0.38 0.50 0.50 1.50 2.25 3.00 5.00
0.44 0.63 0.63 1.75 2.62 3.50 6.00
0.50 0.75 0.75 2.00 3.00 4.00 7.00
Tabla (5.7 ).- Tamaño mínimo de polea para bandas de uretano planas y redondas. (Los diámetros de polea indicados están en pulgadas). El factor de corrección de polea considera el grado de flexión de la banda y como afecta esto la duración de la correa. Por esta razón, depende del tamaño y material de la banda utilizada. Aplicar la tabla (5.8) y usar CP = 1 para bandas de uretano.
11
MATERIAL Cuero Poliamida, F-0 F-1 F-2 A-2 A-3 A-4 A-5
16 a 4 0.5 0.95 0.70 0.73 0.73 -
DIÁMETRO DE LA POLEA MENOR, pul 4.5 a 8 9 a 12.5 14 a 16 18 a 31.5 0.6 1.0 0.92 0.86 0.86 0.70 -
0.7 1.0 0.95 0.96 0.96 0.87 0.71 -
0.8 1.0 1.0 1.0 1.0 0.94 0.80 0.72
Más de 31.5
0.9 1.0 1.0 1.0 1.0 0.96 0.85 0.77
1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.92 0.91
Tabla (5.8).- Factor de corrección de polea C para bandas planas. p Las poleas de banda plana se hacen con una convexidad o combadura central (coronamiento) para evitar que la banda se corra o desplace de la superficie de la polea. Si solo una polea tiene la combadura o coronamiento citado, debe ser la mayor. Ambas poleas deben deben estar combadas siempre que los ejes de las poleas no estén en posición horizontal. Utilizar la tabla (5.9) para determinar la altura de coronamiento. DIAMETRO DE CORONAMIENTO, pul DIÁMETRO DE POLEA, pul POLEA, pul 1.6, 2, 2.5 2.8, 3.15 3.55, 4, 4.5 5, 5.6 6.3, 7.1 8, 9 10, 11.2
0.012 0.012 0.012 0.016 0.020 0.024 0.030
12.5, 14 12.5, 14 22.4, 25, 28 31.5, 35.5 40 45, 50, 56 63, 71, 80
CORONAMIENTO, pul
b ≤ 10 pul 0.03 0.04 0.05 0.05 0.05 0.06 0.07
b > 10 pul 0.03 0.04 0.05 0.06 0.06 0.08 0.10
Tabla (5.9 ).- Altura de coronamiento y diámetros ISO de poleas para para bandas planas. Los valores de la tabla (5.6) para la tensión de la banda permisible se basan en una velocidad de desplazamiento de 600 pies/min. Con velocidades más elevadas, se debe utilizar la figura (5.4) para obtener los valores de C v para las bandas de cuero. En el caso de bandas de poliamida y uretano, utilizar C v = 1.
Figura (5.4 ).- Factor de corrección de velocidad Los factores de servicio tabla:
C v para bandas de cuero (correas).
K s para transmisiones de bandas planas o redondas se representan en la siguiente
CARACTERÍSTICA DEL IMPULSO
CARACTERÍSTICA DE LA FUENTE DE POTENCIA MOTRIZ MOMENTO MOMENTO TORSIONAL TORSIONAL ALTO NORMAL O NO UNIFORME
Uniforme Choque ligero Choque mediano Choque fuerte
1.1 1.2 1.3 1.4
1.2 1.3 1.5 1.7
Tabla (5.10).- Factores de servicio K s sugeridos para bandas planas, redondas y en V .
12
TRANSMISIONES DE BANDAS EN V O TRAPECIALES . Las dimensiones de la sección transversal de las bandas en V (o (o trapeciales) han sido estandarizadas por los fabricantes, y cada sección se designa con una letra del alfabeto para tamaños con dimensiones en pulgadas. Los tamaños métricos se designan con números. La tabla (5.11) nos muestra las dimensiones, diámetros mínimos de polea y el intervalo de potencias en hp para cada una de las secciones indicadas.
SECCIÓN A B C D E
ANCHO a , pul
ESPESOR b , pul
1 2 21 32 7 8 11 4 11 2
11 22 7 16 17 32 3 4
DIÁMETRO MÍNIMO DE POLEA, pul
POTENCIAS PARA UNA O MAS BANDAS, hp
3.0
1 4
5.4
1
− 10 1 – 25
9.0
15 - 100
13.0
50 – 250
21.6
100 o mayor
Tabla (5.11).- Secciones de bandas trapeciales (o en V) estándares. Para especificar una banda trapecial, se debe indicar la letra de la sección de la banda seguida de la circunferencia interior en pulgadas como se indica en la tabla (5.12). Por ejemplo una banda B75 es una banda de sección B con circunferencia interior de 75 pulgadas. SECCIÓN
CIRCUNFERENCIA, CIRCUNFERE NCIA, pul
A
26, 31, 33, 35, 38, 42, 46, 48, 51, 53, 55, 57, 60, 62, 64, 66, 68, 71, 75, 78, 80, 85, 90, 96, 105, 112, 120, 128 35, 38, 42, 46, 48, 51, 53, 55, 57, 60, 62, 64, 67, 66, 68, 71, 75, 78, 79, 81, 83, 85, 90, 93, 97, 100, 103, 105, 112, 120, 128, 131, 136, 144, 158, 173, 180, 195, 210, 240, 270, 300 51, 60, 68, 75, 81, 85, 90, 96, 105, 112, 120, 128, 136, 144, 158, 162, 173, 180, 195, 210, 240, 270, 300, 330, 360, 390, 420 120, 120, 144, 158, 162, 173, 180, 195, 210, 270, 300, 330, 360, 390, 420, 480, 540, 600, 660 180, 195, 210, 240, 270, 300, 330, 360, 390, 420, 480, 540, 600, 660
B C D E
Tabla (5.12).- Circunferencias internas de bandas V estándares. Los cálculos que implican la longitud de banda se basan generalmente en la longitud de paso. Para determinada sección de banda, la longitud mencionada se obtiene agregando una cierta cantidad a la circunferencia interior dada en la tabla (5.12). Esta cantidad adicional se indica en la tabla (5.13). Sección de banda Cantidad a sumar
A 1.3
B 1.8
C 2.9
D 3.3
E 4.5
Tabla (5.13).- Conversiones de longitud de banda. Longitud efectiva de paso. La longitud efectiva de paso para una banda en V está dada por la ecuación
L p
= 2C + + 1.57( D + d ) +
en donde C = distancia entre ejes (centros). D = = diámetro de paso de la polea mayor. d = diámetro de paso de la polea menor.
( D − d ) 2 -----------------------------------(5.24) 4C
13
No se recomiendan distancias entre centros grandes para bandas enV, porque la vibración excesiva del lado flojo acorta la duración notablemente de dicha banda. En general la distancia entre centros no debe ser mayor de 3 veces la suma de los diámetros. La tabla (5.14) da la capacidad de potencia de bandas enV sencillas normales para diversos diámetros de poleas y velocidades de bandas, correspondientes a una vida útil satisfactoria. Estas especificaciones se basan en un ángulo de contacto de 180 o. En caso de ángulos menores esta clasificación debe reducirse.
Figura (5.5 ).- Factor de corrección K 1 de acuerdo con el ángulo de contacto. En el caso de una velocidad de polea, la vida útil de una banda corta es menor que la de una banda larga, ya que la banda corta está sometida a la acción de la carga mayor número de veces. Por esta razón es necesario aplicar un segundo factor K 2 2 , denominado “factor de corrección de longitud de banda”. Este factor se da en la tabla (5.15) para diversas secciones y longitudes de bandas. La potencia nominal de una banda debe multiplicarse por este factor para obtener la potencia corregida. Las características de la máquina impulsora e impulsada también deben tomarse en cuenta al seleccionar la banda. La tabla (5.16) se utiliza para obtener dichos factores. El número de correas puede obtenerse a partir partir de la expresión expresión
N = siendo
en donde
H d ---------------------------(5.25) K1K 2 H r
(Potencia de diseño ) H d = K s H -------------------------(5.26) (Potencia K s = factor de servicio. Tabla (5.10) H = = Potencia a transmitir. H r = Potencia nominal de la banda (ver tabla (5.14). K 1 = factor de corrección de acuerdo al ángulo de contacto. Figura (5.5) K 2 = factor de corrección de longitud de banda. Tabla (5.15) LONGITUD DE BANDA NOMINAL, pul. Factor de longitud
K 2 0.85 0.90 0.85 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20
Bandas A
Bandas B
Bandas C
Bandas D
Bandas E
Hasta 35 38 – 46 48 – 55 60 – 75 78 – 90 96 – 112 120 o más -
Hasta 46 48 – 60 62 – 75 78 – 97 105 – 120 128 – 144 158 – 180 195 o más
Hasta 75 81 – 96 105 – 120 128 – 158 162 – 195 210 – 240 270 – 300 330 o más
Hasta 128 144 – 162 173 –210 240 270 – 330 360 – 420 480 540 o más
Hasta 195 210 – 240 270 – 300 330 – 390 420 – 480 540 – 600 660
Tabla (5.15).- Factor de corrección de longitud de banda
14
K 2 .
VELOCIDAD DE LA BANDA, pies/min SECCION DE BANDA
A
B
C
D
E
DIÁMETRO DE PASO DE POLEA, pul 2.6 3.0 3.4 3.8 4.2 4.6 5.0 o más 4.2 4.6 5.0 5.4 5.8 6.2 6.6 7.0 o más 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 o más 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 o más 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 o más
1000 0.47 0.66 0.81 0.94 1.03 1.11 1.17 1.07 1.27 1.44 1.59 1.72 1.82 1.92 2.01 1.84 2.48 2.96 3.34 3.64 3.88 4.09 4.14 5.00 5.71 6.31 6.82 7.27 7.66 8.01 8.68 9.92 10.9 11.7 12.4 13.0 13.4
2000 0.62 1.01 1.31 1.55 1.74 1.89 2.03 1.58 1.99 2.33 2.62 2.87 3.09 3.29 3.46 2.66 3.94 4.90 5.65 6.25 6.74 7.15 6.13 7.83 9.26 10.5 11.5 12.4 13.2 13.9 14.0 16.7 18.7 20.3 21.6 22.8 23.7
3000 0.53 1.12 1.57 1.92 2.20 2.44 2.64 1.68 2.29 2.80 3.24 3.61 3.94 4.23 4.49 2.72 4.64 6.09 7.21 8.11 8.84 9.46 6.55 9.11 11.2 13.0 14.6 15.9 17.1 18.1 15.2 21.2 24.2 26.6 28.6 30.3 31.8
4000 0.15 0.93 1.53 2.00 2.38 2.69 2.96 1.26 2.08 2.76 3.34 3.85 4.28 4.67 5.01 1.87 4.44 6.36 7.86 9.06 10.0 10.9 5.09 8.50 11.4 13.8 15.8 17.6 19.2 20.6 18.1 23.0 26.9 30.2 32.9 35.1 37.1
5000 0.38 1.12 1.71 2.19 2.58 2.89 0.22 1.24 2.10 2.82 3.45 4.00 4.48 4.90 3.12 5.52 7.39 8.89 10.1 11.1 1.35 5.52 9.18 12.2 14.8 17.0 19.0 20.7 15.3 21.5 26.4 30.5 33.8 36.7 39.1
Tabla (5.14).- Potencias nominales en hp de bandas trapeciales (o en V) estándares.
5.1.3 CADENAS Y CATARINAS. Las cadenas son elementos que se utilizan para transmitir potencia y para arrastre. Se fabrican como una serie de eslabones que se unen mediante pernos. Pueden usarse para cargas elevadas y donde sea necesario mantener relaciones precisas de velocidad. La figura siguiente ilustra una variedad de tipos de cadenas que se emplean en particular para transportar y usos similares.
15
Cadenas de rodillos. El tipo más común de cadena es la cadena de rodillos , en la que el rodillo de cada perno proporciona una fricción excepcionalmente baja entre la cadena y las ruedas dentadas. Otros tipos incluyen una variedad de diseños extendidos de eslabones que casi siempre se emplean en transportadores. La figura siguiente muestra algunos de estos elementos:
Cuando se transmite potencia entre flechas o ejes que giran, la cadena entra en contacto con ruedas dentadas que se enlazan. Lo anterior puede observarse en la siguiente figura:
La relación de la velocidad de salida n2 y la velocidad de entrada n1 está dada por n1 n2
2 = N N
----------------(5.27)
1
Donde N 1 y N 2 2 representan el número de dientes de las ruedas dentadas a la entrada y a la salida respectivamente. Las cadenas de rodillos se clasifican con base en su paso p, que es la distancia entre partes correspondientes de dos eslabones adyacentes. El paso se ejemplifica, por lo regular, como la distancia entre pernos adyacentes. La figura que se indica a continuación nos muestra las características básicas de una cadena de rodillos.
16
En la tabla siguiente se dan las dimensiones de cadenas de transmisión de rodillo estándar. Número de Cadena ANSI. 25 35 41 40 50 60 80 100 120 140 160 180 200 240
Paso, p , pulgadas. pulgadas.
Diámetro del rodillo, rodillo, D , en pulgadas. pulgadas.
Ancho del rodillo, A, en pulgadas. pulgadas.
Diámetro del pasador, d , en pulgadas. pulgadas.
Espesor de la placa eslabón, eslabón, a , en pulgadas. pulgadas.
Resistencia última mínima en libras. libras.
1/4 3/8 1/2 1/2 5/8 3/4 1 11 / 4 11 / 2 13 / 4 2 21 / 4 21 / 2 3
0.130* 0.200* 0.306 5/16 0.400 15/32 5/8 3/4 7/8 1 11 / 8 13 1 / 32 32 19 / 16 16 7 1 / 8
1/8 3/16 1/4 5/16 3/8 1/2 5/8 3/4 1 1 11 / 4 13 1 / 32 32 11 / 2 7 1 / 8
0.0905 0.141 0.141 0.156 0.200 0.234 0.312 0.375 0.437 0.500 0.562 0.687 0.781 0.937
0.030 0.050 0.050 0.060 0.080 0.094 0.125 0.156 0.187 0.219 0.250 0.2811 0.312 0.375
780 1760 1500 3125 4480 7030 12500 19530 28125 38280 50000 63280 78125 112500
Tabla (5..15)- Dimensiones de cadenas de transmisión de rodillos estándar. (Fuente: ASME Estándar B29.1M-1993) En la tabla (5.15), los dígitos distintos al cero final indican el paso de la cadena en octavos de pulgada. Los tamaños 25, 35 y 41 son los más pequeños y ligeros. Las cadenas pueden ser útiles para espaciamientos entre ejes que resultan muy grandes para engranes. Las tolerancias para un impulsor de cadena son mayores que para engranes y la instalación es relativamente sencilla. Las cadenas no constituyen riesgo de incendio y no son afectadas por temperaturas relativamente altas ni por la presencia de aceite o grasa. Sin embargo, las cadenas son más ruidosas que las bandas. En la siguiente figura se indica una rueda catarina que impulsa una cadena de transmisión en sentido contrario al del reloj:
Figura (5.10).- Endentado de una cadena y su rueda catarina. Designando el paso de la cadena por p , el ángulo de paso por γ y el diámetro de paso de la rueda catarina por D dado dado en pulgadas o en metros , por trigonometría de la figura (5.10) se observa que p D = sen( γ / / 2) Puesto que γ = 360 / N N 1 , en donde anterior puede escribirse por o
D =
N 1 es el número de dientes de la catarina menor, la ecuación
p o
---------------------------(5.28)
sen(180 180 / N N 1 ) La potencia en una cadena se determina de la misma manera que en una banda con la diferencia que en una cadena F 2 2 = 0 . Por lo que para determinar la fuerza transmitida por la cadena expresión: En el sistema inglés:
17
F 1
utilizamos la siguiente
F 1 en donde
H ----------------------(5.29) = 33000 V
H = potencia transmitida en hp. π Dn V = (velocidad en la línea de paso en pies/min). 12 F 1 = fuerza transmitida en lb.
En el sistema internacional:
F 1 en donde
H = 1000 --------------------(5.30) V
H = potencia transmitida en Kilowatts. π Dn V = velocidad en la línea de paso en m/seg. 60 F 1 = fuerza transmitida en Newtons.
La variación de velocidad en % en una transmisión de cadena se determina mediante la expresión:
∆V V
(
= 1001 − sen 180 N 1
Diseño de impulsores de cadena de rodillos.
) -----------------(5.31)
La especificación de la cadena con relación a su capacidad para transmitir potencia considera tres modos de falla: a).- Fatiga de las placas de los eslabones por aplicación sucesiva de la tensión en el lado flojo de la cadena. b).- Impacto en los rodillos conforme se enlazan con los dientes de la rueda dentada. c).- Raspaduras entre los pernos de cada eslabón y los bujes en los pernos. Las especificaciones se basan en datos empíricos con un impulsor suave (factor de servicio K a = 1) y una vida útil especificada de 15,000 horas aproximadamente. Las variables importantes son el paso p y el tamaño y la velocidad de giro de la rueda más pequeña. La potencia nominal que se puede transmitir por tramo, limitada por la fatiga de las placas del eslabón y por la vida al impacto del rodillo y el casquillo para una vida de la cadena de aproximadamente 15,000 horas, se puede calcular de Hp/tramo = = mínimo de hp s o
hp s
hp r
en donde
.08 0.9 (3. (3.00 − 0.07 p ) = K s N 11.08 n p -------(5.32)
basado en la fatiga de la placa del eslabón.
hp r
= K r p
1.5 100 N 1 --------------(5.33) 0.8 100
n
basado en la vida al impacto del rodillo y el casquillo.
K s = 0.0022 para la cadena No. 41 K s = 0.004 para cualquier otra cadena Kr = 3.4 para la cadena No. 41 Kr = = 17 para las cadenas de la 40 a la 240, excepto la No. 41 Kr = 24 para las cadenas No. 25 y 35.
Las tablas para los diferentes tipos de cadenas están elaboradas elaboradas a partir de las dos fórmulas anteriores para un determinado número de dientes N1 de la rueda menor y para diferentes valores de n en rpm. Los tres tamaños estándar de cadena más c omunes son: Número 40 (paso p = 1/2 pul). Número 60 (paso p = 3/4 pul). Número 80 (paso p = 1 pul). Estas cadenas son las más comunes en el tipo de información información disponible para todos los tamaños en los catálogos de los fabricantes. Es importante considerar lo siguiente:
18
1.- Las especificaciones se basan en la velocidad de la rueda dentada más pequeña. 2.- Para una velocidad en particular, la capacidad de potencia se incrementa con el número de dientes en la rueda dentada. Desde luego, cuanto mayor es el número de dientes, más grande será el diámetro de la rueda dentada. Una cadena con paso más pequeño en una rueda dentada de gran tamaño, genera un impulso más silencioso. 3.- Para un tamaño particular de rueda dentada con un número específico de dientes, la capacidad de potencia se incrementa en función del aumento de velocidad hasta cierto punto, después, disminuye. La fatiga debida a la tensión en la cadena rige a velocidades entre bajas y moderadas; el impacto sobre las ruedas dentadas predomina a velocidades más altas. A cada tamaño de rueda dentada corresponde un límite superior absoluto de velocidad que se debe a la presencia de raspaduras entre los pernos y los bujes de la cadena. 4.- Las especificaciones corresponden a un solo tramo de cadena. Si bien tramos múltiples incrementan la capacidad de potencia, no proporcionan un múltiplo directo a la capacidad en un solo tramo. 5.- Las especificaciones son para un factor de servicio K a = 1.0. Debe especificarse un factor de servicio en particular de acuerdo con la tabla siguiente: Tipo de carga impulsada Tipo de potencia de entrada. entrada.
Motor de C.I. impulsión hidráulica
Motor eléctrico o turbina
Motor de C.I. impulsión mecánica.
1.0 1.2 1.4
1.0 1.3 1.5
1.2 1.4 1.7
Suave Impacto moderado Impacto fuerte
Tabla (5.16).- Factores de servicio K a , para cadenas de rodillos de un solo ramal. Si consideramos que una cadena tiene dos o más ramales, la potencia que se puede transmitir por la cadena debe determinarse a partir del menor valor de cualquiera de las dos expresiones siguientes: K 2 hps -------------------------(5.34) H real Ka K 2 hpr -------------------------(5.35) H real Ka K a a = = factor de servicio (tabla 5.16) K 2 = factor de ramal múltiple (tabla 5.17)
= =
Número de ramales
Factor de ramales múltiples K 2
1 2 3 4 5 6 8
1.0 1.7 2.5 3.3 3.9 4.6 6.0
Tabla (5.17).- Factores para cadenas de rodillos de ramales múltiples. Cuando se conoce la potencia real que debe transmitirse con un impulsor de cadena de rodillos, la potencia de diseño que debe utilizarse para la selección adecuada de la cadena considerando cualquier número de cordones es como sigue: K a H real H diseño -------------------(5.36) K 2 Si utilizamos tablas de cadenas, éstas se tabulan para un solo cordón y una rueda catarina de 17 dientes, por lo que se debe considerar un factor de corrección por dientes K 1 , quedando lo siguiente:
=
H diseño
=
K1K a H real -------------------------------(5.37) K 2
19
Los valores de K 1 se pueden tomar de la siguiente tabla: Número de dientes en la rueda impulsora
Factor de corrección por dientes K 1
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 30 35 40 45 50 55 60
0.53 0.62 0.70 0.78 0.85 0.92 1.00 1.05 1.11 1.18 1.26 1.29 1.35 1.41 1.46 1.73 1.95 2.15 2.37 2.51 2.66 2.80
Tabla (5.18).- Factores de corrección por dientes. Dependiendo del tipo de cadena que se va a utilizar en la transmisión, el número de cordones o tramos se determina dividiendo la potencia de diseño entre la potencia nominal de la cadena seleccionada. De ésta manera se tiene que o
N cordones =
H diseño --------------(5.38) H no min al
Parámetros de diseño para impulsores de cadena de rodillos . rodillos . A continuación se presentan recomendaciones generales para diseñar impulsores de cadena: 1.- El número mínimo de dientes en una rueda dentada debe ser 17 a menos que el impulsor esté trabajando a una velocidad muy baja (menor de 100 rpm). 2.- La razón de velocidad máxima debe ser 7, aunque son factibles relaciones más altas. Se pueden utilizar dos o más fases de reducción para obtener relaciones más altas. 3.- La distancia central entre los ejes de la rueda dentada debe ser entre 30 y 50 pasos aproximadamente (30 a 50 veces el paso de la cadena). 4.- El arco de contacto de la cadena en la rueda dentada más pequeña no debe ser menor de 120 o. 5.- La disposición más favorecida para un impulsor de cadena es con la línea central de las ruedas dentadas horizontal y con el lado tensado en la parte superior. 6.- La longitud de la cadena debe ser un múltiplo completo del paso, y se recomienda un número par de pasos. La distancia central debe hacerse ajustable para adaptar la longitud de la cadena y compensar tolerancias y desgaste. Un juego excesivo en el lado flojo debe evitarse, sobre todo en impulsores no horizontales. Una relación conveniente entre la distancia central (C ( C ) , la longitud de la cadena (L), (L), el número de dientes de la rueda pequeña (N 1 ) y el número de dientes en la rueda dentada grande (N 2 2 ) expresada ) expresada en pasos, es
L p
=
2C N 2 p
+
+ N 1 2
+
( N 2
− N 1 ) 2
----------------------------(5.39)
2
4π (C / / p)
La distancia central teóricamente exacta para una longitud particular de cadena, en pasos, es 2 N 2 + N 1 2( N 2 − N 1 ) 2 ------(5.40) L N 2 + N 1 = − + − − p 4 p p 2 2 π 2
C
1 L
20
La distancia central teórica no supone juego ni en el lado tensado ni en el lado flojo de la cadena y por consiguiente es un máximo. 7.- El diámetro de paso de una rueda dentada con N dientes para una cadena con paso p es es p D = 180 o / N sen(180 N ) 8.- El diámetro mínimo de una rueda rueda dentada y por tanto el número mínimo de dientes está, con frecuencia, limitado por el tamaño de la flecha en la que se monta. Ver los catálogos de los fabricantes. La potencia de diseño debería comparase con la potencia nominal de un tipo particular de cadena de rodillos. Las potencias nominales se dan usualmente en forma tabular para cada tipo de cadena de rodillos. La razón para usar tablas es que los valores han cambiado con el tiempo en la medida que los materiales y los diseños de sistemas de cadenas de rodillos han mejorado. Casi todo distribuidor de partes para sistemas de cadenas de rodillos tiene cartas de diseño aplicables a sus productos particulares. Lubricación. Los fabricantes de cadenas recomiendan tres métodos para aplicar la lubricación, dependiendo de la velocidad lineal de la cadena. Un suministro constante de aceite limpio es fundamental para una operación suave y una vida útil satisfactoria del impulsor de cadena. A continuación tenemos los parámetros generales que corresponden a límites de velocidad. Tipo I (170 a 650 pies/min). Lubricación manual o por goteo. Para lubricación manual el aceite se aplica con una brocha, de preferencia cuando menos cada 8 horas de operación. Para alimentación por goteo de la lubricación, el aceite es alimentado directamente hacia las placas de los eslabones de cada tramo de cadena (figura 5.11).
Figura (5.11).- Lubricación de alimentación por goteo (tipo I). Tipo II (650 a 1500 pies/min).- Lubricación por baño poco profundo, en donde la cadena se sumerge de manera constante (figura 5.12).
Figura (5.12).- Lubricación por baño poco profundo (tipo II). Tipo III (por arriba de 1500 pies/min).- Lubricación por flujo de aceite en donde una bomba de aceite alimenta un flujo continuo de aceite en la parte inferior de la cadena (figura 5.13).
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Figura (5.13).- Lubricación por flujo de aceite (tipo III). Número ANSI de cadena. Velocidad de la catarina, rpm
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35
40
41
50
60
50 100 150 200 400 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2500 3000
0.05 0.09 0.13 0.16 0.23 0.30 0.37 0.44 0.50 0.56 0.62 0.68 0.81 0.93 1.05 1.16 1.27 1.56 1.84
0.16 0.29 0.41 0.54 0.78 1.01 1.24 1.46 1.68 1.89 2.10 2.31 2.73 3.13 3.53 3.93 4.32 5.28 5.64
0.37 0.69 0.99 1.29 1.85 2.40 2.93 3.45 3.97 4.48 4.98 5.48 6.45 7.41 8.36 8.96 7.72 5.51 4.17
0.20 0.38 0.55 0.71 1.02 1.32 1.61 1.90 2.18 2.46 2.74 3.01 3.29 2.61 2.14 1.79 1.52 1.10 0.83
0.72 1.34 1.92 2.50 3.61 4.37 5.71 6.72 7.73 8.71 9.69 10.7 12.6 14.4 12.8 10.7 9.27 6.58 4.98
1.24 2.31 3.32 4.30 6.20 8.03 9.81 11.6 13.3 15.0 16.7 18.3 21.6 18.1 14.8 12.4 10.6 7.57 5.76
Tipo I
Tipo II
Tabla (5.19).- Capacidad de potencia (hp) de una cadena de rodillos de paso simple y un Solo cordón para una rueda catarina de 17 dientes. Tipo I.- Lubricación de alimentación por goteo. Tipo II.- Lubricación por baño poco profundo. profundo. Tipo III.- Lubricación por flujo de aceite.
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Tipo III
Número ANSI de cadena. Velocidad dela catarina, rpm II
50 100 150 200 300 400 I 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 III 1800 2000 2500 3000
80
100
120
140
160
180
200
240
2.88 5.38 7.75 10.00 14.50 18.70 22.90 27.00 31.00 35.00 39.90 37.70 28.70 22.70 18.60 15.60 13.30 9.56 7.25
5.52 10.30 14.80 19.20 27.70 35.90 43.90 51.70 59.40 59.40 63.00 52.80 45.00 34.30 27.20 22.30 18.70 15.90 0.40 0
9.33 17.40 25.10 32.50 46.80 60.60 74.10 87.30 89.00 72.80 61.00 52.10 39.60 31.50 25.80 21.60 0
14.4 26.9 38.8 50.3 72.4 93.8 115.0 127.0 101.0 82.4 69.1 59.0 44.9 35.6 0
20.9 39.1 56.3 72.9 105.0 136.0 166.0 141.0 112.0 112.0 91.7 76.8 65.6 49.9 0
28.9 54.0 77.7 101.0 145.0 188.0 204.0 155.0 123.0 101.0 84.4 72.1 0
38.4 71.6 103.0 134.0 193.0 249.0 222.0 169.0 0
61.8 115.0 166.0 215.0 310.0 359.0 0
Tabla (5.19).- Continuación En la tabla siguiente se indican los tipos de carga más comunes en una transmisión de cadena. Carga suave.
Carga de choque moderado.
Carga de choque pesado. pesado.
Agitadores (líquido (líquido puro). Transportadores alimentados uniformemente (banda articulada, paletas, horno, tornillo sin fin). Ventiladores centrífugos y ligeros (diámetro pequeño). Árboles de transmisión (servicio ligero). Máquinas de todos los tipos (cargas no reversibles uniformes). Equipo para la disposición de aguas de albañal (servicio interno alimentado uniformemente).
Maquinaria para el trabajo de la arcilla. Transportadores para trabajo pesado y cargados de manera no uniforme (banda articulada, ensamblado, cangilones, paletas, hornos, tornillo sin fin). Grúas y malacates para trabajo mediano (montacargas). Dragas con cable y carrete transportador . Industria de alimentos (rebanadoras, mezcladoras de pasta, molinos de carne). Esmeriladoras . Industria de lavandería (lavadoras, tambores giratorios). Árboles de transmisión (servicio (servicio pesado). Máquinas (transmisiones principales y auxiliares). Máquinas de todos los tipos (choque moderado y cargas no reversibles). Industria textil (maquinaria para teñir, planchadores, enjabonadoras, hiladoras).
Maquinaria para el trabajo de la arcilla (prensadora de ladrillos). Transportadores reciprocantes y
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agitadores. Grúas y malacates para trabajo pesado (incluye explotación forestal, beneficio de madera y equipo rotatorio para taladrar). Dragas (transmisiones de cabezas cortadoras, transmisiones de guías). Molinos de martillos. Máquinas (prensa punzonadora, cizalla, cepilladoras). Molinos de metal (banco de estirar, máquinas conformadoras, transmisiones de pequeños trenes de laminación, estiradoras o aplanadoras de alambre). Molinos de bolas del tipo rotatorio (hornos de cemento, laminadores de barras, molinos de tambor de flotación). Industria del papel (mezcladoras, laminadoras de caucho). Industria textil.
5.1.4 COPLES. El término cople se refiere a un dispositivo que se utiliza para unir dos ejes en sus extremos con el fin de transmitir potencia. Existen dos tipos generales de coples: a) Rígidos. b) Flexibles. es. Coples rígidos . Los coples rígidos se diseñan para unir firmemente a dos ejes de tal manera que no se pueda generar un movimiento relativo entre ellos. Este diseño es deseable para ciertos equipos en donde se requiere una alineación muy precisa entre ejes. En la siguiente figura se muestra un cople rígido común, en el cual los bordes o pestañas se montan en los extremos de cada eje y se unen por una serie de tornillos.
Figura (5.14).- Cople rígido. La fuerza total de corte en los tornillos depende del radio del círculo del tornillo, Dbc decir, F = 2T ------------------------(5.41) Dbc Si N es es el número de tornillos, la tensión por esfuerzo de corte en cada tornillo es
/ 2 y el torque, T . Es
2T --------------(5.42) 2 s Dbc N (π d d / 4) Siendo la tensión igual a la tensión de diseño en esfuerzo de corte y despejando el diámetro del tornillo, se tiene 8T ---------------------------(5.43) d = π Dbc N τ τ d
τ = AF
en donde
=
F 2 N (π d d / 4)
=
τ d = tensión de diseño en esfuerzo de corte.
Coples flexibles . Los coples flexibles se diseñan de tal forma que sean capaces de transmitir torque con suavidad en tanto permiten cierta desalineación axial, radial y angular. La flexibilidad es tal que, cuando ocurre un
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desalineamiento, las piezas del cople se mueven sin ninguna o una mínima resistencia. En consecuencia no se desarrollan tensiones significativas por flexión en el eje. En el mercado se dispone de numerosos tipos de coples, los cuales están diseñados para transmitir un torque específico hasta cierto límite. Los catálogos de los fabricantes enumeran la información de diseño de la cual se puede elegir el cople más apropiado. Podemos decir entonces que el tamaño específico del cople depende directamente de la potencia que va a transmitir, siendo los efectos centrífugos los que determinan el límite superior de velocidad. El grado de desalineación que puede soportar un cople en particular depende del tamaño y el diseño del cople. Los coples pequeños pueden estar limitados a una desalineación paralela de 0.005”, aunque los coples más grandes pueden permitir 0.030” o más. La desalineación permisible más común es ± 3o . Al movimiento axial tolerable, en ocasiones se le llama “flotación “ flotación en el extremo” , y llega hasta 0.030” para muchos tipos de coples. Algunos tipos de coples flexibles son: a).- Cople de cadena . Este tipo de cople transmite el torque mediante una cadena de rodamiento doble. Los espaciamientos entre la cadena y los dientes de la rueda dentada en las dos mitades del cople compensan la desalineación. Ver figura (5.15).
Figura (5.15).- Cople de cadena. b).- Cople Grid-flex ....- En este cople el torque se transmite mediante una rejilla de acero flexible con resorte. La flexión de la rejilla permite desalineación y es torsionalmente elástica para resistir cargas de choque. Ver figura (5.16).
Figura (5.16).- Cople Grid-flex. c).- Cople de engrane ..- En este cople el torque se transmite entre los dientes en forma de corona a partir de la mitad del cople hacia la camisa. La forma de la corona en los dientes permite desalineación. Ver figura (5.17).
Figura (5.17).- Cople de engranes. d).- Cople PARAFLEX.- Utiliza un elemento elastomérico para permitir desalineación y amortiguar choques. Ver figura (5.18)
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Figura (5.18).- Cople PARAFLEX. e).- Cople tipo mordaza ....-
Cople ensamblado.
Tipos de insertos.
Figura (5.19).- Cople tipo mordaza. f).- Cople FORM-FLEX.- En este cople el torque se transmite a partir de las mazas mediante elementos laminados flexibles hasta el separador. Ver figura (5.20)
Figura (5.20).- Cople FORM-FLEX. Juntas universales . Cuando se requiere utilizar una desalineación mucho más considerable que en los coples descritos anteriormente, la junta la junta universal ofrece ofrece un cople efectivo. Las juntas universales operan a ángulos de hasta 45o a muy bajas velocidades. A velocidades más altas, por arriba de 10 rpm aproximadamente, el ángulo máximo que se sugiere es 30o. Por arriba de 600 rpm es común un ángulo de 20o como máximo. Las condiciones reales de servicio afectan el ángulo que puede tolerarse. La figura siguiente muestra un tipo de junta universal que se utiliza en aplicaciones de industria pesada.
Figura (5.21).- Junta universal industrial. Al utilizar dos juntas universales conectadas mediante un eje intermedio se elimina la velocidad angular variable provocada por una junta. Con la alineación adecuada, la variación en la velocidad angular de cada junta es cancelada por la otra. En la figura (5.22) se muestra una junta universal doble debidamente alineada que conecta un par de ejes paralelos provistos de un codo doble largo.
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Figura (5.22).- Junta universal doble. En la siguiente figura podemos observar los componentes de juntas universales utilizadas en la industria automotriz.
Figura (5.23).- Componentes de juntas universales para la industria automotriz.
5.1.5. CABLES. Los cables son uno de los tres elementos estr ucturales de forma activa. Por ello, a continuación se indica las propiedades del cable como elemento estructural sometido a tracción, con el propósito de indicar el comportamiento que rige el elemento, así como las unidades adicionales requeridas para el diseño con elementos tipo cable, asimismo se indica el procedimiento para estimar las dimensiones de la sección transversal del cable requerido para el diseño arquitectónico. Para distinguir las propiedades del cable primero se define el elemento donde se indica las ventajas, comportamiento ante las cargas que se aplican, materiales empleados para la construcción, elementos necesarios para garantizar la estabilidad del cable y los principales usos dados a esta unidad estructural. Posteriormente se señala las ecuaciones y metodología necesaria para establecer las fuerzas que se generan dentro del cable y así determinar l as propiedades del cable necesario para cumplir con las necesidades del proyecto.
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5.2. MATERIALES UTILIZADOS EN INGENIERÍA. El progreso tecnológico se encuentra estrechamente unido al desarrollo de nuevos materiales. Tan es así que clasificaciones como Edad de Piedra y Edad de Hierro se basan en el material principal con que se fabricaban utensilios y herramientas herramientas en un periodo periodo histórico determinado. Con el paso del tiempo, la cantidad de materiales disponibles ha ido en aumento. Con el advenimiento de la Revolución Industrial, las máquinas máquinas empezaron empezaron a ser la base de una nueva economía y esto sigue siendo así hasta nuestros días. Sin embargo, en años recientes las máquinas han sufrido un cambio cualitativo como también lo han sufrido los materiales de interés. Hasta el siglo XIX lo más importante en un material eran sus propiedades mecánicas. Hoy en día, la tecnología electrónica que ha transformado el mundo ha llevado el interés fundamental a las propiedades electrónicas.
Las propiedades mecánicas de los materiales nos indican qué tan bien soporta un material las fuerzas que se aplican sobre él. A nivel microscópico, estas propiedades son originadas por la forma en que los átomos de un material se enlazan entre sí. En cambio, las propiedades electrónicas de los materiales son originadas originadas por la forma en que los electrones de un material reaccionan frente a una excitación. Entre éstas se clasifican las propiedades eléctricas, magnéticas, ópticas y térmicas, es decir, aquéllas que tienen que ver con los campos eléctricos, magnéticos, electromagnéticos y con el calor. Debe aclararse que el clasificar las propiedades térmicas dentro de las propiedades electrónicas puede ser cuestionable. Como se verá más adelante, no siempre es cierto que las propiedades térmicas estén relacionadas exclusivamente con el comportamiento de los electrones.
La elección de materiales de acuerdo a sus propiedades mecánicas se remonta a los principios de la historia. No obstante, el interés no ha decrecido en lo más mínimo. Cuando nuestros antepasados elegían la piedra piedra como el material con que fabricarían puntas de flecha no estaban haciendo haciendo algo muy diferente que el ingeniero que hoy en día elige el material con el que se fabricará el chasís de una nave espacial. La selección de acuerdo a las propiedades electrónicas tuvo, por el contrario, una aparición relativamente reciente. La gran variedad de dispositivos que han transformado nuestra forma de concebir el mundo, no existiría si no fuera por el descubrimiento descubrimiento y el dominio de las propiedades electrónicas.
Las propiedades de los materiales son tantas que sería imposible describir cada una de ellas con claridad. Por esto, a continuación, se dará una breve explicación de las más destacadas, sin que esto implique que el análisis sea exhaustivo. Después se hará una breve revisión de algunas de las categorías de materiales más importantes. Dureza y tenacidad Los conceptos de dureza (hardness) y tenacidad (toughness) son muy fácilmente confundidos a pesar de que tienen significados completamente diferentes. El diamante es el material más duro que existe y sin embargo, no es el más tenaz: si se le da un martillazo se romperá en pedazos, aunque el acero del martillo sea menos duro. Las varillas metálicas que sostienen las edificaciones son muchísimo más tenaces que el diamante, diamante, el diamante no podría reemplazarlas aún cuando su dureza sea mucho mayor. mayor.
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5.3. NORMAS PARA SELECCIÓN DE MATERIALES (DGN, AISI, SAE, ASTM, ASM) AISI-SAE
La norma AISI/SAE (también conocida por SAE-AISI) es una clasificación de aceros y aleaciones de materiales no ferrosos. Es la más común en los Estados Estados Unidos. AISI es el acrónimo acrónimo en inglés de American American Iron and Steel Steel Institute (Instituto (Instituto americano del hierro y el acero), mientras mientras que SAE es el acrónimo en inglés de Society of Automotive Engineers (Sociedad Norteamericana de Ingenieros Automotores). En 1912, la SAE promovió una reunión de productores y consumidores de aceros donde s e estableció una nomenclatura y composición de los aceros que posteriormente posteriormente AISI expandió. En este sistema los aceros se clasifican con cuatro dígitos. El primero especifica la aleación principal, el segundo la aleación secundaria y con los dos últimos dígitos se conoce la cantidad de carbono presente en la aleación. Aleaciones principales La aleación principal que indica el primer dígito dígito es la siguiente: 1.
MANGANESO
2.
NIQUEL
3.
NIQUE IQUELL-CR CRO OMO, pri princip ncipa al alean leante te el crom cromo o
4.
MOLIBDENO
5.
CROMO
6.
CROM ROMO-VA -VANAD NADIO, IO, prin princi cipa pall ale aleant ante el cro cromo
7.
Esta Esta numera numeració ción n indica indica que son aceros aceros resist resistent entes es al calor, calor, pero pero estos estos no se fabric fabrican an habitu habitualm alment ente. e.
8.
NIQU NIQUEL EL-C -CRO ROMO MO-M -MOL OLIB IBDE DENO NO,, prin princi cipa pall alea aleant nte e el moli molibd bden eno o
9.
NIQU NIQUEL EL-C -CRO ROMO MO-M -MOL OLIB IBDE DENO NO,, pri princ ncip ipal al alea aleant nte e el el níq níque uell
ASTM
ASTM o ASTM ASTM International es un organismo de normalización normalización de los Estados Estados Unidos de América. Historia
Fue fundado el 16 de junio de 1898, como American Section of the International Association for Testing Materials por iniciativa de Charles Dudley, entonces responsable del (diríamos hoy) Control Calidad de Pennsylvanya Railroad, quién tuvo la iniciativa de hacer que los hasta entonces rivales ferrocarriles y las fundiciones de acero coordinaran sus controles de de calidad. Algunos años antes se había fundado la International International Association Association for Testing Materials Materials (IATM), y justamente el 16 de junio del 1898 los setenta miembros de la IATM se reunieron en Philadelphia para fundar la sección americana de la organización. En 1902, la sección americana se constituye como organización autónoma con el nombre de: American Society for Testing Materials, que se volverá universalmente conocida en el mundo técnico como ASTM. Dudley fue, naturalmente, el primer presidente de la ASTM. El campo de acción de la ASTM se fue ampliando en el tiempo, pasando a tratar no solo de los materiales ferroviarios, sino todos los tipos de materiales, abarcando un espectro muy amplio, comprendiendo los revestimientos y los mismos mismos procesos de tratamiento.
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El desarrollo de la normalización en los años 1923 al 1930 llevó a un gran desarrollo de la ASTM (de la cual por ejemplo Henry Ford fue miembro). El campo de aplicación se amplió, y en el curso de la segunda guerra mundial la ASTM tubo un rol importante en la definición de los materiales, consiguiendo conciliar las dificultades bélicas con las exigencias de calidad de la producción en masa. Era por lo tanto natural un cierto reconocimiento de esta expansión y en 1961 ASTM fue redefinida como American Society for Testing and Materials, habiendo sido ampliado también su objetivo. A partir de ese momento la cobertura de la ASTM, además de cubrir los tradicionales materiales de construcción, pasó a ocuparse de los materiales y equipos más variados, como las muestras metalográficas, cascos para motocicletistas, equipos deportivos, etc. En el 2001 la ASTM asume su nombre actual: ASTM International como testimonio del interés supranacional que actualmente han alcanzado alcanzado las técnicas de normalización. ASTM Hoy La ASTM está entre los mayores contribuyentes técnicos del ISO, y mantiene un sólido liderazgo en la definición de los materiales y métodos de prueba en casi todas las industrias, con un casi monopolio en las industrias petrolera y petroquímica. Algunas normas de uso común No todos saben que las uniones que conectan el contador de agua potable al tubo, muy probablemente son hechos con un procedimiento de forjado en ASTM A 105, en la práctica un acero de buena calidad, mientras que los tubos quizás respondan a la ASTM A 589. Y que la película de plástico que se usa para envolver los alimentos, alimentos, si no se rompe, probablemente probablemente ha sido fabricada y probada probada con la ASTM ASTM D 682. Y las ollas de acero inoxidable? Responden probablemente a la ASTM A 240 Tp 304 o 321 o finalmente, si son de calidad superior, 316.
DGN
La responsabilidad de la DGN de elaborar y mantener un Catálogo de Normas se encuentra prevista en la fracción ll del artículo 39 de la LFMN, el cual impone a la Secretaría de Economía la obligación de codificar las normas oficiales mexicanas (NOM's) por materias, mantener el inventario y colección de las NOM's y normas mexicanas (NMX's), así como de las normas de referencia y normas internacionales. La Secretaría de Economía, a través de la DGN, buscó desarrollar este sistema de consulta por internet con la finalidad de ampliar la difusión de la normalización en México así como conservar la colección del acervo normativo vigente. El catálogo mexicano de normas contiene el texto completo en español de las NOM's y las NMX's vigentes en México expedidas por la Secretaría de Economía, así como el listado de las NMX's expedidas por los organismos nacionales de normalización y el texto de las normas de referencia expedidas por las entidades de la administración pública federal. Igualmente, este instrumento incluye el texto de los proyectos de las NOM's y NMX's publicadas para consulta pública y, en algunos casos, el de las manifestaciones de impacto regulatorio correspondientes. Dicho catálogo catálogo clasifica las normas por dependencia, rama de actividad económica, fecha de publicación en el Diario Oficial de la Federación, tipo de normas y producto. Cabe mencionar que, en el rubro de consulta de normas oficiales mexicanas, se ofrece el servicio de identificación por fracción arancelaria de los productos que se encuentran sujetos al cumplimiento de este tipo de normas en los puntos de entrada de la mercancía mercancía al país. La responsabilidad de la DGN de elaborar y mantener mantener un Catálogo de de Normas se encuentra prevista en la la fracción ll del artículo 39 de la LFMN, el cual impone a la Secretaría de Economía la obligación de codificar las normas oficiales mexicanas (NOM's) por materias, mantener el inventario y colección de las NOM's y normas mexicanas (NMX's), así como de las normas de referencia y normas internacionales.
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El Catálogo Mexicano de Normas es revisado y actualizado diariamente con la información que se obtiene de las publicaciones del Diario Oficial de la Federación, de los organismos nacionales de normalización y de los comités técnicos de normalización nacional, así como de las observaciones y comentarios que nos hacen llegar nuestros clientes a través de Internet. Dicho Catálogo, posee un sistema mediante el cual los usuarios pueden manifestar sus observaciones, comentarios y consultas. Estas observaciones son atendidas de inmediato por el personal de la Dirección General de Normas. Adicionalmente, incluye incluye un mapa de navegación navegación y su respectivo manual manual de consulta para facilitar facilitar a los usuarios conocer el procedimiento de acceso a toda la información contenida en el Catálogo. Adicionalmente, estamos estamos aplicando una encuesta encuesta que nos permitirá permitirá conocer su apreciación al respecto respecto de la integración del catálogo y el servicio que este brinda, para lo cual le solicitamos unos instantes de su tiempo para que nos haga llegar sus opiniones. Dirección General de Normas (DGN) La Dirección General de Normas, además de realizar directamente actividades relacionadas con la metrología científica, industrial y legal, coordina los esfuerzos del sector público federal federal a dichos sistemas por medio de las instituciones instituciones competentes en la materia. Las actividades que realiza directamente son: •
Cons Conser erva varr los los prot protot otip ipos os naci nacion onal ales es del del metr metro o y del del kilo kilogr gram amo. o.
•
Exped xpedir ir norm ormas ofici ficial ales es mexic exican ana as (NO (NOM M’s) ’s) en en la la mat mater eriia.
•
Expedi Expedirr la la list lista a de de inst instrum rument entos os de medici medición ón cuya cuya veri verific ficaci ación ón inicia inicial, l, periód periódica ica y extr extraor aordin dinari aria a es es oblig obligato atoria ria..
•
Difu Difund ndir ir el uso uso y apl aplic icac ació ión n del del Sist Sistem ema a Gen Gener eral al de Unid Unidad ades es de Medi Medida da..
•
Autorizar lo los pa patrones na nacionales de de me medición.
•
Cons Conser erva varr los los prot proto otipo tipos s nac nacio iona nale les s del del metro etro y kil kilo ogram gramo. o.
• Coordi Coordinar nar la operac operación ión del Sistem Sistema a Naci Naciona onall de de Cali Calibra bració ción n (SNC (SNC)) medi mediant ante e el el cual cual se acredi acreditan tan labora laborator torios ios de calibración. ¿Qué son las NOMs? Las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) son regulaciones técnicas de observancia obligatoria expedida por las dependencias competentes, conforme a las finalidades establecidas en el artículo 40 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización (LFMN), que establece reglas, especificaciones, atribuciones, directrices, características o prescripciones aplicables a un producto, proceso, instalación, sistema, actividad, servicio o método de producción u operación, así como aquellas relativas a terminología, simbología, embalaje, marcado o etiquetado y las que se refieren a su cumplimiento o aplicación. ¿Qué son las NMX? Las Normas Mexicanas (NMX) son las elaboradas por un organismo organismo nacional de normalización, o la SECOFI en términos de lo dispuesto por la LFMN. Las NMX prevén para uso común y repetido, reglas, reglas, especificaciones, atributos, métodos de prueba, directrices, características o prescripciones aplicables a un producto u operación, así como aquellas relativas a la terminología, simbología, embalaje, marcado o etiquetado. Aceros Los aceros son aleaciones de hierro carbono, aptas para ser deformadas en frío y en caliente. Generalmente el porcentaje de carbono no excede e 1,76%. El acero se obtiene sometiendo e arrabio a un proceso de descarburacion y eliminación eliminación de impurezas llamado afino (oxidación del elemento carbono) Atendiendo al porcentaje porcentaje de carbono, los aceros se clasifican en: -Aceros hipoentectoides, si su porcentaje de carbono es inferior al punto S(entectoide), o sea al 0,89%. -Aceros hiperentectoides, si su porcentaje de carbono es superior al punto S. Desde el punto de vista de su composición, los aceros se pueden clasificar en dos grandes grupos: Aceros al carbono: formados principalmente principalmente por hierro y carbono -Aceros aleados: Contienen, además del carbono otros elementos en cantidades suficientes como para alterar sus propiedades (dureza, puntos críticos, tamaño del grano, templabilidad, resistencia a la corrosión)
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Con respecto a su composición, puede ser de baja o alta aleación y los elementos que puede contener el acero pueden ser tanto deseables deseables como indeseables, en forma de impurezas. Elementos que influyen en la resistencia a la corrosión. El cromo favorece la resistencia a la corrosión; integra la estructura del cristal metálico, atrae el oxigeno y hace que el acero no se oxide. El molibdeno y el volframio también también favorecen la resistencia ala oxidación. Clasificación según la aplicación de los metales En la industria, cada fabricante designa los aceros que produce con una denominación arbitraria, lo cual origina una verdadera complicación a la hora de elegir un acero o de establecer las equivalencias entre aceros de distintos fabricantes. Para evitar este inconveniente, el instituto del hierro y el acero adopta una clasificación que se ha incluido en las normas UNE españolas. (También existen las normas AISI de Estados Unidos) El IHA clasifica los materiales metalúrgicos en 5 grandes grupos: F- Aleaciones Aleaciones férreas férreas L- Aleaciones ligeras C- Aleaciones Aleaciones de cobre V- Aleaciones Aleaciones varias S- Productos Productos sintetizados sintetizados Estos productos metalúrgicos metalúrgicos se clasifican en series, series, grupos y tipos. Las series que corresponden a los aceros van desde la F-100 F-100 hasta la F-900 La serie F-300 corresponde a los aceros resistentes a la oxidación y a la corrosión, en particular la serie F-310 corresponde a los aceros inoxidables. Los aceros se suministran en en estado bruto de forja forja o laminación
Tratamientos
Son los procesos a los que s e somete los metales y aleaciones ya sea para modificar su estructura, cambiar la forma y tamaño de sus granos o bien por transformación transformación de sus constituyentes. El objeto de los tratamientos es mejorar las propiedades mecánicas, o adaptarlas, dándole características especiales a las aplicaciones que se le van a dar la las piezas de esta manera se obtiene un aumento de dureza y resistencia mecánica, así como mayor plasticidad o maquinabilidad para facilitar su conformación. Los tratamientos pueden ser mecánicos, térmicos o consistir en la aportación de algún elemento a la superficie de la pieza. -Tratamientos térmicos: recocido, temple, revenido, normalizado Tratamientos termoquimicos: cementacion, nitruracion, cianurizacion, etc. Tratamientos mecánicos Se somete al metal a operaciones de deformación frío o caliente para mejorar sus propiedades mecánicas y además darle formas determinadas. Al deformar mecánicamente mecánicamente un metal mediante martillado, martillado, laminado, etc., sus granos son deformados deformados alargándose en el sentido de la deformación. Lo mismo pasa con las impurezas y defectos, se modifican las estructuras y las propiedades del metal. -Tratamientos en frío: Son los tratamientos realizados por debajo de la temperatura de recristalizacion, pueden ser profundos o superficiales. Aumento de la dureza y la resistencia a la la tracción. Disminuye su plasticidad y tenacidad Cambio en la estructura: deformación de granos y tensiones originadas, se dice entonces que el metal tiene acritud (cuanto más deformación, mas dureza) Se produce fragilidad en el sentido contrario a la deformación (falta de homogeneidad en la deformación iguales tensiones en las las diferentes capas del metal) Cuando el metal tiene acritud, solo debe usarse cuando no importe su fragilidad o cuando los esfuerzos solo actúen en la dirección de la deformación
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