Cálculo de componentes de transmisiones...

Cálculo de componentes detransmisiones mecánicasAutor: Gonzalo González Rey

[Ver curso online]

Descubre miles de cursos como éste en www.mailxmail.com 1

mailxmail - Cursos para compartir lo que sabes

http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas

http://www.mailxmail.com



Presentación del curso

Cálculo de elementos de máquinas y diseño de las transmisiones mecánicas de lasmáquinas . Este curso presenta y explica algunos de los requisitos exigidos a las máquinasy durante las etapas elementales del diseño de transmisiones mecánicas, demostrandoparticular interés en soluciones racionales asociadas con el nivel de conocimiento y latecnología, con la reducción de la diversidad de elementos a emplear, consimplificaciones que pueden ser introducidas en el diseño previo y el empleo de iteracionescon estudio de variantes de solución.

Visita más cursos como este en mailxmail:[http://www.mailxmail.com/cursos-empresa][http://www.mailxmail.com/cursos-industrial]

¡Tu opinión cuenta! Lee todas las opiniones de este curso y déjanos la tuya:[http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/opiniones]

Cursos similares

Cursos Valoración Alumnos Vídeo

Conceptos de conmutación telefónicaUna llamada telefónica implica una serie de complejos procesos que permitenestablecer una camino de conversación desde el abonado que llama, hasta queel abonado llamad... [03 /11/06]

2.922

Energía. Centros de transformaciónUn Centro de Transformación de energía es la infraestructura hecha paramodificar los valores de tensión de la electricidad en niveles aptos pa... [23 /03/09]

5.247

Código técnico de edificaciónEl Código Técnico de la Edificación (CTE) es el marco normativo español por elque se regulan las exigencias básicas de calidad que deben cumplir losedificios, incluidas... [30 /08/07]

1.232

Transmisión y distribución de la energíaeléctricaLa elaboración de Proyectos de Líneas y Redes Trifásicas con tensionesnominales de 13200 V es el objeto de estudio de esta guía. [03 /06/09]

1.249

Diseño en Ingeniería Mecánica. SegundaParteIngeniería. Curso introductorio al diseño mecánico. Este estudio va, en concreto,sobre la estática en el diseño de ingeniería mecánica. En este senti... [28 /10/09]

384



http://www.mailxmail.com/cursos-empresa

http://www.mailxmail.com/cursos-industrial

http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/opiniones

http://www.mailxmail.com/curso-conceptos-conmutacion-telefonica

http://www.mailxmail.com/curso-conceptos-conmutacion-telefonica/opiniones

http://www.mailxmail.com/curso-energia-centros-transformacion

http://www.mailxmail.com/curso-energia-centros-transformacion/opiniones

http://www.mailxmail.com/curso-codigo-tecnico-edificacion

http://www.mailxmail.com/curso-transmision-distribucion-energia-electrica

http://www.mailxmail.com/curso-transmision-distribucion-energia-electrica

http://www.mailxmail.com/curso-transmision-distribucion-energia-electrica/opiniones

http://www.mailxmail.com/curso-diseno-ingenieria-mecanica-segunda-parte


http://www.mailxmail.com/curso-diseno-ingenieria-mecanica-segunda-parte/opiniones




1. Transmisiones mecánicas. Generalidades[http://www.mailxmail.com/...tes-transmisiones-mecanicas/transmisiones-mecanicas-generalidades]

Generalidades

En la mayoría de las máquinas existen tres partes funcionalmente delimitadas, denominadasmotor, transmisión y máquina o mecanismo receptor. El mecanismo receptor realiza lafunción para la cual ha sido construida la máquina como mover elementos, bombearlíquidos y aplicar fuerzas de trabajo. Según muestra la Fig.1, es una práctica usual en laindustria, denominar "accionamiento" de la máquina al conjunto motor - transmisión, puesson los encargados de poner en acción a la máquina.

Figura 1 - Esquema de las partes funcionales de una máquina.

El reductor de velocidad por ruedas dentadas es un buen ejemplo de transmisión mecánica.Este agregado es generalmente ubicado entre un motor eléctrico con una velocidad derotación relativamente alta y una máquina movida con velocidad de trabajo usualmente bajaen dependencia de la aplicación. La unidad motor-reductor de velocidad es un típico caso deaccionamiento con amplia aplicación en la industria.

La Fig.2 muestra un accionamiento conformado por un motor eléctrico trifásico y dosreductores de velocidad con relaciones de transmisión, capacidades y montajes diferentespara lograr una transmisión del movimiento, con transformación del momento torsor, entreel motor (máquina motriz) y el tambor-motor de un elevador de cangilones (máquinamovida).



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/transmisiones-mecanicas-generalidades




Figura 2 - Moto-reductor (marca Flender-Himmel) y reductor de velocidad (marca Flender)tipo tandem accionando un elevador de cangilones.

En la práctica, la enorme diversidad de máquinas demanda diferentes tipos de transmisionespara garantizar las exigencias de la ingeniería moderna. Hasta no hace muchos años, losmecanismos de transmisión del tipo mecánico eran casi los únicos empleados en losequipamientos industriales, pero en la actualidad es amplio el empleo de otros tipos detransmisiones como son las hidráulicas, las neumáticas y las eléctricas, incluso confrecuencia se pueden ver accionamientos que combinan diferentes tipos de transmisiones.Como orientación general, algunas de las ventajas de los diferentes tipos de transmisionesde potencia se indican en la Tabla 1, La elección fundamentada de la transmisión depotencia para un caso concreto se puede hacer sólo como resultado de la confrontacióntécnico económica de varias variantes.

A pesar de las diferentes opciones disponibles de transmisiones de potencia, es innegableque en la actualidad aún las transmisiones mecánicas siguen siendo una de las de mayorempleo y divulgación en la industria moderna, debido a sus indiscutibles ventajas deeficiencia, sencillez y gran capacidad de carga que presentan específicamente lastransmisiones con movimiento básico de rotación, en contraposición con aquellastransmisiones mecánicas con movimiento alternativo, que inevitablemente están vinculadasa pérdidas de tiempo en las marchas en vacío y con cargas dinámicas inerciales que limitanla velocidad de trabajo.

Tabla 1 - Ventajas de algunas formas de transmitir la energía en la industria contemporánea.






2. Transmisiones mecánicas. Concepto[http://www.mailxmail.com/...ponentes-transmisiones-mecanicas/transmisiones-mecanicas-concepto]

Se denominan transmisiones mecánicas a los mecanismos que se emplean para trasmitir laenergía mecánica desde la máquina o elemento motor a los órganos de trabajo de unamáquina, con transformaciones de las velocidades, de las fuerzas o momentos (Fig. 3a), y aveces con la transformación del carácter y de la ley del movimiento (Fig. 3b)

Figura 3 - Transmisiones mecánicas. Caso a) Con transformación de las velocidades ymomentos torsores. Caso b) Con transformación del carácter del movimiento (de rotación atraslación).

Figura 4 - Trasmisiones mecánicas con transformación de velocidades y momentos torsores.De izquierda a derecha: 1) Transmisión por correas y poleas, 2) Reductor de velocidad conruedas dentadas, 3) Transmisión de cadenas de rodillos.

Figura 5 - Trasmisiones mecánicas con transformación del carácter del movimiento (derotación a traslación y viceversa). De izquierda a derecha: 1) Mecanismo de leva seguidor, 2)Mecanismo de biela y manivela, 3) Mecanismo de piñón y cremallera.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/transmisiones-mecanicas-concepto




En las máquinas modernas, las trasmisiones mecánicas con movimiento alternativo tienden aser sustituidas por transmisiones mecánicas con movimiento de rotación. Este hecho tiene subase en los inconvenientes asociados con pérdidas de tiempo en los recorridos en vacío y laimposibilidad de aumentar las velocidades de trabajo por aumentos apreciables de las cargasde inercia.

Las pérdidas de tiempo en los recorridos en vacío en aquellas transmisiones con movimientode traslación, generalmente se requiere uno o varios recorridos de preparación para ejecutarel recorrido de trabajo. Por ejemplo, la Fig. 6. muestra un mecanismo de leva y seguidorempleado en los sistemas de distribución de gases de los motores de combustión interna, enestos mecanismos las carreras de vacío se observan en los momentos en que rota a leva y elseguidor no se mueve.

Figura 6 - Mecanismos de leva y seguidor (a la izquierda) con gráfico de desplazamiento delseguidor (a la derecha) que muestra con trazos gruesos las etapas asociadas con recorridosen vacio o sin trabajo útil.

En los últimos años existe la tendencia a incrementar la velocidad de trabajo en las máquinas,permitiendo aligerar el peso y obtener diseños más económicos, en contraposición conanteriores criterios de diseño donde el aumento de la potencia trasmitida se basaba enaumentar las cargas de trabajo, resultando máquinas muy robustas y pesadas.

Figura 7 - Interrelación entre carga y velocidad para potencia constante.

Según puede ser observado en la Fig. 8, las transmisiones mecánicas con movimientoalternativo periódico, requieren variaciones importantes de la aceleración en su ciclo detrabajo y no la hacen apropiadas para trabajar a altas velocidades. Por tal motivo, la tendenciaactual es sustituir el movimiento de traslación alternativo por el movimiento de rotación sin






actual es sustituir el movimiento de traslación alternativo por el movimiento de rotación sininterrupción, para no evitar la necesaria limitación de las velocidades de trabajo debido alaumento de las cargas inerciales asociadas con la variación de la aceleración lineal.

Figura 8 - Leyes de desplazamiento, velocidad y aceleración de un elemento con movimientode traslación con arranques y paradas. Notar que la aceleración máxima, de la cual dependenlas cargas inerciales, está en función de la velocidad máxima en el desplazamiento.






3. Transmisiones mecánicas con movimiento de rotación[http://www.mailxmail.com/...ansmisiones-mecanicas/transmisiones-mecanicas-movimiento-rotacion]

Las transmisiones con movimiento de rotación se dividen en transmisiones por rozamiento ytransmisiones por engrane, según se muestra en la Fig. 9. Adicionalmente las transmisionespor rozamiento y por engrane se subdividen en transmisiones con contacto directo y concontacto flexible.

Figura 9 - Diagrama clasificador de las transmisiones mecánicas.

El procedimiento de trasmitir el movimiento por rozamiento o por engrane determina laforma de las superficies de trabajo y al mismo tiempo las propiedades características de lastransmisiones. En las transmisiones por rozamiento las secciones de las superficies útiles,normales al eje de rotación, representan circunferencias. En las transmisiones por engranecon contacto directo, las piezas se dotan de dientes, los cuales realizan la transmisión del parde torsión de la rueda motriz a la movida y permiten asegurar una conservación exacta de larelación de transmisión cinemática.

Figura 10 - Algunos transmisiones mecánicas con movimiento de rotación.

Tabla 2 - Comparación entre transmisiones mecánicas.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/transmisiones-mecanicas-movimiento-rotacion




4. Transmisión cinemática. Relación y razón[http://www.mailxmail.com/...tes-transmisiones-mecanicas/transmision-cinematica-relacion-razon]

En las transmisiones mecánicas, donde el carácter del movimiento a la entrada y a la salidaes de rotación, se emplea la razón de transmisión cinemática como parámetro paracuantificar las transformaciones de las velocidades angulares y se define:

Donde:u1, 2 = Razón de transmisión cinemática desde la entrada (1) hasta la salida (2).w1 = Velocidad angular del elemento motor.w2 = Velocidad angular del elemento movido.n1 = Frecuencia de rotación del elemento motor.n2 = Frecuencia de rotación del elemento movido.

Para una transmisión mecánica con varias etapas, ha sido una práctica ampliamentedifundida, emplear el termino relación de transmisión cinemática i, definido de formaanáloga a la razón de transmisión u, pero teniendo en cuenta la relación entre la velocidad ala entrada de la primera etapa (w1) y la velocidad a la salida de la última etapa (wn), y sedefine:

Tomando en consideración el valor de la razón de transmisión cinemática, orazón de engrane, según sea el caso, las transmisiones mecánica pueden serdefinidas como:Transmisión reductora (de velocidad) cuando u1, 2 > 1;Transmisión multiplicadora (de velocidad) cuando u1,2 < 1

Con un ejemplo, se muestra el procedimiento clásico de evaluación de la relación detransmisión en un conjunto de varias transmisiones mecánicas con movimiento de rotación.

Ejemplo 1 - El siguiente esquema cinemático muestra la transmisión mecánica para elmovimiento de un tambor secador:a) Determinar la frecuencia de rotación del tambor (n7).b) Para el caso de que el motor eléctrico del accionamiento entregue una potencia de Nm auna frecuencia de rotación de nm, determinar el momento torsor aplicado al tambor (T7).



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/transmision-cinematica-relacion-razon




Solución al inciso a)La relación cinemática de la transmisión es:

Del análisis del esquema cinemática se obtiene que:

Nótese que al estar las ruedas 2 y 3 unidas al mismo árbol las velocidades de rotación deestas ruedas son iguales y, por lo tanto, la razón de transmisión es igual a 1. Lo mismoocurre con las ruedas 5 y 6. Por lo tanto:

Conociendo que la razón de cinemática en transmisiones por engranajes de ruedascilíndricas puede ser calculada como la razón inversa del número de dientes de las ruedasdentadas engranadas (ux,y=zy/zx)y que la razón de cinemática en transmisiones porcorreas y poleas trapeciales puede ser calculada como la razón inversa de los diámetros delas poleas para una misma correa (ux,y=dy/dx), se obtiene:






Calculándose la velocidad de rotación del tambor giratorio como:

Solución al inciso b):Como el momento torsor aplicado en la rueda 1 (T1) es igual al del motor (Tm), se tiene:

Siendo la eficiencia total el producto de las eficiencias de las transmisionesmecánicas vinculadas:

Entonces:






5. Diseño de máquinas. Requisitos exigidos[http://www.mailxmail.com/...entes-transmisiones-mecanicas/diseno-maquinas-requisitos-exigidos]

Usualmente, el "diseño" tiene diferentes significados en dependencia de las personas que lorefieran y el contexto del empleo de la palabra. Un decorador de vajillas incorpora nuevosdibujos de decoración en sus platos y lo entiende como nuevos diseños. Un fabricante demuebles asume que el uso de diferentes telas, colores y formas en un nuevo estilo de sofáconstituye un diseño. Un fabricante de computadoras modifica el microprocesador de lasnuevas máquinas que promoverá en el mercado de computadoras personales y lo declaracomo un nuevo diseño. Un ingeniero mecánico selecciona por catálogo un nuevo engranajepara incorporar en el ensamble de un reductor de velocidad y lo acepta como un nuevodiseño. En realidad, estas actividades de diseño, aunque parece ser diferentes, compartenun denominador común: todas requieren de conocimiento profesional, creatividad y unahabilidad práctica que permita un claro planteamiento del problema y visión de la soluciónpara realizarse bien.

Los problemas de diseño son, casi sin excepción, problemas de terminación abierta que notienen una respuesta correcta única. En general, las soluciones de los problemas asociadosal diseño presentan una naturaleza profesional del tema que combinan la aplicación de laciencia con la creatividad y una buena dosis de experiencia práctica.

En general, para buena parte de los estudios de Ingeniería Mecánica, el diseño se entiendecomo la transformación de conceptos e ideas en una combinación de mecanismos y deotros componentes, aunados en una máquina, que transforman, trasmiten o emplea energía,carga o movimiento para un ejecutar un trabajo útil con un propósito especifico.

Se reconoce en la mayoría de las ocasiones, que el diseño mecánico es una tareamultidisciplinaria. Ciertamente es que las decisiones fundamentales en el diseño demáquinas son aportadas por los conocimientos básicos profesionales del ingenieromecánico, como son los aspectos concernientes a la carga, cinemática, selección demateriales y otros factores a considerar como la resistencia, confiabilidad, deformación yaspectos tribológicos (fricción, desgaste y lubricación); pero además se debe tomar encuenta particularidades como la producción, costo, comercialización, explotación,responsabilidad del producto, la ética y la política, entre otros. Esta situación demuestra quela solución de los problemas actuales en el diseño mecánicose resiste a un enfoque especializado y demanda un análisis de sistema y de concurrenciadel conocimiento amplio y general.

Durante el diseño de una máquina, deben de cumplirse toda una serie de requisitos, de loscuales unos serán más indispensables que otros en dependencia de la función y tipo demáquina. Entre otros pueden ser mencionados: fiabilidad en el régimen de trabajo,economía (costo inicial y de explotación relativamente bajo), rendimiento aceptable, pesoadecuado, buena durabilidad, bajo nivel de ruido, seguridad, facilidad de mando(controlable) y buen aspecto exterior (estética), entre otros.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/diseno-maquinas-requisitos-exigidos




6. Fiabilidad y economía de las máquinas (1/2)[http://www.mailxmail.com/...omponentes-transmisiones-mecanicas/fiabilidad-economia-maquinas-1]

Se entiende por requisito de fiabilidad que la máquina sea capaz de cumplir las funciones aque ha sido destinada, manteniendo sus índices de explotación en un plazo de servicioestablecido. Algunos de los índices evaluativos de este requisito pueden ser la probabilidaddel trabajo sin fallo y el tiempo entre fallos, entre otros.

Se entiende por requisito de economía que la máquina debe ser capaz de cumplir lasfunciones a que ha sido destinada, con niveles aceptables de costo de producción, explotacióny reparación.

Durante el diseño de cualquier máquina, deben de ser garantizados niveles de fiabilidad yeconomía aceptables. No es fácil, lograr a la vez un diseño de máquina con fiabilidad yeconomía elevada, por lo tanto este problema se convierte en una cuestión de compromisopara el diseñador. Como regla general, el diseñador debe de lograr un balance adecuado defiabilidad y economía en la máquina que se diseña. La Fig. 11 muestra un gráfico delcomportamiento de la economía en función de la fiabilidad. En ella puede ser observarse unazona donde existe un nivel admisible de compatibilidad entre fiabilidad y economía. Además,se aprecian dos zonas donde los costos son elevados y por ello la máquina se dice que no eseconómica al cumplir las funciones a que ha sido destinada.

Figura 11 - Relación economía vs fiabilidad.

En la zona de alto costo para baja fiabilidad, durante la producción de la máquina sonempleados materiales baratos que garantizan pobremente las exigencias de explotación,procesos simples de producción que impiden optimizar las configuraciones de loscomponentes mecánicos. En estas condiciones de fabricación, aunque se abaratan los costosde producción, incrementan apreciablemente los costos de reparación y mantenimiento.

En la zona de alto costo para alta fiabilidad, como se rompe poco el equipo o las piezas, loscostos por reparación y mantenimiento son bajos, pero en cambio los costos iniciales de laproducción aumentan apreciablemente, debido al empleo de materiales de calidad y procesosde producción (quizás más complejos y pocos flexibles) para garantizar un nivel de fiabilidaden explotación alto. El uso de elevados coeficientes de seguridad y controles de la calidadincrementan los costos de producción en la inversión inicial.

Los costos de producción es quizás el factor en el aspecto económico que más cuidado presta



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/fiabilidad-economia-maquinas-1




el diseñador en su trabajo. Se sabe que la propuesta de un proceso de fabricación puede tenerinfluencia decisiva en los costos de producción. En muchos casos, para la producción de unelemento de máquina, pueden ser igualmente satisfactorios varios procesos de fabricación sinque resulten afectadas las características funcionales deseadas. Excepto para los valoresintermedios, cuando se compara el costo de dos o más modos de fabricación, la cantidad deelementos a fabricar es generalmente un buen indicador del método de producción másadecuado. Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 12, la decisión de fabricar una pieza untorno automático o un torno manual dependerá de los costos totales en función de los costosde la mano de obra, de la preparación de la máquina, de los utillajes a emplear y de losgastos indirectos de la producción.

Figura 12 - Comportamiento del costo de fabricación en función de la producción de piezascon torno manual o automático. El punto de equilibrio corresponde a 50 piezas, reportandoque para producciones mayores de 50 piezas debe usarse el torno automático en casocontrario el torno manual.

Generalmente, las prácticas asociadas con exigencias de la calidad en el maquinado deben detener un fundamento real y práctico, pues se ha comprobado que para la mayoría de losprocesos de mecanizado, la dependencia entre los costos en el mecanizado y la calidad delmaquinado tienen un comportamiento hiperbólico según se muestra en la Fig. 13.

Figura 13 - Costo relativo de fabricación en función de la rugosidad superficial de la rosca deun tornillo de biela (Costo% = 0,968 · e0,05 Rz ). (Valores obtenidos de un estudio presentadoen Dobrovolski, K; Elementos de Máquinas. 1976.)






en Dobrovolski, K; Elementos de Máquinas. 1976.)






7. Fiabilidad y economía de las máquinas (2/2)[http://www.mailxmail.com/...omponentes-transmisiones-mecanicas/fiabilidad-economia-maquinas-2]

Según muestra la Fig. 14, se debe tener cuidado con la disminución de las tolerancias en lasmedidas, particularmente en la zona de pequeñas tolerancias, por el crecimiento abrupto delcosto de fabricación. Por tales motivos, no conviene aumentar la exactitud de las medidas,sino existen causas fundamentadas. Tampoco deben disminuir las necesidades de exactitudallí, donde verdaderamente son indispensables por las condiciones de trabajo de los elementos.

Figura 14 - Relación entre el costo de agujeros y las tolerancias de fabricación. El costo seindica para 120 agujeros consecutivos con diámetros nominales de 10mm (Costo Relativo =0,4216 + 0,0071 tolerancia ). Tomado de un estudio presentado en Shigley, J. E.; El Proyectode Ingeniería Mecánica. 1969

Por supuesto que en algunos diseños se hace necesario trabajar en la zona de alta fiabilidad apesar del incremento de los costos, estos son los casos de equipos o piezas diseñadas que defallar podrían producir pérdidas de vidas humanas o consecuencias graves a la economía, porejemplo: elementos de una central elector-nuclear, aviones, elevadores, etc. Usualmente, en eldiseño de transmisiones mecánica se especifican elementos y componentes que deben seradquiridos, como cojinetes, correas, poleas, cadenas, ruedas dentadas y uniones. En estoscasos debe tratar de especificarse elementos que se puedan conseguir con facilidad. Los quese fabrican y venden en grandes cantidades suelen costar mucho menos que los elementospoco comunes. Por ejemplo, según muestra la Fig. 15, el precio de venta de las correas detransmisión de potencia es significativamente menor en los casos de mayores ofertas yvolumen de producción, coincidiendo con las menores longitudes y secciones de correas.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/fiabilidad-economia-maquinas-2




Figura 15 - Precios de venta de correas de transmisión (tomado de catálogo de Optibelt en2004).

Una decisión entre la fiabilidad y la economía en un proyecto es siempre un compromiso. Elingeniero preferiría siempre emplear el material más resistente, pero es más caro y, por tanto,escoge un término medio, preferiría también emplear un material ligero de peso, pero tieneuna mayor deformación y acepta un compromiso entre ambas propiedades. Estoscompromisos continuos determinan que el proyectista no se sienta satisfecho con el artículoproyectado. El único modo de eliminar este sentimiento de insatisfacción es CREAR un nuevoproyecto que suprima las dificultades del anterior. Por tanto, el proyecto es un estudio dedecisiones que requieren un amplio conocimiento, un fondo rico en experiencia probada y lomás importante de todo, ¡ una imaginación creadora ! , según ha declaradoShigley en su librode texto "El Proyecto en Ingeniería Mecánica".

Rendimiento aceptable. Se aplica en el diseño de transmisiones mecánicas el término de rendimiento aceptable con elfin de garantizar y exigir un valor de rendimiento acorde al tipo de máquina. Es cierto quemientras más cercano se esté al 100% de rendimiento, la eficiencia del equipo será mejor, peroesto hay que analizarlo y cotejarlo según el tipo de agregado, máquina o equipo y los valoresque presenten sus similares. Existen casos de máquinas con un 40% de eficiencia, tal es elcaso de los motores de combustión interna, en que se dice que el rendimiento es muy bueno;en cambio para otros agregados mecánicos con valores mayores de eficiencia en que puedeser oportuno señalar que el rendimiento es muy bajo. En la Tabla 3, se resumen algunosvalores de referencia de rendimiento aceptable.

Tabla 3 - Ejemplo de rangos típicos de eficiencia aceptable.






8. Peso adecuado y buena durabilidad de las máquinas[http://www.mailxmail.com/...-transmisiones-mecanicas/peso-adecuado-buena-durabilidad-maquinas]

Peso Adecuado

El peso de la máquina tiene gran importancia en los equipos de transporte (autos, camiones,aviones, etc.), pues cada kilogramo sobrante disminuye la capacidad de transporte útil. Pero enel resto de las máquinas, este requisito está vinculado con la reducción del material y con lafacilidad de transportación. También un peso elevado no permite al equipo rápidas variacionesde sus regímenes de velocidades, pues debido a su elevada masa inercial le es difícilresponder rápidamente a los cambios de velocidades. Por tal motivo, es conveniente que elpeso de los elementos sea el menor posible sin disminuir la resistencia y fiabilidad del equipo.Muchas veces con el empleo de secciones racionales se disminuye el peso de los elementos sindisminuir apreciablemente la resistencia de ellos. Para árboles huecos, la Fig. 16 muestra elcomportamiento de la disminución relativa del peso y la resistencia a la torsión endependencia de la relación entre los diámetros exterior e interior.

Figura 16 - Influencia en el peso y la resistencia a la torsión de un árbol hueco conmodificación en las proporciones de su forma.

Algunos de los índices comparativos empleados por fabricantes y diseñadores, para demostrarcuan efectivo es un equipo para realizar las funciones para la que fue diseñado con un mínimode peso, es la relación entre la potencia y/o la carga útil con respecto a la masa del agregadomecánico.

Tabla 4 - Ejemplo de algunos índices comparativos del peso.

Buena durabilidad

La durabilidad de una máquina depende mucho de las condiciones de explotación, pero noobstante para un régimen nominal de explotación, lo que decide su durabilidad es laconstrucción correcta de la máquina. Normalmente, durante el diseño se prevé comoparámetro que caracteriza la durabilidad el tiempo de explotación del equipo (horas de vidaútil) o en algunos otros casos, como en equipos de transporte, el parámetro establecido sonlos kilómetros recorridos.

En la actualidad, es generalmente aceptable establecer durabilidad aceptable para los nuevosdiseños un plazo de funcionamiento entre 10 y 15 años. Un período de vida útil superiorsupera los límites de envejecimiento moral (el equipo pierde el nivel de tecnología moderna y



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/peso-adecuado-buena-durabilidad-maquinas




caduca). La Fig.17 muestra algunos diseños de autos, que han marcado pautas en décadas delpasado siglo, evidenciando un clásico ejemplo de límites por envejecimiento moral y como laduración esperada originalmente en los diseños disminuye según pasan los años.

Figura 17 - Variación de los diseños de automóviles según los años.

El gran número y la heterogeneidad de los factores que influyen en la duración (nivel técnicode explotación, variabilidad de los regímenes de explotación, calidad de la fabricación, etc) y laindeterminación de muchos factores (dispersión de las características de la resistencia de losmateriales, influencia de las condiciones regionales y climáticas, etc) obligan para evaluar loscriterios de durabilidad la aplicación de la teoría de las probabilidades y la estadística. Estasituación hace que un análisis de la "buena durabilidad" tiene que incluir una interrelaciónentre la duración de servicio probable y la probabilidad de roturas que permita definir unamagnitud límite por el costo de las reparaciones y los gastos específicos de explotación.

En diseño de trasmisiones mecánicas es usualmente aceptable una duración estimada para un90% de fiabilidad. Las siguientes figuras muestras ejemplos de duración estimada para un 90%de fiabilidad. De un estudio real de transmisiones por correas trapeciales, resumido en laFig.18, fue establecido el cambio de las correas para duraciones de correas que garantizabanel 90% de fiabilidad. Por otro lado, la Fig. 19 muestra el ejemplo clásico de la capacidad decarga nominal para una duración de 1 millón de vueltas del rodamiento antes garantizandocomo promedio una probabilidad del 90% de no ocurrencia del fallo por picadura en las pistasde rodadura.

Figura 18 - Relación fiabilidad vs duración.






Figura 19 - Duración estimada para establecer la capacidad de carga dinámica C de losrodamientos para una probabilidad del fallo por picadura del 10% (fiabilidad del 90%).






9. Soluciones generalizables en el cálculo y diseño decomponentes de transmisiones mecánicas[http://www.mailxmail.com/...generalizables-calculo-diseno-componentes-transmisiones-mecanicas]

Indiscutiblemente que un buen diseño de componentes de transmisión mecánica, capaz degarantizar los requisitos exigidos en ellas, presupone que el diseñador deba tener ciertadisposición y experiencia respecto a los componentes de transmisión.

Según es explica en la Fig. 20, el diseño de un elemento parte de la definición del problema,la cual corresponde con el conocimiento de la necesidad del elemento a diseñar, de losdatos de partida y los resultados que se desean obtener.

Figura 20 - Esquema base de un proceso de diseño.

El estudio de los criterios capacidad de trabajo, diseño y selección, así como de las normas ycódigos asociadas a los elementos de transmisión mecánica, permiten crear una capacidadde análisis y valoración de las condiciones límites de resistencia y trabajo de los diferentestipos de componentes de transmisión mecánica, de manera que el diseñador los puedaincorporar en un sistema mecánico de manera consciente y apropiadamente. Por ejemplo, unsistema de transmisión mecánica no puede incorporar una correa estrecha de flancosabiertos o una cadena dentada silenciosa si el diseñador no tiene conocimiento de queexisten estos componentes. No por gusto, y según se muestra en la Fig. 21, el saber diseñares una de las habilidades más demandadas de los ingenieros por los empleadores,corroborado en encuestas publicadas en Mechanical Engineering de ASME.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-generalizables-calculo-diseno-componentes-transmisiones-mecanicas




Figura 21 - Resultados de encuesta que muestra que el saber diseñar es una delashabilidades más demandadas de los ingenieros por los empleadores.

El propósito de estudiar el diseño de componentes de transmisión mecánica es ofrecer unacapacitación básica profesional en el área de desarrollo y evaluación de transmisionesmecánicas con empleo de los componentes con mayor difusión en la actualidad, medianteuna conveniente apropiación de las reglas, orientaciones y procedimientos de ingeniería deavanzada que permitan desarrollar racionales diseños de transmisiones mecánicas quegaranticen su propósito con un trabajo útil y más seguro.

A continuación se lista una típica secuencia de los pasos a cumplir para el Diseño de unElemento de Transmisión Mecánica.

1) Esquema del conjunto. Se confecciona un esquema del conjunto que simplifique lasconstrucciones de las piezas y la vinculación entre ellas, poniendo solo las dimensionesimprescindibles para garantizar la cinemática deseada del mecanismo.

2) Cálculo de las cargas actuantes. Se determinan las cargas sobre los elementos, definiendoel carácter de su ciclo de aplicación (intermitente, alternativo, constante, etc.). También serealiza una definición de la ley de distribución de las cargas en los elementos (cargasconcentradas, distribuidas, etc.). Deben de ser consideradas las cargas máximas del ciclo,así como las de amplitud del ciclo de carga. También deben ser tomadas en cuenta lascargas que pueden ser producidas por otros factores, como la dilatación térmica de laspiezas, impactos, etc.

3) Elección de los materiales. Se eligen los materiales para elaborar las piezas, según lascaracterísticas físico-mecánicas que deben reunir (maquinabilidad, ductilidad, posibilidadesde tratamientos térmicos o térmico-químicos, etc.), el costo, posibilidad de adquisición, etc.

4) Dimensionado previo. A partir de un criterio de diseño basado en una exigencia de lapieza que garantice su capacidad de trabajo, se determinan las dimensiones fundamentales.En esta parte el dimensionado total del elemento no es definido, pues se ha realizado eldiseño sin considerar el efecto de la forma de la pieza ni el tipo de elaboración mecánica.

5) Ajuste geométrico. Son trazados los planos de ensamble lo que permite determinar el






resto de las dimensiones de las piezas a partir de cierres geométricos, normalización de lasmedidas y tendencias estadísticas de la relación entre las dimensiones. En los planos detaller (pieza) se especifican todas las dimensiones, tolerancias, acabado superficial, durezas,recubrimiento, etc.

6) Cálculos de comprobación. Son comprobadas las piezas según los diferentes criterios decapacidad de trabajo, se determinan los niveles de seguridad en las secciones peligrosas porresistencia, las deformaciones elásticas, las temperaturas máximas alcanzadas y el nivel delas amplitudes de vibraciones cuando alcanzan las velocidades críticas, entre otros.






10. Soluciones en dependencia del nivel de conocimiento yla tecnología (1/2)[http://www.mailxmail.com/...ecanicas/soluciones-dependencia-nivel-conocimiento-tecnologia-1-2]

Debe estar claro, que la solución a un problema, el cálculo de un componente o conjunto, oel desarrollo de un diseño está muy vinculado con el nivel de conocimiento que se tenga enel momento sobre el tema abordado. Una solución correcta a un problema en una situaciónreal determinada puede convertirse en una mala solución cuando aumenten los niveles delconocimiento sobre el tema objeto de estudio. Ejemplos fehacientes de la anteriorafirmación, pueden ser constatados mediante el análisis de las diferentes etapas deldesarrollo por las que han debido transitar la mayoría de las transmisiones mecánicas,componentes o máquinas de la actualidad.

Un buen ejemplo de cómo las soluciones están condicionadas por el nivel tecnológico y losrequerimientos de la producción, lo brinda el desarrollo de la correa trapecial de flancosabiertos (ver Fig. 24c). De los tipos básicos de transmisiones mecánicas por enlace flexible,son las transmisiones por correas trapeciales las que han adquirido mayor aplicación en laindustria. Su rápida difusión se debe a la introducción del motor eléctrico independiente(ver Fig. 23), el cual exigió una nueva transmisión con correas trapeciales (ver. Fig. 26a) quepermitiera pequeña distancia entre los ejes de las poleas y grandes relaciones detransmisión, en sustitución de las transmisiones por correas planas empleadas en sistemasde accionamiento con potencia centralizada (ver Fig. 24).

Figura 23 - Accionamiento con motor eléctrico independiente y transmisión con poleas ycorreas trapeciales.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-dependencia-nivel-conocimiento-tecnologia-1-2




Figura 24 - Antiguo taller de maquinado con sistema de accionamiento con potenciacentralizada distribuyendo a transmisiones por correas planas con polea motriz en árbol detransmisión en la parte superior del taller.

Adicionalmente, la construcción de los automóviles planteó análogos requerimientos. Paralos automóviles se necesitaron correas seguras para transmitir la rotación desde el árbolcigüeñal del motor al ventilador, a la bomba de agua y al generador (ver Fig. 25). Parasolucionar estos requerimientos fue necesaria la búsqueda de correas trapeciales muyflexibles que permitieran disminuir los diámetros de las poleas.

Figura 25 - Transmisiones por poleas y correas para el accionamiento de los agregados delos sistemas auxiliares de un motor de combustión interna.

Uno de los adelantos más significativos en la construcción de las correas corresponde a lascorreas trapeciales de flancos abiertos. Ellas se introducen por primera vez en 1920 parareducir los costos de producción al eliminar la cubierta de caucho protectora de las capasde compresión y tracción de la correa, sin embargo las limitaciones en los materialesutilizados para las correas por esa época provocaron que no tuvieran éxitos en esos años.






Posteriormente, a finales de los años 50 es aumentada la capacidad de carga de las correasal aumentar el área de contacto entre los flancos de la correa y la ranura de la polea,mediante la introducción de las correas trapeciales de perfil estrecho (ver Fig. 26b). Esteúltimo tipo de perfil, a pesar de aumentar significativamente la capacidad de carga de latransmisión, aumentaba sustancialmente la rigidez de la correa y necesitaba emplear poleasde diámetros mayores que los requeridos para los perfiles normales. Por tal motivo, entre1958 y 1962 resurge nuevamente la idea de emplear correas trapeciales con flancosabiertos en la industria automovilística, para accionar alternadores a mayores velocidades yreducir los diámetros de las polea de estos componentes de 76.2 mm (3 pulgadas) a 63.5mm (2½ pulgadas).

Una mejora significativa es alcanzada en 1970 con la introducción de las correas ranuradasde flancos abiertos (ver Fig. 26c) que permite reducir los diámetros de las poleas en losalternadores hasta 57 mm (2¼ pulgadas).

Figura 26 - Modificaciones de la correa trapecial clásica (a). El aumento de la capacidad decarga se logra con la correa trapecial de perfil estrecho (b) y el incremento de la flexibilidadcon la correa trapecial de flancos abiertos (c).






11. Soluciones en dependencia del nivel de conocimiento yla tecnología (2/2)[http://www.mailxmail.com/...ecanicas/soluciones-dependencia-nivel-conocimiento-tecnologia-2-2]

En la actualidad, la correa trapecial de perfil estrecho con flancos abiertos es una alternativade solución para lograr una transmisión por potencia mecánica con enlace flexible. Otrasalternativas de tipos de correas, permiten garantizar en los nuevos diseños requisitos talescomo: distribución de carga uniforme con las correas bandeadas (ver Fig. 27a), buenaamortiguación a las cargas de choques con las correas poly V (verFig. 27b), accionamientode poleas interiores y exteriores con las correas hexagonales (ver Fig. 27c) y disminuir elstock de longitudes de correas trapeciales con las correas eslabonadas (ver Fig. 27d).

Figura 27 - Diferentes tipos de sección transversal de correas como variaciones de la clásicatrapecial o en V.

Otro de los ejemplos evidentes de soluciones asociadas con el nivel del conocimiento, lapráctica de la ingeniería y el desarrollo tecnológico es, sin lugar a dudas, el desarrollo de labicicleta. En el siglo XVIII, como respuesta al problema de aumentar la capacidad dedesplazamiento del hombre con empleo de su fuerza muscular, el conocimiento de la rueday la práctica del trabajo manufacturero con elementos de madera permitieron al francés DeSivrac presentar el Celerífero (1790) en la corte de Versalles como un diseño creativo y consoluciones prácticas para la época. En cambio, una descripción actual del célebre Celeríferosolo permitirá declararlo como un vehículo tosco propulsado por los pies y conformado porun bastidor de madera y dos ruedas. La realidad ha sido que, para lograr los actuales ycontrastante diseños de bicicletas, fue necesario desarrollar poco a poco, según lo permitióel nivel del conocimiento y la tecnología del momento, los diversos elementos queconforman a este vehículo. Los actuales diseños de bicicletas fueron posibles al darseconveniente solución a las demandas surgidas para el perfeccionamiento del vehículo y muyen dependencia de los avances tecnológicos y cognoscitivos, ejemplos situacionales fue lapaulatina introducción del pivote de giro de la rueda delantera, el sillín con amortiguación yajuste, la llanta neumática inflable, el sistema de freno, los cojinetes de rodamientos, latransmisión por cadena y pedales, los rayos en las ruedas y los materiales ligeros yresistentes para conformar el bastidor.

Adicionalmente, a la influencia que tuvieron los niveles del conocimiento y los avancestecnológicos en el desarrollo de la bicicleta, es destacable la incidencia de las exigencias dela sociedad en el progreso de la bicicleta. En las décadas de 1960 y 1970, la contaminaciónatmosférica por los gases de los automóviles reanimó el interés hacia la bicicleta, a lo quese unió la grave crisis mundial del petróleo durante varios años y los altos precios delcombustible. En muy buena parte, a causa de estos estímulos, la popularidad de la bicicletase incrementó enormemente y fueron ejecutados diseños económicos que facilitaran lafabricación masiva de las bicicletas. En muchas ciudades se establecieron carriles parabicicleta y rutas de ciclistas propias, incluso la importancia dada a la forma física en lasdécadas de 1970 y 1980 aumentaron la popularidad de la bicicleta como vehículo detransporte y de apoyo al saludable ejercicio.

En el presente, la bicicleta clásica y popular, destaca como un ejemplo de excelente diseño



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-dependencia-nivel-conocimiento-tecnologia-2-2




que garantiza la mayoría de los requisitos exigidos en los diseños actuales con aspiracionesde ser racionales u óptimos. La historia del perfeccionamiento de la bicicleta permiteapreciar las paulatinas mejoras introducidas en las soluciones de los diseños de loselementos componedor del conjunto. En la Fig. 28 son mostrados algunos diseños debicicletas, con soluciones aceptables según la época y el nivel de conocimiento vigente.

Draisiana (1818), primer vehículo de dos ruedas con dispositivo de dirección. Su inventorfue el alemán Karl Drais Sauerbronn.

Bicicleta con palancas de conducción y accionada por pedales (1839). Su inventor fue elescocés Kirkpatrick Macmillan.

Velocípedo. Bicicleta con pedales en una de las ruedas. Fue popular entre los años 1865 y1875.

Bicicleta actual. Destaca por su diseño dirigido a la funcionabilidad y racionalidad.

Figura 28 - Algunos diseños de bicicletas con soluciones según época y nivel de






conocimiento.






12. Soluciones con Preponderancia en Minimizar laDiversidad de Elementos[http://www.mailxmail.com/...ecanicas/soluciones-preponderancia-minimizar-diversidad-elementos]

En ocasiones, la decisión final ante posibles soluciones puede estar dictada por la necesidadde minimizar la variedad de los elementos que componen un conjunto ensamblado.Usualmente, aquellos diseños orientados a facilitar el montaje, el mantenimiento y elrecambio de las piezas prefieren soluciones que no implique una gran cantidad dediferentes elementos.

Generalmente, en estas soluciones son aceptadas diferentes capacidades de trabajo yduración de los componentes del conjunto en aras de no requerir un almacenaje grande dediferentes tipos de elementos de recambio o de ensamble.

Soluciones en el diseño de componentes de transmisión mecánica evidentementeparcializadas con la opción de minimizar la variedad de elementos de diferentenomenclatura o tamaño son los problemas de cálculo de uniones roscadas. En múltiplesocasiones las cargas que deben de soportar los tornillos de las uniones roscadas no soniguales, sin embargo muchas uniones roscadas son diseñadas con soluciones basadas eniguales tornillos y con referencia a la capacidad de trabajo del tornillo más cargado. Porejemplo, en la Fig. 29 se muestra una unión con tres tornillos cargados de forma diferente yen ese caso es muy frecuente la solución de emplear tres tornillos iguales con diámetro derosca capaz de resistir la carga axial de apriete del tornillo identificado con 1 (más cargado).Esta solución de diseño está dirigida a facilitar las operaciones de montaje y desmontaje.

Figura 29 - Unión con tornillos de iguales diámetros diferentemente cargados.

Una solución clásica, dirigida a la disminución de la variedad de elementos, puede serobservada a menudo en los diseños de reductores de velocidad.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-preponderancia-minimizar-diversidad-elementos




Figura 30 - Reductores de velocidad con diferente solución de rodamientos en los apoyos.La solución a) presenta mayor variedad de tipos de rodamientos (NU210, NU310, NU214,NU314, NU2220) pues las capacidades dinámicas se definen exactamente para la mismaduración. La solución b) opta por iguales rodamientos en los apoyos de los árboles ydisminuye el tipo de rodamiento, facilita la intercambiabilidad, disminuye el stock delinventario para reposición y puede elaborar los agujeros de alojamiento de los rodamientoscon herramientas pasantes que garantizan mejor coaxialidad en el montaje.

El análisis de las cargas en los árboles de los reductores de velocidad con empleo deengranajes, demuestra que los rodamientos del lado del extremo de salida de los árboles seencuentran más cargado por la fuerza en voladizo que se permite aplicar durante laexplotación y debidamente reconocida en las especificaciones técnicas de los fabricantes,por consiguiente los rodamientos con garantía de igual duración deberían de ser detamaños o tipos diferentes, en cambio, es usual encontrar en la práctica que son empleadosiguales rodamientos para los extremos de un mismo árbol. En estos casos, se prefiereemplear un rodamiento de mayor capacidad de carga que la requerida por el apoyo menoscargado, con la intención de minimizar los tipos diferentes de componentes en el reductorde velocidad, según se muestra en la Fig. 30.

Particularmente, en el diseño de series de reductores de velocidad con engranajes sonevidentes las soluciones con preferencia a disminuir la diversidad de los elementos queconforman los conjuntos ensamblados. Un buen ejemplo de esta afirmación son las patentesde racionalidad de los componentes de los reductores de velocidad de la firma belgaHansen, las que fueron punto de partida de muchos fabricantes para comenzar a disminuirrápidamente los costos de producción en la construcción dereductores de velocidad. Según la patente Hansen, el diseño de la serie de reductores develocidad debe garantizar una disminución de los componentes diferentes a partir defabricar carcasas de dimensiones normalizadas que permitan dar una respuesta racional alas demandas del mercado con un número mínimo de componentes. Todo lo anterior,basado en un diseño racional de serie de engranajes con posibilidad de empleo endiferentes etapas de reducción de las unidades. En la Tabla 5, se muestra como con 10engranajes y aplicando soluciones derivadas de la teoría de síntesis de series de reductoresde la firma Hansen, puede ser producida una serie de 8 tamaños de reductores tándem de 3etapas. Nótese que en caso de no ser realizado un diseño racional de la serie de engranajespodría haber sido necesario una mayor cantidad de engranajes (máximo 24).

Tabla 5 - Serie de reductores con un diseño racional de sus engranajes.






13. Soluciones con Protección en Caso de Falla (1/2)[http://www.mailxmail.com/...nentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-proteccion-caso-falla-1]

Los principios generales que se aplican en soluciones con protección en caso de fallo sebasan en tomar las precauciones para evitar la falla, pero si ocurriera, la solución de diseñogarantizaría que el producto sea aún "seguro", es decir, la falla no sería nunca catastrófica.

Existen diseños de máquinas y productos en que la decisión final ante posibles solucionessea dictada por la necesidad de establecer seguridad contra fallas. En estas condiciones sefuerza al diseñador a considerar exhaustivamente los modos de falla predeciblesrazonablemente para cada componente y sus alternativas. Es una práctica habitual en eldiseño de máquinas que se proporcionen productos razonablemente seguro para los usospropuestos de la máquina, pero además en ocasiones se hace necesario exigir que seconsideren abusos previsibles y la máquina sea segura contra fallas aún en esas condiciones.

Ejemplos de Soluciones de Diseño con Protección contra Fallas ante Abusos Previsibles

Un ejemplo clásico de solución de diseño con protección contra falla ante un abusoprevisible y razonable es el del diseño de una silla. En este caso la silla se propone para serempleada como un asiento, pero debe preverse que pueda ser "abusada"y empleada poralguien que se pare sobre ella para cambiar un bombillo. Aunque el uso real no fue el quepropuso el diseñador, el abuso es previsible y el diseñador tiene que producir una silla en laque alguien se pueda sentar y parar con seguridad.

El diseñador de un elevador que transporta personas puede identificar como una causa defalla del sistema de accionamiento la sobrecarga producida por el transporte de unacantidad superior de personas que sobrepase la capacidad nominal declarada en lasprestaciones del elevador y entonces tomarla en consideración como un abuso previsible yhacer seguro el elevador en esas exageradas condiciones de uso, que además puede ser laexpectativa de los usuarios. En estas condiciones son varias las soluciones conocidas paraestablecer una seguridad contra fallas, una de ellas puede ser el empleo de un dispositivoprotector que detecte la sobrecarga y apague el motor e inmovilice el elevador o el empleode grandes coeficientes de seguridad para soportar posibles sobrecargas (en los cablesmetálicos de los elevadores generalmente los coeficientes de seguridad no son menores de7,5 y tal vez tan altos como 11,9ii).

En los cojinete de deslizamiento empleados en los soporte de las turbinas de centralestermoeléctricas son determinadas las dimensiones y holguras de trabajo previendo unrégimen nominal de explotación con lubricación hidrodinámica en dependencia de laviscosidad del aceite utilizado, pero es probable que en los momentos de arranques o enocasiones de una mala explotación se tenga que considerar un abuso previsible del trabajoen régimen de lubricación mixta o semiseca (en ausencia de lubricante). En estascondiciones se requiere valorar una solución asociada a la selección de los materialesconjugados en el cojinete de deslizamiento capaces de soportar la carga y velocidad detrabajo nominal sin ocurrencia de un intenso desgaste adhesivo y un aumento inapropiadode la temperatura de trabajo.

En las uniones atornilladas apretadas sin control del torque es frecuente encontrarorientaciones de mayores coeficientes de seguridad superiores entre 4 y 5 veces para lostornillos de menor diámetro (entre 6 y 16 mm), en consideración a un posible sobreapriete(no considerado en los cálculos) por parte de los operarios, que incluso pueden llegar aemplear palancas para "requintar" los tornillos, y que por el contrario se limitan en el aprietede tornillos de grandes diámetrosiii.

Ejemplos de Soluciones con Diseños Redundantes.

Las soluciones con diseños redundantes son generalmente empleadas para lograrprotección en caso de falla y frecuentemente tienen elementos redundantes (de ahí se



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-proteccion-caso-falla-1




protección en caso de falla y frecuentemente tienen elementos redundantes (de ahí sederiva su denominación), de tal manera que si falla un elemento que soporta carga, unsegundo elemento es capaz de sobrellevar la carga total. Estas soluciones tienen el objetivocomún de que la falla de un elemento del sistema no resulte en un fallo catastrófico. Unejemplo de diseño redundante está bien localizado en las aeronaves modernas quepresentan redundancia suficiente para prever el fallo de uno o más motores y en esascondiciones permitir el vuelo y aterrizaje del avión.

Las soluciones con protección con seguridad ante fallas pueden tener diseños redundantesactivos (donde dos o más componentes están en uso pero solo uno es necesario) o pasivos(donde un componente está inactivo hasta que falle el primer componente). Un ejemploclásico de diseño redundante activo corresponde con la decisión de emplear una cerraduray una tranca de seguridad en una puerta cuando en ese caso ambas soluciones porseparadas pueden mantener la puerta cerrada. En cambio, un diseño redundante pasivo esla colocación de una cadena de cierre en una puerta que tiene cerrojo para que al fallar lacerradura la cadena mantiene aún la puerta cerrada.

También en casos particulares de transmisiones donde la seguridad sea una necesidad sehace uso de soluciones con diseño redundante activo, como pueden ser los casos dereductores de velocidad con bifurcación de potencia donde una de las dos vías detransmisión de potencia con engranajes es capaz de soportar la totalidad de la carganominal o en casos de transmisiones por correas de transmisión que se diseñan con unacantidad mayor de correas que las necesarias para lograr una capacidad de carga superior ala nominal y poder soportar sobrecargas en los elementos de transmisión al romperse unade las correas. Un ejemplo de diseño redundante pasivo corresponde al freno deemergencia en los autos con bloqueo del árbol de transmisión independientemente delfreno en las ruedas del vehículo.






14. Soluciones con Protección en Caso de Falla (2/2)[http://www.mailxmail.com/...nentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-proteccion-caso-falla-2]

Ejemplos de Soluciones de Diseño con Seguridad contra Fallas o Mal Uso.

Una filosofía que caracteriza a menudo estas soluciones es diseñar máquinas concaracterística de seguridad contra fallas. Ejemplos clásicos de estas soluciones de diseñocon seguridad contra fallas son los llamados frenos de emergencia con empleo en loselevadores que transportan personas y vehículos automotores.

Generalmente, los frenos son de los elementos más empleados en soluciones de diseño conseguridad contra fallas, así tenemos el caso de los sistemas de frenos con accionamientoneumático donde la presión del aire comprimido hace que un pistón empuje los discos defrenos o zapatas contra el disco o tambora, y a la vez el sistema neumático tiene quegenerar la presión para liberar el freno. Si la presión del sistema neumático a presión esinsuficiente inmediatamente se forzaría la activación del freno e impediría el movimiento dela máquina (en vehículos automotores también se bloquea el sistema de cambio de marchashasta que el sistema neumático de mantenga la presión nominal). Este sistema de frenoscon accionamiento neumático está muy difundido en los camiones de gran peso por eje yómnibus de pasajeros.

Otro caso se observa en las soluciones de los frenos y motores eléctricos empleados en loselevadores de carga y personas. En estos elevadores el freno está aplicado siempre que noexista corriente eléctrica para liberar los frenos mediante la fuerza que ejerce un sistema deaccionamiento con solenoides sobre muelles mecánicos.

Un caso típico de soluciones de diseño con seguridad contra mal uso se presenta en elcontrol del accionamiento de las lavadoras de ropas que no funcionan (o se detienenmediante un freno de gran capacidad) al tener abierta la puerta de carga o en sistemasalternativos para está máquinas que no permiten abrir las puertas de carga hasta un tiempoprudente después de finalizar el ciclo de lavado.

En ocasiones, las transmisiones por correas permiten protecciones contra sobrecargas enlas transmisiones haciendo que la correa "patine"en las poleas en caso de superarse unacarga límite por adherencia y proteger de esa forma al resto de la máquina ante una posiblerotura catastrófica. Este hecho puede ser explicado al analizar la curva de la característicade la transmisión por correa, un ejemplo puede verse en la Fig. 31, donde se observa que enel sector curvilíneo el trabajo de la transmisión es inestableante un pequeño aumento de lacarga (P) y hace que la correa resbale sobre la polea. El sector curvilíneo del coeficiente dedeslizamiento elástico en la característica tractiva no es deseable durante el trabajo establede la transmisión y solo se justifica ese comportamiento para casos en que la transmisiónsufre alguna sobrecarga momentánea (zona de trabajo como fusible mecánico).



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-proteccion-caso-falla-2




Figura 31 - Característica de tracción de una transmisión por correa trapecial.

Ejemplos de Soluciones de Diseño con Falla Inminente Detectable

La concepción del peligro manifiesto iv es una herramienta poderosa empleada por losdiseñadores de máquinas para prevenir pérdidas catastróficas. Si el peligro se vuelveevidente y manifiesta en la explotación de la máquina, la solución del problema esgeneralmente simple y las reparaciones se pueden hacer rápidamente. Así, si un sistema sediseña de manera que la falla inminente sea detectable o de forma tal que la falla de un solocomponente sea detectable antes de otros componentes fallen a su vez, resulta un diseñomás seguro.

Una aplicación clásica de la concepción del peligro manifiesto es en el diseño de lossoportes de las zapatas en los frenos de tambora de los vehículos automotores. Ensoluciones de diseño apropiadas, la zapata (material defricción recambiable) se fija sobre una placa de soporte por medio de remaches losuficientemente largos. El hacer los remaches largos, se le proporciona al conductor delvehículo una indicación audible y táctil cuando el sistema de frenos necesita un recambio dela zapata, pues en esas condiciones el material de fricción se ha desgastado hasta el puntoen que el remache hace contacto con el disco o la tambora. En esas condiciones existe unaindicación de la necesidad de atender la situación del sistema de freno mucho antes de queel desempeño de la acción del frenado se vea comprometido.

Otro ejemplo de la aplicación de soluciones de diseño que permitan una falla eminentedetectable se observa en los diseños de engranajes, donde se emplean coeficiente deseguridad mayores para prever la resistencia a la fractura de los dientes que los coeficientesde seguridad a la resistencia a la picadura o desgaste de los flancos activos de los dientes,de manera que se toma en consideración el carácter catastrófico en el engranaje del fallopor fractura del diente en contraposición con la ocurrencia de la picadura y/odesgaste de los flancos de los dientes que solo produciría una modificación del perfil deevolvente en los dientes y sería percibido por el explotador con un aumento del ruido y lasvibraciones en la transmisión. Esta situación de anomalía por aumento del ruido y lasvibraciones evidenciaría un peligro manifiesto que promovería, la solución del problemaante de que ocurra un fallo por rotura de los dientes y su inserción en las partes metálicasdel accionamiento.






15. Soluciones con Simplificación del Diseño oDimensionado Previo[http://www.mailxmail.com/...es-mecanicas/soluciones-simplificacion-diseno-dimensionado-previo]

En ocasiones, por motivos de ausencia de conocimiento, dificultades para enfrentar unprocedimiento complicado de diseño o premura en dar una solución adecuada a lascondiciones del momento, entre otros factores, es necesario resolver un problema o diseñode componentes de transmisión mecánica introduciendo simplificaciones en las soluciones oen el planteamiento del problema.

Casos frecuentes, en que se ejecutan soluciones exitosas con simplificación del diseño,pueden ser observados en el diseño de árboles y ejes. Como se conoce, para eldimensionado previo de los árboles, según el criterio de resistencia mecánica, es necesariocalcular los momentos de flexión y de torsión en las secciones del árbol. Por tal motivo,generalmente debe ser confeccionado un esquema del árbol que permita su análisis comouna viga montada sobre apoyos, donde estos se disponen de forma aproximada a laprevista para el diseño final (esto introduce una simplificación inicial). Deben ser ubicadasconvenientemente las cargas generadas por los elementos que el árbol debe soportar y deaquellos que se vinculan a él. En muchos casos, se puede despreciar la influencia del propiopeso de los elementos, como también la magnitud del momento de las fuerzas de fricciónen los cojinetes.

Generalmente la forma de la distribución de la carga por las superficies portantes y deapoyo con frecuencia es desconocida, por lo que la carga calculada puede suponerseuniformemente distribuida o, mucho más cómodo, a menudo concentrada, tal y como semuestra en la Fig. 32.

Figura 32 - Localización de apoyos para cálculo de momentos flectores en árboles.

Es frecuente en el caso de diseño de árboles y ejes emplear criterios para el dimensionadoprevio de los elementos basados en dependencias empíricas. La base de este criterio dedimensionado previo es la experiencia obtenida de otras construcciones, verificadasdurante la explotación y que han demostrado seguridad y fiabilidad aceptable y permitenestablecer relaciones prácticas entre las dimensiones básicas del árbol y parámetrosfundamentales del componente o agregado de máquina donde será empleado el árbol quese diseña. Este método debe ser aplicado en árboles donde no es exigida una optimizaciónde las dimensiones y se desea tomar la experiencia práctica anterior.

A continuación son brindados algunos ejemplos:



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-simplificacion-diseno-dimensionado-previo




De no existir dependencias empíricas seguras para el árbol que se desea proyectar, puedeser utilizado un cálculo semi-convencional donde solo se considera el momento torsor y nose requiere de una evaluación inicial del momento flector, en una etapa en que aún no sehan determinado las dimensiones del árbol en longitud, ni se conoce con precisión laubicación exacta de los apoyos.

Planteando la condición de resistencia mecánica a esfuerzos tangenciales debido a la torsiónde una sección circular, puede ser obtenida una fácil ecuación para el dimensionado previo:

Generalmente en este cálculo, como es despreciado el efecto del momento flector, deben deser tomados valores muy bajos del esfuerzo tangencial admisible, previendo queposteriormente el árbol garantice una resistencia suficiente a la combinación de losesfuerzos normales (debido al momento flector que no ha sido considerado en la etapa dedimensionado previo) y los esfuerzos tangenciales. Con frecuencia se adoptan coeficientesde seguridad entre 10 y 20, los que reportan valores de esfuerzos tangenciales admisiblesentre 12 y 20 MPa para los aceros típicos de árboles.

Una forma de aplicar este cálculo fue la prevista en la norma GOST 12080-66 (ratificadahasta 1985) y también asumida por las antiguas normas CAME para extremos de árboles. Lareferida norma establece un cálculo previo muy sencillo y con buenos resultados prácticosmediante el empleo de la siguiente fórmula:






16. Empleo de Iteraciones y Estudio de Variantes deSolución[http://www.mailxmail.com/...smisiones-mecanicas/empleo-iteraciones-estudio-variantes-solucion]

Muchas de las soluciones racionales a los problemas asociados con el cálculo decomponentes de transmisión mecánica se resuelven con empleo de la repetición de cálculosde forma que puedan ser analizar diferentes variantes de solución. Este proceso iterativo,corresponde en su esencia a una simulación del comportamiento de las variables de salidaante un conjunto de variables de entrada que generalmente se asocian a una interrelaciónentre los datos de partida de un problema y las posibles soluciones. Por lo general, no esposible conseguir un resultado exitoso sin tener que efectuar varias iteraciones.

De la confrontación de varias propuestas de diseño en procesos de iteración puedenlograrse componentes de transmisión mecánica racionales donde las dimensiones, losmateriales elegidos, el proceso constructivo y de ensamble, entre otros aspectos, puedenser mejorados con un análisis de las dimensiones de los elementos en un proceso iterativode diseño.

En la Fig.33, se muestra un ejemplo de la anterior afirmación en el análisisse puedeobservar al analizar el sistema de carga en voladizo de una rueda cilíndrica de dientesrectos. La carga sobre los rodamientos de los apoyos depende de la relación entre ladistancia entre apoyos "b" y la longitud del voladizo "a". Un análisis de las reacciones en losapoyos reporta el siguiente resultado:

Una evaluación de la relación a/b (ver Fig. 33) permite apreciar que las cargas en los apoyoscrece bruscamente con la disminución de la distancia entre apoyos "b". Con el aumento dela relación a/b la carga sobre los apoyos disminuyen sustancialmente, con la particularidadde que R1 tiende asintóticamente a la magnitud de la carga en voladizo "P" y en el caso deR2 el valor tiende a cero. Del análisis de varias relaciones de b/a se aprecia que para unarelación de b/a > 2 ...2,5 la carga sobre los apoyos resulta prácticamente constante y por elcontrario para b/a < 1 la carga crece bruscamente. De este modo, se puede inferir que unarelación racional de la relación b/a puede ser la correspondiente al rango 1,5 ...2,5. Ensentido general, puede aceptarse que una solución racional de la distancia entre los apoyosen sistemas con carga en voladizo corresponde a valores correspondiente al doble de lamagnitud de la distancia de aplicación de la carga al apoyo en voladizo, es decir b = 2a .

Las descripciones clásicas de los procesos de diseño de componentes de transmisiónmecánica pueden dar una impresión equivocada de que los pasos para enfrentar losproblemas de cálculo se ejecutan en forma lineal. Lo más probable es que en la primera delas soluciones la variante de respuesta no presente un aceptable nivel de racionalidad. Por elcontrario, durante la solución a los problemas asociados con el cálculo de los componentesmecánicos se requiere generalmente de la iteración como una vía efectiva para lograrsoluciones racionales a los problemas de diseño o selección.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/empleo-iteraciones-estudio-variantes-solucion




Figura 33 - Reacciones en los apoyos para un sistema de carga en voladizo en dependenciade la relación b/a.

Un caso frecuente de soluciones racionales en problemas asociados con los componentesde transmisión mecánica es la selección de cojinetes de rodamientos. La Fig. 34 muestra undiagrama de bloque conformado por las operaciones necesarias para la selección de unrodamiento y permite apreciar que la más sencilla solución requiere de al menos unaiteración para evaluar la duración del cojinete (Lna) ante el supuesto de una capacidad decarga dinámica necesaria (Cnec) que soporte las cargas radiales (Fr) y axiales (Fa) con unaduración prevista (Lh).

Figura 34 - Algoritmo de selección de un rodamiento de bolas.






17. Coeficiente de Seguridad Admisible (1/2)[http://www.mailxmail.com/...onentes-transmisiones-mecanicas/coeficiente-seguridad-admisible-1]

Un coeficiente de seguridad puede ser expresado de muchas formas. Es práctica usual quesea definido como la relación de dos cantidades con igual unidad de medida, como puedeser la muy empleada relación entre el esfuerzo límite por resistencia debido a fallo de lapieza y el esfuerzo máximo por cargas aplicadas, o la carga límite por fallo de la piezaentre la sobrecarga esperada en explotación; o la velocidad máxima por seguridad entre lavelocidad de operación. La forma de expresión del coeficiente de seguridad se escogesegún el carácter de la carga sobre la pieza (constante o variable), el criterio de capacidadde trabajo fundamental de la pieza o el criterio más probable de fallo. Definiendo elcoeficiente de seguridad real en las anteriores relaciones como la condición límite por falloentre la condición de explotación se comprenderá que el coeficiente de seguridad admisible[n] deberá ser mayor que el coeficiente de seguridad real calculado n para garantizar unnivel de seguridad admisible en el diseño. Es decir:

Dado que para cualquier elemento de máquina existe más de una forma potencial de fallo,es necesario entender que puede existir más de un valor de coeficiente de seguridad n . Enestas condiciones, el valor más pequeño de coeficiente de seguridad es el que debe serverificado pues puede prever el modo más probable de falla. Por ejemplo, en el diseño deárboles los criterios de cálculo asociados a la capacidad de trabajo del elemento pueden servariados e implicar comprobación por deformaciones plásticas del material por sobrecargasmomentáneas (criterio de fluencia del material) , por deformación elástica del material bajocarga de explotación (criterio de rigidez del elemento), por fatiga del material, por desgasteen los apoyos, y rotura de las uniones árbol-cubo, en este caso, el coeficiente de seguridadque necesariamente debe ser controlado por el valor admisible es el más pequeño.

Aunque teóricamente el valor del coeficiente admisible de seguridad [n] debe ser mayor oigual a la unidad [n] >=1, es conveniente que su magnitud sea evaluada en función del tipode aplicación y tomando como base la incertidumbre en situaciones de cargas, depropiedades del material, condiciones ambientales, fiabilidad, costo económico, riesgo dedeterioro medioambiental debido a una rotura y peligro para la vida humana. Muchas vecesel valor del coeficiente admisible de seguridad es acordado por normativas de seguridadlegisladas, en casos donde es evidente el peligro para la vida humana, como en diseños deascensores, teleféricos, aviones, etc, y el diseñador deberá respetarlos necesariamente. Noobstante, en la mayoría de las aplicaciones en construcción mecánica no existen referenciasfiables, y el propio diseñador deberá seleccionar los valores numéricos que considereadecuados.

En la Tabla7, se presentan algunos valores recomendados del coeficiente admisible deseguridad, orientativos solo para el diseño y considerando el riesgo a fatiga del material enbase al carácter de aplicación de la carga.

Tabla 7 - Coeficientes admisibles de seguridad típicos para diseños según criterio de fatigade materiales.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/coeficiente-seguridad-admisible-1




Se puede pensar que el coeficiente de seguridad recomendado es una valoración de la de laincertidumbre en el diseño de modelos analíticos, en la teoría de fallos y en datos de laspropiedades del material que se emplea, y en según esta idea el valor del coeficiente deseguridad recomendado estará en dependencia de los niveles de confianza y precisión quese disponga del modelo en que se basan los cálculos, el conocimiento de las condiciones deaplicación de las cargas en explotación, del conocimiento de la calidad y resistencia de losmateriales disponibles. En general, puede aceptarse que el coeficiente de seguridadrecomendado en el diseño es una medida razonable de la incertidumbrevi.

Para brindar orientación sobre la selección de los valores del coeficiente admisible deseguridad y determinar concretamente los factores que influyen sobre su valor existenprocedimientos simples y a la vez prácticos queilustran los aspectos que deben tenerse en cuenta en la valoración del coeficiente deseguridad admisible y las incertidumbres más frecuentes que deben enfrentar losdiseñadores.






18. Coeficiente de Seguridad Admisible (2/2)[http://www.mailxmail.com/...onentes-transmisiones-mecanicas/coeficiente-seguridad-admisible-2]

Coeficiente Admisible de Seguridad según Moszynski

Esta forma de valoración del coeficiente admisible de seguridad ha sido recomendada por elprofesor polaco W. Moszynski vii hace ya algún tiempo, y empleado con muy buenosresultados en el diseño de árboles de la sección de Elementos de Máquinas de la Facultadde Ingeniería Mecánica del ISPJAE. Según Moszynski puede ser orientado el coeficienteadmisible de seguridad [n] como el producto de una serie de coeficientes parciales, dondecada uno considera una influencia determinada y sus valores son recomendados en la Tabla8. En general, el valor de [n] se encuentra entre límites de 1,2 y 1,8.

Coeficiente Admisible de Seguridad según Pugsley

Este método ha sido propuesto por A. G. Pugsley luego de un sistemático estudio de lasincertidumbres más frecuentes declaradas por los diseñadores de estructuras metálicas ypermite evaluar el coeficiente admisible de seguridad como el productor de dos factoresque involucran aquellos aspectos determinantes en su valoración.

En las Tablas 9 y 10 se proporcionan los valores de nx y ny para varias condiciones decontrol, calidad, seguridad y economía y se estima para cada condición en particular unavaloración de Muy Buena (MB), Buena (B), Regular (R ) o Mala (M), o se evalúa como MuySeria (MS), Seria (S) o No Seria (NS).

Tabla 8 - Valores de los coeficientes parciales empleados en la evaluación de [n].



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/coeficiente-seguridad-admisible-2




Tabla 9 - para evaluar el factor por seguridad que involucra aspectos de seguridad yeconomía (nY)

Tabla 10 - Factor por seguridad que involucra aspectos de control y calidad (nx)






Es importante reconocer que los métodos de Moszynski y Pugsley son solamenteorientaciones y no son especialmente conservadores; en los diseños mecánicos la mayoríade los coeficientes de seguridad admisibles son mayores que los resultados de losprocedimientos antes expuestos, en general muchos parámetros, como la resistencia delmaterial y las cargas aplicadas, puede que no sean bien conocidos y la confianza en elanálisis de ingeniería puede ser muy variable. Por consiguiente mayormente se prefierencoeficientes de seguridad superiores a los derivados de los métodos de Moszynski yPugsley y en cumplimientos con normas de seguridad industrial y gubernamentales.






19. Soluciones Racionales con Empleo de BúsquedaExhaustiva de Variantes[http://www.mailxmail.com/...anicas/soluciones-racionales-empleo-busqueda-exhaustiva-variantes]

Durante las primeras dos décadas del pasado siglo, el cálculo de transmisiones mecánicasconsistía, esencialmente, en la búsqueda de una combinación de número de dientes ydiámetros de ruedas que proporcionara la relación de transmisión deseada y la suficienteresistencia para soportar las cargas a trasmitir mediante tablas confeccionadas a tal efecto.Como podrá suponerse, los diseños eran bastantes conservadores y basadosfundamentalmente en transmisiones que habían mostrado suficiente capacidad de trabajo.Posteriormente, entre 1925 y 1950, los trabajos en la normalización geométrica y cálculo dela capacidad de carga de engranajes, rodamientos, correas y poleas, sprockets y cadenaspermitieron establecer las verdaderas bases para el diseño racional de transmisionesmecánicas.

Desde sus inicios, el desarrollo de las computadoras electrónicas ha influido en gran medidaen los procedimientos de cálculo empleados en las transmisiones. El advenimiento de lascomputadoras electrónicas, propició que diferentes programas de computación basados ennormas y procedimientos establecidos prácticamente, sustituyeran las tablas y reglas decálculo empleadas en el diseño de transmisiones durante años, permitiendo un sustancialaumento de la rapidez y precisión de los cálculos.

A pesar de ello, la relativa poca velocidad de los procesadores matemáticos (véase tabla 11),el auge de nuevos métodos de optimización (Simplex, Programación Dinámica, etc.) y lasnumerosas combinaciones de variables que involucra el cálculo de las transmisiones, nopermitían ver al método de búsqueda exhaustiva como una técnica efectiva en ladeterminación de componentes óptimos para transmisiones mecánicas. Durante las décadascomprendidas entre los años 50 y 60, muchos de los procedimientos para la optimizaciónde los empleaban como base el método de la primera derivada de la función objetivo.

Tabla 11 - Dimensiones y velocidad de cálculo de computadoras entre 1945-1965

No es hasta el periodo entre 1970 y 1990 en que el método de búsqueda exhaustivacomienza a ser empleado intensamente en la optimización del cálculo de los engranajes yotros elementos de máquinas. También en esta época, otros investigadores realizan labúsqueda del diseño óptimo de los engranajes empleando otros procedimientos teóricoscomo el conocido método de la primera derivada de la función objetivo o utilizando víasprácticas mediante ensayos fotoelásticos y electromagnéticos. En la actualidad, el augealcanzado por las técnicas de computación y el empleo de las nuevas computadoras conprocesadores matemáticos cada vez más veloces (ver Fig. 35), posibilitan incluir esteantiguo procedimiento como una nueva y efectiva herramienta de diseño.



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/soluciones-racionales-empleo-busqueda-exhaustiva-variantes




Figura 35 - Velocidad promedio de cálculo de las actuales computadoras personales

La particularidad del diseño óptimo de los elementos mecánicos está condicionado enprimer lugar a que el cálculo puede ser en extremo complejo debido al número de variables,limitaciones y relaciones que involucra, y por otro lado existe el hecho de que para cadacaso de optimización la función objetivo, las restricciones y las variables independientesson generalmente diferentes.

La mayoría de los especialistas, que han tratado la optimización o diseño racional de loscomponentes mecánicos mediante el método de búsqueda exhaustiva, organizan unaevaluación de la función objetivo con los valores admisibles de los parámetros de diseño,que les permite comparar y retener en cada paso el extremo de la función. La sencillaorganización de los cálculos y una buena flexibilidad ante modificaciones de la funciónobjetivo, ha permitido al método de búsqueda exhaustiva brindar buenos resultados encálculos de optimización.

Figura 36 - Algoritmo de búsqueda exhaustiva del extremo de una función objetivo.

Como muestra la Fig. 36, la organización del proceso de localización del extremo de unafunción objetivo mediante una búsqueda exhaustiva es relativamente sencilla. A pesar deello, es conveniente que se preste especial atención a la correcta elaboración del modelomatemático, a la definición del extremo a localizar y al procedimiento de generación de lasalternativas. Los tres aspectos antes mencionados tienen una capital importancia en elmétodo de búsqueda exhaustiva pues de ellos depende la efectividad del proceso. Ejemplosde soluciones aplicadas al cálculo de transmisiones mecánicas con empleo de técnicas de






búsqueda exhaustiva pueden ser consultados en algunas publicaciones del autor x xi xii.






20. Conclusión y bibliografía[http://www.mailxmail.com/...lculo-componentes-transmisiones-mecanicas/conclusion-bibliografia]

ALGUNAS CONCLUSIONES FINALES DEL CURSO.

Las soluciones que se brinden en este curso, como en todos las demás dirigidos al diseñomecánico y que reflejen un nivel de conocimiento determinado de la realidad no seránabsolutamente correctas, pues dependen del nivel de información y conocimiento que seposea en ese momento y de las exigencias del diseño en cuestión. Con el desarrollo de lasinvestigaciones, es indiscutible que surgirán nuevos métodos de análisis ydiseño que reflejaran más objetivamente la realidad y que deberán ser incorporados al pañolde herramientas del ingeniero según se verifiquen la idoneidad de los procedimientos dediseño y comprobación.

El método de búsqueda exhaustiva, como técnica de localización de los extremos de unafunción objetivo, es sin lugar a dudas uno de los procedimientos de optimización o diseñoracional más empleado en el cálculo racional de los componentes de transmisión mecánica.La introducción de poderosos medios de cómputos con elevadas velocidades de cálculo hapermitido una consolidación del empleo de esta técnica basada en la organización de laevaluación de una función objetivo que permita retener en cada paso el valor extremo de lafunción a optimizar. Las restricciones geométricas previstas en los modelos matemáticosdel procedimiento de cálculo, permiten una disminución sensible del número de variantes aexaminar durante el proceso de búsqueda exhaustiva.

BIBLIOGRAFÍA REFERENCIADAi Hansen Transmission International, Hansen PowerPlus, Catalogo 214 EFDNc, Bélgica 1991ii ANSI Standard A17.1. Minimun Safety Requerements for Passenger Elevators. New York.1995.iii Reshetov, D. Elementos de Máquinas. Pag. 165, Editorial Pueblo y Educación. Ciudad de laHabana. 1985iv Barnett, R. L. The Doctrine of Manifest Danger. Triodyne Inc., Niles, IL. 1992.v Avilés R., Fatiga de Materiales en el Diseño y Análisis Mecánico, ETSII de Bilbao, España,1993vi Norton, R. L.; Diseño de Máquinas, Prentice may, 1999.vii Moszynski, W., Wytrzymalosce zmeczeniowa czesci maszynowych, Varsovia, PWT, 1953.viii Pugsley, A. G. The Safety of Structures, Arnold, New York, 1996.ix Heller, R. S., Bits y Bytes. Iniciación a la Informática, Madrid, 1984.x González Rey, G. Antiguo procedimiento como nueva técnica alternativa en el cálculooptimizado de engranajes.Ingeniería Mecánica, Vol 8, Nr. 1, pp. 55-60. 2005.xi G. González Rey; An optimized approach to straight bevel gear design by means ofexhaustive search techniqueProceeding of 3rd European-Latin-American Workshop on Engineering Systems (SELASI).Curicó-Chile. Abril 2007xii G. González Rey, S. Marrero Osorio. Solución al problema inverso de determinación de lageometría desconocida de engranajes cónicos. Ingeniería Mecánica, Vol.11, n3, pp. 13-20.Ciudad Habana 2008.

Visita más cursos como este en mailxmail:[http://www.mailxmail.com/cursos-empresa][http://www.mailxmail.com/cursos-industrial]

¡Tu opinión cuenta! Lee todas las opiniones de este curso y déjanos la tuya:[http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/opiniones]



http://www.mailxmail.com/curso-calculo-componentes-transmisiones-mecanicas/conclusion-bibliografia

http://www.mailxmail.com/cursos-empresa

http://www.mailxmail.com/cursos-industrial





Cursos similares

Cursos Valoración Alumnos Vídeo

Conceptos básicos de Metrología IndustrialLa metrología se puede definir como la Ciencia que estudia los Sistemas deUnidades, Métodos y Normas de los Instrumentos de medición en general. Eneste Curso... [23 /03/05]

5.295

Código técnico de edificaciónEl Código Técnico de la Edificación (CTE) es el marco normativo español por elque se regulan las exigencias básicas de calidad que deben cumplir losedificios, incluidas... [30 /08/07]

1.232

Refrigeración doméstica. Reparación (2/2)Este curso de reparar un refrigerador, continúa hoy con su segunda parte.Seguimos con los pasos y los procesos de la reparación de refrigeradores... [06 /07/09]

6.636

Conceptos de conmutación telefónicaUna llamada telefónica implica una serie de complejos procesos que permitenestablecer una camino de conversación desde el abonado que llama, hasta queel abonado llamad... [03 /11/06]

2.922

Diseño en Ingeniería Mecánica. SegundaParteIngeniería. Curso introductorio al diseño mecánico. Este estudio va, en concreto,sobre la estática en el diseño de ingeniería mecánica. En este senti... [28 /10/09]

384




http://www.mailxmail.com/curso-conceptos-basicos-metrologia-industrial

http://www.mailxmail.com/curso-conceptos-basicos-metrologia-industrial/opiniones

http://www.mailxmail.com/curso-codigo-tecnico-edificacion

http://www.mailxmail.com/curso-refrigeracion-domestica-reparacion-2

http://www.mailxmail.com/curso-refrigeracion-domestica-reparacion-2/opiniones

http://www.mailxmail.com/curso-conceptos-conmutacion-telefonica

http://www.mailxmail.com/curso-conceptos-conmutacion-telefonica/opiniones



http://www.mailxmail.com/curso-diseno-ingenieria-mecanica-segunda-parte/opiniones




Cálculo de componentes de transmisiones...

Documents

Transcript of Cálculo de componentes de transmisiones...