¿qué son los mecanismos? · 1. mecanismos de transmisión: se utilizan para modificar la fuerza...
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Mecánica Industrial Modulo: Mantenimiento Mecánico
GUIA N° 1 MANTENIMIENTO MECANICO
Profesor (a) German Adaros Naranjo
Módulo N° 2: Mantenimiento Mecánico Curso: Segundo nivel “B”
Aprendizaje Esperado
AE01 Realiza operaciones Montaje y desmontaje de elementos mecánicos y electromecánicos de maquinas
¿Qué son los Mecanismos?
Son elementos destinados a transmitir y/o transformar fuerzas y/o
movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento conducido
(receptor), con la misión de permitir al ser humano realizar determinados
trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo.
Existen 3 grupos principales de mecanismos:
1. Mecanismos de transmisión: se utilizan para modificar la fuerza de
entrada por otra diferente de salida. Transmiten fuerzas de un sitio a otro.
2. Mecanismos de transformación: son aquellos en los que el elemento
motriz y el conducido tienen distinto tipo de movimiento. Transforman la
velocidad de entrada en otra diferente de salida o transforman el
movimiento de entrada en otro diferente de salida. Por ejemplo un
tornillo-tuerca, el tornillo gira y la tuerca se desplaza lineal o el sistema de
poleas donde la velocidad de entrada se transforma en otra diferente de
salida.
3. Otros Mecanismos: Aquí se agrupan todos los demás. Tenemos
mecanismos para regular el movimiento, por ejemplo los frenos, para
acoplar o desacoplar ejes, por ejemplo los embragues y mecanismos que
acumulan energía, por ejemplo los muelles.
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MECANISMOS DE TRANSMISIÓN:
LAS POLEAS
Se utilizan para subir o bajar cargas pesadas con menos esfuerzo.
- Polea Simple o Fija: es una rueda que tiene una ranura o acanaladura en su
periferia, que gira alrededor de un eje que pasa por su centro. Su fórmula es:
Fuerza = Resistencia.
Resistencia es el peso que queremos subir con la polea y fuerza es el esfuerzo
que tenemos que hacer para subir el peso.
Para levantar 20Kg necesitamos hacer una fuerza de 20Kg. La pregunta es…
¿Cuál es la ventaja?
Es más fácil levantar un peso tirando hacia arriba y además el peso de nuestro
propio peso nos ayuda a levantar. Si yo pesara 30Kg para levantar los 20Kg solo
tendría que colgarme para subirlo.
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Polea móvil o compuesta:
Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales es fija, mientras que la
otra es móvil. La polea móvil dispone de un sistema armadura-gancho que le
permite arrastrar la carga consigo al tirar de la cuerda. Fórmula:
Fuerza = Peso/2
En este tipo de poleas tenemos la ventaja de la polea fija y además la
fuerza necesaria para levantar un peso es de la mitad.
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MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN
De Cambio de Velocidad
Estos mecanismos se usan para convertir una velocidad de entrada en
otra diferente de salida.
Conceptos previos:
- Al ser mecanismo giratorios, la velocidad que usaremos es la Velocidad
en r.p.m.= revoluciones por minuto. Es decir las vueltas que se darán
en un minuto. Un eje que gira a una velocidad de 1500rpm quiere decir
que dará 1500 vueltas en un minuto.
Ruedas de Fricción: El movimiento se transmite de una rueda a otra
mediante fricción = rozamiento.
Recuerda que la rueda motriz es la que está enganchada al motor.
Dependiendo si la rueda motriz es la grande o la pequeña será reductor o
multiplicador de velocidad.
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Poleas de Transmisión o Sistema de Poleas:
Son dos o más poleas unidas que se transmite de unas a otras el
movimiento circular por medio de una correa de transmisión.
Si son más de 2 poleas se llaman Tren de Poleas:
En el caso de arriba si la polea N1 gira a la derecha todas las demás también
giran a la derecha. ¿Qué tendríamos que hacer si queremos cambiar el giro de la
polea de salida?
** Simplemente se debe de cruzar la correa de transmisión. **
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Sistema de Poleas de Conos Invertidos
o Caja de Velocidades
Están formadas por varias poleas de diferente diámetro montadas sobre el
mismo eje, al que permanecen unidas mediante un sistema de fijación fijo. Estas
poleas se unen a otro eje mediante la correa de transmisión pero el eje de salida
tendrá las mismas poleas pero invertidas. Veamos un ejemplo de aplicación en
un Taladro de columna:
El motor siempre girará a la misma velocidad, pero la broca girará a una u otra
velocidad dependiendo donde coloquemos la correa de transmisión. Solo hay que
calcular el sistema de polea simple que una la correa de transmisión en la
posición que este.
Uno de los problemas de los sistemas de poleas es que la correa de
transmisión puede patinar y se pierde transmisión, o incluso podría romperse y el
sistema dejaría de funcionar.
La solución a estos problemas la tenemos usando los engranajes.
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Engranajes:
Son mecanismos formados por varias ruedas dentadas unidas. No
necesitan correa de transmisión.
El de la derecha será un engranaje simple y el de la izquierda un tren de
engranajes.
Para calcular estos mecanismos es muy parecido a los sistemas de poleas,
cambiando el diámetro por el número de dientes de cada rueda. Su
fórmula es:
Fórmula de Engranajes: Z1 x N1 = Z2 x N2
Donde Z es el número de dientes, N la velocidad en rpm (revoluciones o vueltas
por minuto). La velocidad en rpm se llama N para no confundirla con la velocidad
V en [metros/segundo], que son diferentes.
De estos cuatro datos de la fórmula conoceremos siempre tres y lo que tenemos
que hacer es despejar el dato que nos falte.
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Ejemplo:
Vamos a calcular un engranaje sencillo. Si la rueda 1 es la motriz y gira a 100
rpm con 10 dientes. ¿A qué velocidad girará 2 con 20 dientes? (OJO como están
colocadas las ruedas dentadas, al revés de como hasta ahora, la motriz que lleva
el movimiento es la de la izquierda).
Z1 x N1 = Z2 x N2
10 x 100rpm = 20 x N2
N2 = (10 x 100) / 20 = 50 rpm
La rueda conducida o de salida girará a 50 rpm, luego es un engranaje reductor
de velocidad. ¿Fácil No? Esto no es magia, todo lo que pierde por un lado lo
ganará por otro y viceversa.
"Cuando un engranaje reduce su velocidad, todo lo que pierde en
velocidad, lo gana en par motor (fuerza)"
Par Motor = El par motor, también conocido como torque, es una magnitud
física que mide el momento de fuerza que se ha de aplicar a un eje que gira
sobre sí mismo a una determinada velocidad.
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Sistema de Engranajes con Cadena:
Son dos ruedas o más ruedas dentadas unidas por una cadena de
eslabones. Estos mecanismos se calculan exactamente igual que los engranajes
anteriores. La ventaja de estos mecanismos es que podemos tener las ruedas
dentadas separadas gracias a la cadena.
Tornillo sin fin-rueda dentado:
Es un tornillo sin fin unido a una rueda dentada. Es un mecanismo gran
reductor de velocidad ya que por cada vuelta que da el tornillo la rueda gira un
solo diente. NO es reversible, el motor siempre tiene que ir en el tornillo sin fin.
Si lo ponemos en la rueda dentada el mecanismo se trabaría y no gira.
Fórmula: Vsalida = Vmotor/Número de dientes de la rueda
Vs = Vm / Z; recuerda que la velocidad del motor siempre es la velocidad del
tornillo sin fin.
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En el ejemplo del dibujo imagina que el motor gira a 1000 rpm y la rueda tiene
50 dientes.
Vs = Vm / Z
Vs = 1000/50 = 20rpm
¡Reducirá 50 veces la velocidad de salida en el eje de la rueda!
Rv = 1/50.
Nota: cuando un mecanismo reduce la velocidad no es magia, todo lo que pierde
en velocidad lo gana en fuerza y si aumenta la velocidad, todo lo que gana en
velocidad lo pierde en fuerza.
Estos mecanismos se usan mucho para los ascensores. Si por una casualidad el
motor se parase, el peso del ascensor intentaría hacer girar la rueda para caer,
pero al no ser reversible el sistema se trabaría y el ascensor no se caería.
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Hidráulica
Conceptos generales hidráulica:
Entendemos por hidráulica la parte de la física que estudia las leyes que
rigen el equilibrio y movimiento de los líquidos y su aplicación industrial.
Las propiedades principales de los fluidos son:
Fluidez.
Capacidad de fluir a través de conductos.
Viscosidad.
Es la mayor o menor resistencia de las moléculas de los fluidos a
desplazarse unas sobre otras.
Los líquidos disminuirán la viscosidad con la temperatura. En el laboratorio se
mide la viscosidad en un recipiente que tiene en el fondo un agujero, por la
cantidad de líquido que pasa a través en un tiempo determinado.
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Circuito Hidráulico
El esquema que sigue, representa un circuito hidráulico de fuerza clásico, donde
el elemento de trabajo es un cilindro de fuerza.
Los elementos constitutivos del circuito hidráulico como puede verse son:
1. Un recipiente con aceite.
2. Un filtro.
3. Una bomba para el aceite
4. Una válvula de control palanca de mando
5. El cilindro de fuerza.
6. Conductos de comunicación.
Estanque
Filtro
Bomba Hdco.
Válvula
Direccional
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Cilindro
La Neumática
La neumática es la tecnología que emplea un gas (normalmente aire
comprimido) como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y
hacer funcionar mecanismos. Los procesos consisten en incrementar la presión
de aire y a través de la energía acumulada sobre los elementos del circuito
neumático (por ejemplo los cilindros) efectuar un trabajo útil.
Los circuitos neumáticos básicos están formados por una serie de
elementos que tienen la función de la creación de aire comprimido,
su distribución y control para efectuar un trabajo útil por medio de unos
actuadores llamados cilindros.
CIRCUITOS NEUMÁTICOS
Todo circuito neumático está compuesto por una serie de elementos
básicos:
El Compresor, es el dispositivo que comprime el aire de la atmósfera hasta que
alcanza la presión de funcionamiento de la instalación.
El Acumulador, es un tanque o depósito donde se almacena el aire para su
posterior utilización.
Dispositivos de mantenimiento: que se encargan de acondicionar al aire
comprimido, protegiendo el circuito para que la instalación neumática pueda
funcionar sin averías durante mucho tiempo. Una combinación de los siguientes
componentes, los cuales cumplen una función particular dentro del sistema:
(Filtro de aire comprimido, Regulador de presión y Lubricador de aire
comprimido)
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• Filtro de aire comprimido: extrae del aire las impurezas
(partículas de metal, impurezas, etc.)
• Regulador de presión: función es la de mantener la presión de trabajo
en un valor adecuado para el componente que lo requiere y además dicho
valor debe ser constante.
• Lubricador de aire: lubricar los elementos neumáticos, con el objetivo
de prevenir el desgaste prematuro de las piezas, reduce el rozamiento y
proteger contra la corrosión.
Las tuberías y los conductos, a través de los que se canaliza el aire para que
llegue a los distintos elementos del circuito.
Los elementos de mando y control, son válvulas que se encargan de
controlar el funcionamiento del circuito neumático, permitiendo, interrumpiendo
o desviando el paso del aire comprimido según las condiciones de funcionamiento
del circuito.
Los actuadores, como cilindros y motores neumáticos, que son los encargados
de utilizar el aire comprimido, transformando la presión del aire en trabajo útil.
CIRCUITOS NEUMÁTICOS
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Por tanto, se pueden distinguir 3 etapas por las que pasa el
aire en un circuito neumático:
a) Producción, acondicionamiento y distribución del aire comprimido: compresor,
depósito, unidad de mantenimiento, y tuberías de distribución.
b) Utilización del aire comprimido: actuadores neumáticos (cilindros y motores
neumáticos).
c) Control del aire comprimido: válvulas.
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Neumática e Hidráulica: diferencias
Tipo de fluido: Neumática utiliza aire comprimido (muy compresible) y
Hidráulica generalmente emplea aceites (incompresible).
Escape: Neumática: circuitos abiertos (escapes al ambiente) y
Hidráulica: circuitos cerrados (escapes a un tanque).
La neumática adecuada para fuerzas no superiores a las 3 Ton., aunque
su ámbito preferente de utilización se extiende hasta fuerzas menores de
1,2 Ton., con desplazamientos rápidos. También se utiliza en el
accionamiento de pequeños motores, como es el caso de herramientas
portátiles, o de motores de alta velocidad que pueden alcanzar las
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500.000 rpm. Su campo de aplicación abarca procesos de
control de calidad, etiquetado, embalaje, herramientas, etc. en todo tipo
de industrias.
La hidráulica es apropiada para grandes esfuerzos tanto en actuadores
lineales como en motores de par elevado, y permite un control exacto de
velocidad y parada. Su utilización se extiende a las industrias
metalúrgicas, a las máquinas-herramientas, prensas, maquinaria de obras
públicas, industria naval y aeronáutica, sistemas de transporte, etc.