herramientas mecanicas 8.3

INTRODUCCION
En el presente trabajo se hace una investigación restringida a describir las funciones fundamentales de las maquinas herramientas convencionales que no se han descrito a la fecha en la cátedra de Tecnología Industrial I de la Universidad de El Salvador (Tornos, Fresadoras), así Como sus principales procesos y utilización.
Se comienza con las características indispensables que deben cumplir las maquinas herramientas y luego, se hace una descripción de los diferentes tipos de estas que aparecen en libros pertenecientes a la Biblioteca de las Ingenierías de la Universidad de El Salvador.
Se espera que el presente trabajo sirva Como una guía rápida de consultas para personas interesadas en el campo de la industria metal mecánica.
OBJETIVOS
General:
• Conocer a grandes rasgos los diferentes tipos de maquinas herramientas que se emplean actualmente en la industria metal mecánica.
Específicos:
• Aprender los principios de funcionamiento de las maquinas herramientas mas usadas, para en el futuro facilitar el proceso de aprendizaje de otras desconocidas
• Complementar los conocimientos adquiridos en la cátedra de Tecnología Industrial I, impartida en la Facultad de Ingeniería y arquitectura de la Universidad de El Salvador
1 REQUISITOS DE UNA MAUINA HERRAMIENTA
1. Debe generar la forma que se requiere y para la cual ha sido diseñada
2. La forma así generada debe estar dentro de las medidas de tolerancia especificadas
3. El acabado superficial debe encontrarse asimismo dentro de limites prescritos, aun cuando este factor esta en buena medida controlado por la cantidad de herramienta y la colocación del mismo
4. El metal debe ser eliminado a un ritmo económico
5. La maquina debe ser segura, fácil de operar y preparar
6. El mantenimiento debe ser mínimo, pero fácil de realizar

2.1 Prensa de Volante
Su nombre procede del efecto de "volante" que se logra con las pesadas bolas de hierro sujetas a los extremos de los brazos de operación, mediante las cuales se logra el momento requerido para cerrar las herramientas venciendo la resistencia del metal que está siendo cortado o conformado.
El giro que el operador da a la palanca hace que baje el embolo bajo la acción de una rosca múltiple. Este tipo de rosca múltiple se utiliza con objeto de que pueda lograrse el movimiento suficiente del embolo con solo un giro parcial de la palanca. Al embolo de la prensa de mano en algunas partes se le llama "perno". El movimiento de la rosca y el embolo puede reducirse al llegar a un limite mediante un collarín que puede quedar ajustado en la parte alta de la rosca de operación. Una vez ajustado se le conserva en posición mediante un tornillo con tuerca.
2.2 Prensa Acotada
La prensa acotada se utiliza para trabajos delicados, lográndose la ampliación de la fuerza aplicada mediante un sistema de palancas, en lugar de que en ellas se utilice un sistema de tornillo y tuerca como ocurre en la prensa con volante. Cuando el trabajo es ligero, resulta menos cansado su empleo, ya que el movimiento de la palanca acotada es mucho menor del que se requiere en la palanca volante.
2.3 Prensa De Pie (Figura 1)
Este tipo de prensa se opera mediante un pedal, y también en este caso la amplificación de la fuerza se realiza mediante un sistema de palancas, Se observa que en la utilización de este tipo de prensas el operador tiene ambas manos libres, para controlar y detener en su lugar la pieza de trabajo. Por esta razón la prensa de pie se utiliza ampliamente para la ejecución de trabajos ligeros de ensamblaje.
2.4 Prensa De Acción Simple Con Armadura En C (Figura 2)
Este tipo de prensa es ajustado mediante un motor eléctrico. El momento se transmite al pistón mediante una manivela y una barra de conexión. En algunas prensas para trabajo pesado se utiliza una excéntrica en lugar de la manivela. La armadura de la prensa está hecha en fundición de hierro, y además de su masa cuenta con barras de sujeción en acero que brindan un apoyo adicional cuyo objeto es evitar desviaciones e incluso grietas en caso de que la prensa resulte accidentalmente sobrecargada. Mediante un embrague se hace que el volante quede acoplado al cigüeñal cuando se requiere que la prensa entre en operación; este embrague puede disponerse de manera de que quede suelto cuando el cigüeñal ha llevado a cabo una revolución y el pistón ha alcanzado la parte mas elevada de su carrera, contándose también con un corte que impide que dicha carrera sea excedida. El perforado y formado como segunda operación generalmente debe ser situado a mano en el dado, y en tal caso es necesario operar el embrague cada vez que se requiere que el embolo realice una carrera.
2.5 Prensa De Acción Simple Y De Dos Lados (Figura 3)
Es mucho más rígida que la prensa con armadura en "C", pero no es tan accesible. Se le utiliza en la operación de corte y conformados pesados. En las prensas modernas se cuenta c0on un cigüeñal de carrera ajustable, de manera que puede aplicarse una carrera para el corte y otra carrera mas larga para las operaciones de formado. La capacidad de una prensa de potencia se especifica generalmente como sigue:
1. Área de la bancada (Tamaño máximo de cabezal que puede quedar sujeto en aquella).
2. Luz (Distancia máxima ente la bancada y el pistón cuando la manivela se encuentra justamente al centro de la parte baja de su recorrido. La luz es ajustable dentro de ciertos limites)
3. Lardo de la carrera (O amplitud)
4. Fuerza disponible en las herramientas.
3 ESMERILADORAS
3.1 Esmeriladoras De Precisión
Los movimientos de esta maquina tienen una semejanza estrecha con los de una fresadora horizontal, lo que no sorprende ya que ambas maquinas están diseñadas para generar superficies planas utilizando una cortadora cilíndrica y giratoria con eje horizontal.
La esmeriladora se emplea para la eliminación en cantidades reducidas de metal, logrando un buen acabado y un trabajo de lata precisión.
3.1.1 Esmeriladora De Superficie
Las fuerzas de corte en una esmeriladora de superficie son considerablemente menores que las correspondientes a una fresadora, por lo que para sujetar la pieza que esta siendo esmerilada se utiliza un mandril magnético.
3.1.2 Esmeriladora Cilíndrica
La esmeriladora cilíndrica puede utilizarse para esmerilar orificios y diámetros externos.
La sujeción del trabajo en la esmeriladora sigue los mismos principios que en el torno, sometiéndose la pieza entre centros o en mandril, o bien en una placa frontal reducida. Salvo en el caso de que se este esmerilando una perforación, la pieza se sostiene habitualmente entre centros, bien sea directamente o entre un mandril. El trabajo sostenido entre centros tiene más probabilidadades de quedar verdaderamente cilíndrico.
RECTIFICADORAS
4.1 RECTIFICADORA DE SUPERFICIES
4.1.2 Rectificadora De Superficies De Tipo I
La mayoría de las rectificadoras de superficie del tipo I sirven para rectificar una superficie plana de la pieza de trabajo, por lo regular a una igualdad de superficie menor de 0.0002 pulg. No obstante este tipo de rectificadoras también puede usarse para maquinar contornos en la pieza de trabajo. La rueda puede carearse a la forma inversa de la deseada en la pieza de trabajo, y luego puede esmerilarse el contorno en la parte.
La pieza de trabajo se sostiene por lo general en un mandril magnético y se la hace viajar bajo la rueda giratoria con la mesa. A su vez, la mesa esta montada sobre un soporte que proporciona el movimiento transversal de la mesa bajo la rueda. En algunos modelos, se mueve la cabeza esmeriladora con la rueda transversalmente a la superficie de la pieza de trabajo en vez de que la mesa este sobre un soporte.
El tamaño de estas maquinas puede variar mucho, de las pequeñas de 4 por 8 pulg. de área de rectificado hasta las de 6 por 16 pies y mayores. La gran mayoría de este tipo son de 6 por 12 pulg.
4.1.2 Rectificadora De Superficies De Tipo II (Rectificadora De Husillo Horizontal Y Mesa Giratoria)
En esta el eje de rotación de la mesa puede inclinarse unos cuantos grados para operaciones como el esmerilado hueco de cierras circulares. Cuando se esmerilan las juntas de sellamiento en esta forma, el patrón resultante de ralladuras circulares brinda un cellamiento excepcionalmente bueno.
4.1.3 Rectificadora De Superficies De Tipo III (Rectificadora De Husillo Vertical Y Mesa Reciprocante)
Una forma de este diseño es el rectificador de guías, el cual se adapta bien para piezas de trabajo largas y angostas, como por ejemplo, para el rectificado de guías de otras maquinas herramientas. Típicamente estas rectificadoras van dotadas de usillos auxiliares para que pueda completarse toda la configuración de las guías en un solo montaje de la pieza en la maquina.
4.1.4 Rectificadora Para Careado
En esta se emplea típicamente una rueda segmentada montada en un husillo horizontal, en forma tal que el extremo del usillo queda presentado hacia la parte. Esta maquina es adecuada especialmente para el careado de superficies verticales anchas.
4.2 RECTIFICADORAS CILINDRICAS
La denominación rectificadora cilíndrica cubre una gran cantidad de maquinas herramientas para rectificado, inclusive las que rectifican piezas de trabajo montadas entre centros; piezas de trabajo en extremo pesadas montadas entre chumaceras; rectificado sin centros y rectificado interior, ya sea con la pieza suelta en un mandril o en la forma de sujeción sin centros.
4.2.1 RECTIFICADORAS CILINDRICAS DEL TIPO DE CENTROS
La forma mas fundamental de rectificado cilíndrico se hace con la pieza de trabajo montada entre centros. Por exactitud se hace girara la pieza de trabajo entre centros muertos entre ambos extremos, dando movimiento a dicha pieza por medio de un plato que gira en forma concéntrica respecto al centro de la cabeza de la maquina. La rectificadora cilíndrica siempre es capaz de rectificar también partes cónicas, por la oscilación de la mesa en torno a un eje vertical, a la manera de la mesa de una fresadora universal. También se puede utilizar en desplazamiento vertical de la rueda respecto a la pieza de trabajo, sin que la mesa tenga movimiento alguno.
4.2.1.1 Rectificadora Cilíndrica Simple Del Tipo De Centros
Emplea una rueda de esmeril montada a un cierto Angulo respecto a los centros. Estas maquinas son adecuadas en especial para rectificado en hombros, particularmente cuando es critica la relación entre el diámetro y la cara. Este tipo de rectificadora también es capaz de recorrer la mesa de la misma forma que las de los tipos simple y universal.
El rectificado de formas también se puede hacer en la rectificadora cilíndrica del tipo de centros. En este tipo de rectificadora, se conforma en la rueda de esmeril la inversa de la forma que ha de impartirse a la pieza de trabajo, y luego se rectifica la parte por alimentación directa de la rueda hacia la pieza de trabajo. Este es un método para la alta producción muy usado en partes complejas como las de las válvulas hidráulicas.
4.2.1.2 Rectificadora De Rodillos
Se usa para acabar y recarear los rodillos que se emplean para el acabado en caliente y en frió de los aceros y otros metales. Estos rodillos típicamente son muy pesados, por lo que se soportan en chumaceras de muñón para su esmerilado, justamente como están cuando trabajan en el molino de laminación en el que se usan. Además debido al peso de los rodillos las rectificadoras de rodillos están diseñadas de manera que giren los rodillos en una posición fija y que la cabeza de la maquina se mueva a lo largo de carriles que son paralelos al rodillo. Cuando el rodillo se va a utilizar para laminar acero en frió, operación en la que se requieren altas presiones, se ajusta la maquina para rectificar un rodillo con curvatura ligeramente convexa para que el producto resulte plano. En rodillos para laminado o estirado en caliente, sucede lo inverso, y se compensa rectificando el rodillo con forma ligeramente cóncava. Para las aplicaciones de rodillos mas pequeños, se rectifican algunos rodillos entre centros y en rectificadoras cilíndricas simples, y a veces en rectificadoras de banda recubierta de abrasivo que pueden rectificar toda la superficie en un solo paso

¿QUE ES UN TORNO 8.2

TORNO

Este artículo se refiere a los tornos utilizados en la industria metalúrgica para el mecanizado de metales. Para otros tipos de tornos y para otras acepciones de esta palabra, véase Torno (desambiguación)

.
Se denomina torno (del latín tornus, y este del griego τόρνος, giro, vuelta)1 a un conjunto de máquinas herramienta que permiten mecanizar piezas de forma geométrica de revolución. Estas máquinas-herramienta operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal o fijada entre los puntos de centraje) mientras una o varias herramientas de corte son empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza, cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado adecuadas. Desde el inicio de la Revolución industrial, el torno se ha convertido en una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado.
El torno es una máquina que trabaja en el plano porque solo tiene dos ejes de trabajo, normalmente denominados Z y X. La herramienta de corte va montada sobre un carro que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se realiza la operación denominada refrentado.
Los tornos copiadores, automáticos y de Control Numérico llevan sistemas que permiten trabajar a los dos carros de forma simultánea, consiguiendo cilindrados cónicos y esféricos. Los tornos paralelos llevan montado un tercer carro, de accionamiento manual y giratorio, llamado charriot, montado sobre el carro transversal..

tipos de moldes 8.1

Moldes En Arena Seca
Un molde de arena seca se fabrica con aglomerantes orgánicos en lugar de arcilla. El molde se cuece en una estufa grande a temperaturas que fluctúan entre 204 ºC y 316 ºC. El cocido en estufa refuerza el molde y endurece la superficie de la cavidad. El molde de arena seca proporciona un mejor control dimensional en la fundición que los moldes de arena verde. Sin embargo, el molde de arena seca es más costoso y la velocidad de producción es reducida debido al tiempo de secado.
Sus aplicaciones se limitan generalmente a fundiciones de tamaño medio y grande y en velocidades de producción bajas. En los moldes de capa seca, la superficie de la cavidad de un molde de arena verde se seca a una profundidad entre 10 mm y 25 mm, usando sopletes, lámparas de calentamiento u otros medios, aprovechando parcialmente las ventajas del molde de arena seca. Se pueden añadir materiales adhesivos especiales a la mezcla de arena para reforzar la superficie de la cavidad.
Moldes En Cáscara Cáscara Cerámica
Es un procedimiento muy parecido al de los moldes de arena verde, con excepción de que alrededor del modelo (aproximadamente 10 mm) se coloca arena con un compuesto que al secar hace más dura a la arena, este compuesto puede ser almidón, linaza, agua de melaza, etc. El material que sirve para endurecer puede ser aplicado por medio de un rociador y posteriormente secado con una antorcha.
Proceso De Fundición A La Cera Perdida
Es un proceso muy antiguo para la fabricación de piezas artísticas. Consiste en la creación de un modelo en cera de la pieza que se requiere, este modelo debe tener exactamente las características deseadas en la pieza a fabricar. El modelo de cera es cubierto con yeso o un material cerámico que soporte el metal fundido. Para que seque ese material cerámico se introduce a un horno, con ello el material cerámico se endurece y el modelo de cera se derrite. En el molde fabricado se vacía el metal fundido y se obtiene la pieza deseada. Es un proceso que es utilizado para la fabricación de piezas ornamentales únicas o con muy pocas copias.
Proceso De Cáscara Cerámica
Es un proceso parecido al de la cera perdida, sólo que en este proceso el modelo de cera o un material de bajo punto de fusión se introduce varias veces en una lechada refractaria (yeso con polvo de mármol) la que cada vez que el modelo se introduce este se recubre de una capa de la mezcla, generando una cubierta en el modelo. Posteriormente el modelo y su cáscara se meten en un horno con lo que el material refractario se endurecerá y el modelo se derrite. Así se tiene un molde listo para ser llenado con un metal y producir una fundición sólida o hueca.
Fundición En Molde De Yeso
Cuando se desea la fabricación de varios tipos de piezas de tamaño reducido y de baja calidad en su terminado superficial, se utiliza el proceso de fundición en molde de yeso. Este consiste en la incrustación de las piezas modelo que se desean fundir, en una caja llena con pasta de yeso, cuando se ha endurecido el yeso, se extraen las piezas que sirvieron de modelo y por gravedad se llenan las cavidades con metal fundido. El sistema anterior puede producir grandes cantidades de piezas fundidas con las formas deseadas.
Moldes En Fosa
Las piezas de fundición extremadamente grandes son moldeadas en una fosa en vez de moldear en cajas. La fosa actúa como la base de la caja, y se usa una capa separadora encima de él. Los lados de la fosa son una línea de ladrillos y en el fondo hay una capa gruesa de carbón con tubos de ventilación conectados a nivel del piso. Entonces los moldes de fosa pueden resistir las presiones que se desarrollan por el calor de los gases, esta práctica ahorra mucho en moldes costosos.
MOLDES PERMANENTES
En este caso el molde se prepara sin ayuda de modelo alguno labrando directamente en negativo la pieza en uno o varios bloques de metal (generalmente hierro fundido o acero ) que viene a constituir la coquilla que dura numerosas fundiciones algunas veces los moldes permanentes se hacen de yeso, de modo que sirvan para varias coladas con solo leves reparaciones cuando la pieza ha de tener huecos interiores el hoyero con la caja de machos u otros utensilios, hace los machos o hoyos convenientes. Los moldes perdidos son aptos para la colada de toda clase de metales y para piezas de cualquier dimensión; en cambio, los moldes permanentes en coquilla se adaptan especialmente para fundir pequeñas piezas sencillas y en gran numero de un modo particular para metales de bajo grado de fusión (aleaciones de cobre de aluminio, de cinc, de plomo o similares ).
Los moldes de coquilla confieren en algunas aleaciones. Características mecánicas especiales ( un grado de dureza muy elevado) por que modifican profundamente su estructura; por ello se emplean para la colada de piezas que han de estar sometidas a un fuerte desgaste, como los cilindros de maquinas laminadoras, ruedas para ferrocarriles, bancadas para maquinas y herramienta, etc. Si las pieza de hierro fundido obtenido de los moldes de coquilla han de ser trabajadas posteriormente en máquinas de herramienta deben ser sometidas a un oportuno tratamiento térmico.
MODELOS
El modelo es la pieza que se pretende reproducir, pero con algunas modificaciones derivadas de la naturaleza del proceso de fundición:
v Será ligeramente más grande que la pieza, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya extraído del molde.
v Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida.
v Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido.
v Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho.
Fabricación del modelo:
v En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde madera o plásticos como el uretano hasta metales como el aluminio o el hierro fundido.
v Usualmente se fabrican dos semi-modelos correspondientes a sendas partes del molde que es necesario fabricar.
v Compactación de la arena alrededor del modelo. Para ello primeramente se coloca cada semi-modelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente.
v Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en la compactación de la arena por medios automáticos, generalmente mediante pistones (uno o varios) hidráulicos o neumáticos.
v Colocación del macho. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos que eviten que el metal fundido rellene dichas concavidades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan.
Modelos De Madera
Para modelos de todos tamaños. Las maderas mas empleadas son el abeto, el pino y el álamo entre las maderas blandas; y el nogal, el aliso, el roble y el alerce entre las mas duras.
Modelos Metálicos
La fundición en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la producción masiva de piezas de pequeño o regular tamaño, de alta calidad y con metales de baja temperatura de fusión. Sus ventajas son que tienen gran precisión y son muy económicos, cuando se producen grandes cantidades. Existen varios tipos de moldes metálicos utilizados para la fabricación de piezas por lo regular de metales no ferrosos, a continuación se mencionan algunos de las más utilizados.
1. Fundición en matrices
En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), la inyección se hace a una presión entre 10 y 14 Mpa, las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices.
1. Cámara caliente
2. Cámara fría
El procedimiento de fusión en cámara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el metal derretido y con un pistón se empuja el metal hacia una salida la que descarga a la matriz. Las aleaciones más utilizadas en este método son las de bajo punto de fusión como las de zinc, estaño y plomo. Las piezas que se producen son de 20 a 40 kg y se llegan a manejar presiones superiores a los 35 Mpa. Es un proceso rápido que se puede fácilmente mecanizar.

El proceso con cámara fría se lleva metal fundido por medio de un cucharón hasta un cilindro por el cual corre un pistón que empuja al metal a la matriz de fundición, las piezas obtenidas son de unos cuantos gramos a 10 kg y sólo es recomendable en trabajos de poca producción.

Fundición por Inyección
La fundición en esta forma y tratándose de gran cantidad de piezas, exige naturalmente un numero considerable de moldes. Es evidente que el costo de cada pieza aumenta con el precio del molde.
En las técnicas modernas para la fundición de pequeñas piezas, se aplican maquinas con moldes de metal, que duran mucho tiempo, pudiendo fundirse en ellos millares de piezas, el metal se inyecta en el molde a presión, por cuya razón este sistema se denomina por inyección. El peso de las piezas que se pueden fundir por inyección en moldes mecánicos, varía entre 0.5 gramos hasta 8 kilos. Por lo general se funden por inyección piezas de Zinc, Estaño, Aluminio, y Plomo con sus respectivas aleaciones.
La parte más delicada de la maquina para fundir por inyección es el molde. Este molde tiene que ser hecho con mucho cuidado y exactitud, tomando en cuenta los coeficientes de contracción y las tolerancias para la construcción de las piezas, de acuerdo con el metal y la temperatura con la que se inyecta.
La cantidad de piezas que pueden fundir en un molde y con una sola maquina es muy grande, además, en una hora pueden fabricarse de 200 a 2000 piezas según su tamaño y forma, por lo tanto, repartiendo el costo del molde, de la maquina, así como también los gastos de mano de obra para la manutención del equipo y teniendo en cuenta la gran producción, a de verse que las piezas fundidas en serie por inyección resultan de bajo costos.
Fundición en Coquillas
Si se hecha un metal fluido en un molde permanente, fabricado de hierro o acero, se efectúa la fundición en coquillas. Este método tiene una ventaja importante en comparación con la fundición en arena; se puede fundir con la pieza misma, roscas exteriores mayores, agujeros, etc.
Las piezas coladas en coquillas tienen una superficie pareja y limpia por lo que, generalmente, no es necesario un trabajo posterior de acabado. La exactitud de la medida es mucho más grande que la fundición de arena; pero mucho menor que cuando se funde por inyección.
Se puede observar que la estructura de la pieza fundida en coquillas es densa de grano muy fino, por lo que las propiedades mecánicas en estas son mejores que las de piezas iguales coladas en molde de arena. Por esta razón es posible disminuir el peso de piezas fundidas en coquillas, con el consiguiente ahorro de material.
Fundición Centrífuga
La fundición centrifuga es el proceso de hacer girar el molde mientras se solidifica el metal, utilizando así la fuerza centrifuga para acomodar el metal en el molde. Se obtienen mayores detalles sobre la superficie de la pieza y la estructura densa del metal adquiere propiedades físicas superiores. Las piezas de forma simétricas se prestan particularmente para este método, aun cuando se pueden producir otros muchos tipos de piezas fundidas.
Por fundición centrifuga se obtienen piezas más económicas que por otros métodos. Los corazones en forma cilíndricas y rebosaderos se eliminan. Las piezas tienen una estructura de metal densa con todo y las impurezas que van de la parte posterior al centro de la pieza pero que frecuentemente se maquinan. Por razón de la presión extrema del metal sobre el metal, se pueden lograr piezas de secciones delgadas también como en la fundición estática.
Los moldes permanentes se han hecho frecuentemente en la fundición centrifuga de magnesio. Desde entonces las piezas de fundición de magnesio son forzadas nuevamente al molde, las piezas se enfrían mas rápidamente y el aire o gas atrapados se eliminan entre el molde y el material.
Aunque en la fundición centrífuga hay limitaciones en el tamaño y forma de piezas fundida, se pueden hacer desde anillos de pistón de pocos gramos de peso y rodillo para papel que pesen arriba de 40 toneladas, Blocks de maquinas en aluminio.
Es un método en el que aprovecha la fuerza centrífuga que se puede general al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundición centrífuga:
v Fundición centrífuga real
v Fundición semi-centrífuga
v Centrifugado
Fundición centrífuga real
Es el procedimiento utilizado para la fabricación de tubos sin costura, camisas y objetos simétricos, los moldes se llenan del material fundido de manera uniforme y se hace girar al molde sobre su eje de rotación.

Fundición semi-centrífuga
Es un método en el que el material fundido se hace llegar a los extremos de los moldes por la fuerza centrífuga que genera hacer girar a los moldes, los extremos se llenan del material fundido, con buena densidad y uniformidad. El centro tiene poco material o de poca densidad. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas de fundición es maquinado posteriormente.

Centrifugado
Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de piezas colocadas simétricamente en la periferia. Al poner a girar el sistema se genera fuerza centrífuga la que es utilizada para aumentar la uniformidad del metal que llena las cavidades de los moldes.

fundicion 7.1

Fabricación del modelo

En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde madera o plásticos como el uretano hasta metales como el aluminio o el hierro fundido.

Usualmente se fabrican dos semimodelos correspondientes a sendas partes del molde que es necesario fabricar.

• Compactación de la arena alrededor del modelo. Para ello primeramente se coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente.

Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en la compactación de la arena por medios automáticos, generalmente mediante pistones (uno o varios) hidráulicos o neumáticos.

• Colocación del macho. Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan.

• Colada. Vertido del material fundido.

Vertido del material fundido.

• Enfriamiento y solidificación. Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la productividad.

• Desmoldeo. Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmoldeo también debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construcción de nuevos moldes.

• Desbarbado. Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebarbas procedentes de la junta de ambas caras del molde.

• Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos. Posteriormente la pieza puede requerir mecanizado, tratamiento térmico, etc.

Variantes

• Moldeo en arena verde. Consiste en la elaboración del molde con arena húmeda y colada directa del metal fundido. Es el método más empleado en la actualidad, con todo tipo de metales, y para piezas de tamaño pequeño y medio.

No es adecuado para piezas grandes o de geometrías complejas, ni para obtener buenos acabados superficiales o tolerancias reducidas.

• Moldeo en arena químico. Consiste en la elaboración del molde con arena preparada con una mezcla de resinas, el fraguado de estas resinas puede ser por un tercer componente liquido ó gaseoso, ó por autofraguado. De este modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite fundir piezas de mayor tamaño y mejor acabado superficial.

• Moldeo en arena seca. Antes de la colada, el molde se seca a elevada temperatura (entre 200 y 300ºC). De este modo se incrementa la rigidez del molde, lo que permite fundir piezas de mayor tamaño, geometrías más complejas y con mayor precisión dimensional y mejor acabado superficial.

• Moldeo mecánico. Consiste en la automatización del moldeo en arena verde. La generación del molde mediante prensas mecánicas o hidráulicas, permite obtener moldes densos y resistentes que subsanan las deficiencias del moldeo tradicional en arena verde.

• Moldeo a la cera perdida o microfusión. En este caso, el modelo se fabrica en cera o plástico. Una vez obtenido, se recubre de una serie de dos capas, la primera de un material que garantice un buen acabado superficial, y la segunda de un material refractario que proporciones rigidez al conjunto.

Una vez que se ha completado el molde, se calienta para endurecer el recubrimiento y derretir la cera o el plástico para extraerla del molde en el que se verterá posteriormente el metal fundido.

Este método tiene dos ventajas principales, la ausencia de machos y de superficies de junta, con lo que se logran fieles reproducciones del modelo original sin defectos superficiales (líneas de junta y rebabas) que luego haya

acero 7.2

El acero es la aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2,0% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser quebradizas y no poderse forjar —a diferencia de los aceros—, se moldean.

La definición anterior, sin embargo, se circunscribe a los aceros al carbono en los que éste último es el único aleante o los demás presentes lo están en cantidades muy pequeñas pues de hecho existen multitud de tipos de acero con composiciones muy diversas que reciben denominaciones específicas en virtud ya sea de los elementos que predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada (aceros inoxidables) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros especiales, razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o "al carbono" que amén de ser los primeros fabricados y los más empleados,^[2] sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia».^[3]

Por la variedad ya apuntada y por su disponibilidad —sus dos elementos primordiales abundan en la naturaleza facilitando su producción en cantidades industriales^[4] — los aceros son las aleaciones más utilizadas en la construcción de maquinaria, herramientas, edificios y obras públicas, habiendo contribuido al alto nivel de desarrollo tecnológico de las sociedades industrializadas^{[  ]}Sin embargo, en ciertos sectores, como la construcción aeronáutica, el acero apenas se utiliza debido a que es un material muy denso, casi tres veces más denso que el aluminio (7850 kg/m³ de densidad frente a los 2700 kg/m³ del aluminio).

 

flexión 7.3

Ingeniería de la Construcción  1. Objetivos y contenidos

Profesor	Manuel Luis Torres Labandeira
Departamento	Ingeniería Agroforestal
Programación	4º Curso - 2º Cuatrimestre
Carácter	Obligatoria
Créditos	6
E-mail           [e-mail]	Extensión                   23252

La materia de Ingeniería de la Construcción se cursa en el segundo semestre, consta de cuatro créditos y medio de aula y un crédito y medio práctico, su descriptor presenta los siguientes contenidos:

“Estabilidad de taludes. Cálculo de estructuras y construcción en rehabilitación del medio ambiente”

Teniendo en cuenta el descriptor arriba señalado, el programa se estructuró en cuatro bloques temáticos:

I.                    Resistencia de materiales y cálculo de estructuras.

II.                 Estructuras de hormigón armado.

III.               Cálculo de estructuras de contención.

IV.              Cálculo con sistemas informáticos.  

    El primer bloque consta de cuatro temas, en los cuales se definen las teorías principales del cálculo de Ingeniería Ambiental, su origen, evolución y tendencias actuales.

El segundo bloque tiene como objetivo que el alumno conozca la normativa de cálculo de estructuras de hormigón y su aplicación en la determinación de diferentes estructuras.

El tercer bloque consta de tres temas orientados al cálculo de estructuras de contención y asimismo de diseño y cálculo de taludes.

En el último bloque el objetivo principal es aprender a manejar los diferentes programas informáticos existentes de cálculo.   2. Programa  de la materia

 

I.     Resistencia de materiales y cálculo de estructuras.

Tema 1. Tracción y compresión por debajo del límite de elasticidades. Elasticidad. Ley de Hooke. Diagrama de tracción. Fatiga de trabajo . Fatigas y deformaciones por el propio peso. Problemas.

Tema 2. Fuerza constante y momento flector. Tipos de vigas. Momento flector y fuerza cortante. Relación entre el momento flector y la fuerza cortante. Diagramas del momento flector y de la fuerza cortante. Problemas.

Tema 3. Fatigas en vigas. Flesión pura en vigas prismáticas. Vigas con formas diversas de sección recta. Caso general de vigas cargadas transversalmente. La fatiga cortante de flesión. Ecuación diferencias de la elástica. Flesión de una viga uniformemente cargada y apoyada en los extremos. Deformación de la viga con una carga puntual. Problemas.

Tema 4. Deformaciones de vigas. Deformaciones de vigas apoyadas y con voladizos. Diferentes métodos de encontrar las deformaciones de vigas. Elásticas de una viga. Problemas.

II. Estructuras de hormigón armado.

Tema 5. Determinaciones de las acciones. Acciones gravitatorias. Acciones variables. Acciones sísmicas. Norma básica NBE-AE 88.

Tema 6. Aplicación de la EHE. Componentes del hormigón. Valores característicos de las acciones. Cálculo de secciones. Métodos simplificados de determinaciones de armaduras. Cálculo de pandeo. Cálculo de zapatas. Ejemplos prácticas en determinación de armaduras en pórticos.

III. Cálculo de estructuras de contención.

Tema 7. Cálculo de empujes. Empujes del terreno sobre los muros. Cargas y sobrecargas actuantes sobre el terreno. Capas freáticas. Problemas.

Tema 8. Tipología y cálculo de muros. Muros de gravedad. Muros de ménsula. Muros de cortafuertes. Muros de bandejas. Muros prefabricados.

Tema 9. Estabilidad de taludes.. Coeficientes de seguridad de un talud contra un deslizamiento paralelo a su superficie. Taludes en suelos sin cohesión. Taludes en suelos con cohesión. Ángulo del talud de un corte en un suelo cohesivo. Coeficientes de seguridad con cambio de nivel freático.

III. Cálculo de estructuras con sistemas informáticos.

Tema 10. Cálculo de estructuras de contención con diferentes programas informáticos.

Tema 11. Cálculo de estructuras de hormigón con sistemas informáticos.

3. Evaluación

La evaluación consistirá en un examen escrito en el que el alumno deberá responder a una serie de preguntas de teoría (25% de la nota final) y resolver diversos problemas (75% de la nota final) relativos a los temas desarrollados en el programa de la materia. En las preguntas de teoría predominarán las cuestiones cortas que no puedan responderse con una mera reproducción de las exposiciones realizadas durante las clases, sino que obliguen al alumno a razonar sobre la materia estudiada.

4. Bibliografía

ARQUERO,FRANCISCO. “Cálculo práctico del hormigón armado”. Editorial- CEAC 1980.

BERMEJO POLO,JUAN. “Formulario práctico de la construcción”. Editorial- Dossat

CALAVERA RUIZ,J.- GARCÍA DUTARI,L. “Cálculo de flechas en estructuras de hormigón armado”. Editorial-INTEMAC 1992.

CALAVERA RUIZ,J. “Muros de contección y muros de sótano”. Editorial-INTEMAC 1990

CROXTON,P.C.L.-MARTIN,L.H. “Problemas resueltos de estructuras.Volumen 1”. Editorial- Bellisco 1992

CROXTON,P.C.L.-MARTIN,L.H. “Problemas resueltos de estructuras.Volumen 2”.Editorial- Bellisco 1992

GARCÍA-BADELL, JOSÉ JAVIER. “Cálculo por computadora de estructuras de hormigón armado”. Editorial-M^cGraw-Hill 1994

GONZÁLEZ ALONSO,ANGEL. “Problemas resueltos de estruc­turas". Editorial.- Angel Gonzalez Alonso 1993

HERNANDEZ  IBAÑEZ,SANTIAGO. “Método de diseño óptimo de estructuras”. Editorial- Coleg. de Ing. de Caminos,Canales y Puertos de Aragón 1990

MONTOYA-MESEGUER-MORÁN. “Hormigón armado”. Editorial- G.Gili S.A.1999

M.O.P.T. “EHE”. Editorial-Ministerio de Obras Públicas y Transporte 1999

NASH,WILLIAM A. “Resistencia de materiales”. Editorial-M^cGraw-Hill 1991

ORTIZ BERROCAL,LUIS. “Resistencia de materiales”. Editorial. M^cGraw-Hill 1992

RODRIGUEZ AVIAL, FERNANDO. “Resistencia de materiales”. Volumen 1. Editorial.- Bellis­co1990

RODRIGUEZ AVIAL, FERNANDO. “Resistencia de materiales”. Volumen 2. Editorial.- Bellis­co1.990

RODRIGUEZ AVIAL,FERNANDO. “Problemas resueltos de resistencias de materiales”. Editorial .-Bellisco1989

VARIOS AUTORES. “Resistencia de materiales,Construcción metálica y hormigón armado”. Editorial-Universidad Politécnica de Madrid.E.T.S.I.Agrónomos 1992

VAZQUEZ, MANUEL. “Cálculo matricial de estructuras”. Editorial-Colegio de Ing. Técnicos de Obras Públicas de Madrid 1992

 

VOCABULARIO TÉCNICO 7.4

Arco

Forma geométrica muy utilizada a lo largo de la historia como solución arquitectónica. Permite trasmitir las cargas que soporta hacia los elementos que sustentan la estructura.

Acueducto

Construcción para la conducción de agua que permite salvar un desnivel.

Articulación

Unión de dos piezas de una máquina o instrumento.

Barra

Elemento de la estructura que está sometido a  esfuerzos de compresión.

Carga

Fuerzas causantes de los posibles movimientos y deformaciones de las estructuras 

Cemento

Materia  pulverulenta, que amasada con agua se endurece y sirve para unir cuerpos sólidos.

Cercha

Estructura  formada  por un conjunto de perfiles agrupados geométricamente formando una red de triángulos

Cimientos

Parte de las estructura, que está debajo de tierra y sobre el que se apoya toda la construcción.

Columna

Elemento resistente, normalmente cilíndrico y dispuesto en posición vertical, que soporta el peso de los elementos que se apoyan sobre el.

Compresión

Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo.

Cortadura

Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla

Deformación

Efecto causado por una fuerza al actuar sobre un cuerpo elástico. 

Escuadra

Pieza de hierro u otro metal,  con dos ramas en ángulo recto, con  que se aseguran las ensambladuras.

Estructura

Conjunto de elementos capaces de aguantar pesos y cargas sin romperse y sin a penas deformarse.

Fatiga

Disminución de resistencia de un material  que se encuentra sometido a la acción de tensiones variables.

Flecha 

Altura que desciende la fibra neutra de una pieza horizontal sometida a una carga transversal.

Flexión

Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo.

Forjado

Relleno con el que se hacen las separaciones de los pisos en un edificio. Entramado cuyos espacios intermedios se cubren con ladrillos.

Hilo

Alambre muy delgado que se extrae de algunos metales. De su agrupación se obtienen los cables.

Hormigón

Mezcla compuesta de piedras menudas y mortero de cemento y arena.

Hormigón armado

Estructura mixta  formada por hormigón ordinario y una serie de barras de hierro que hacen a la estructura resistente más resistente a la tracción. 

Luz

Distancia horizontal entre los apoyos de una viga o un arco.

Momento flector

En una sección transversal de una pieza sometida a flexión, suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas que actúan sobre la misma.

Pandeo

Fenómeno que aparece cuando se somete a compresión una pieza que tiene una gran longitud en relación a su sección.

Pasarela

Puente pequeño o provisional.

Perfil

Forma comercial en que se suele suministrar el acero u otros materiales.

Peso

 Fuerza de atracción gravitatoria ejercida por un astro sobre un cuerpo.

Pilar

Elemento resistente dispuesto en posición vertical, que soporta el peso de los elementos que se apoyan sobre el.

Puente

Estructura de madera, piedra, ladrillo, cemento, hierro u hormigón armado que se construye sobre ríos, torrentes, brazos de mar u otros sitios para poder pasarlos.

Remache

Clavija de hierro o de otro metal, que después de pasada por los taladros de las piezas que ha de asegurar se remacha para que no se salga

Resistencia

 Causa que se opone a la acción de una fuerza.

Rigidez

Propiedad de los cuerpos inflexibles, que no se pueden doblar o torcer

Sección

Dibujo o croquis que representa la vista de un cuerpo cualquiera si hubiese sido cortado por un plano determinado.

 Tensión

Fuerza que impide separarse unas de otras a las partes de un cuerpo cuando se encuentra en dicho estado.

Tensor

 Dispositivo que sirve para tensar.

Tirante

Son cables, normalmente constituidos por hilos de acero, que dan rigidez y permiten mejorar la resistencia de  la estructura.

Tracción

Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo.

Triángulo

Forma geométrica más estable, al no deformarse cuando actúan sobre ella fuerzas externas.

Torsión

Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo.

Viga

Elemento colocado normalmente en posición horizontal que soportan las carga de la estructura y la transmiten hacia los pilares.

Zapata

Estructura de hormigón armado en la que se apoya el pilar y cuya misión es la de distribuir la elevada carga del pilar sobre una superficie que sea lo más amplia posible.

 

Arco

Forma geométrica muy utilizada a lo largo de la historia como solución arquitectónica. Permite trasmitir las cargas que soporta hacia los elementos que sustentan la estructura.

Acueducto

Construcción para la conducción de agua que permite salvar un desnivel.

Articulación

Unión de dos piezas de una máquina o instrumento.

Barra

Elemento de la estructura que está sometido a  esfuerzos de compresión.

Carga

Fuerzas causantes de los posibles movimientos y deformaciones de las estructuras 

Cemento

Materia  pulverulenta, que amasada con agua se endurece y sirve para unir cuerpos sólidos.

Cercha

Estructura  formada  por un conjunto de perfiles agrupados geométricamente formando una red de triángulos

Cimientos

Parte de las estructura, que está debajo de tierra y sobre el que se apoya toda la construcción.

Columna

Elemento resistente, normalmente cilíndrico y dispuesto en posición vertical, que soporta el peso de los elementos que se apoyan sobre el.

Compresión

Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo.

Cortadura

Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla

Deformación

Efecto causado por una fuerza al actuar sobre un cuerpo elástico. 

Escuadra

Pieza de hierro u otro metal,  con dos ramas en ángulo recto, con  que se aseguran las ensambladuras.

Estructura

Conjunto de elementos capaces de aguantar pesos y cargas sin romperse y sin a penas deformarse.

Fatiga

Disminución de resistencia de un material  que se encuentra sometido a la acción de tensiones variables.

Flecha 

Altura que desciende la fibra neutra de una pieza horizontal sometida a una carga transversal.

Flexión

Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo.

Forjado

Relleno con el que se hacen las separaciones de los pisos en un edificio. Entramado cuyos espacios intermedios se cubren con ladrillos.

Hilo

Alambre muy delgado que se extrae de algunos metales. De su agrupación se obtienen los cables.

Hormigón

Mezcla compuesta de piedras menudas y mortero de cemento y arena.

Hormigón armado

Estructura mixta  formada por hormigón ordinario y una serie de barras de hierro que hacen a la estructura resistente más resistente a la tracción. 

Luz

Distancia horizontal entre los apoyos de una viga o un arco.

Momento flector

En una sección transversal de una pieza sometida a flexión, suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas que actúan sobre la misma.

Pandeo

Fenómeno que aparece cuando se somete a compresión una pieza que tiene una gran longitud en relación a su sección.

Pasarela

Puente pequeño o provisional.

Perfil

Forma comercial en que se suele suministrar el acero u otros materiales.

Peso

 Fuerza de atracción gravitatoria ejercida por un astro sobre un cuerpo.

Pilar

Elemento resistente dispuesto en posición vertical, que soporta el peso de los elementos que se apoyan sobre el.

Puente

Estructura de madera, piedra, ladrillo, cemento, hierro u hormigón armado que se construye sobre ríos, torrentes, brazos de mar u otros sitios para poder pasarlos.

Remache

Clavija de hierro o de otro metal, que después de pasada por los taladros de las piezas que ha de asegurar se remacha para que no se salga

Resistencia

 Causa que se opone a la acción de una fuerza.

Rigidez

Propiedad de los cuerpos inflexibles, que no se pueden doblar o torcer

Sección

Dibujo o croquis que representa la vista de un cuerpo cualquiera si hubiese sido cortado por un plano determinado.

 Tensión

Fuerza que impide separarse unas de otras a las partes de un cuerpo cuando se encuentra en dicho estado.

Tensor

 Dispositivo que sirve para tensar.

Tirante

Son cables, normalmente constituidos por hilos de acero, que dan rigidez y permiten mejorar la resistencia de  la estructura.

Tracción

Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo.

Triángulo

Forma geométrica más estable, al no deformarse cuando actúan sobre ella fuerzas externas.

Torsión

Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo.

Viga

Elemento colocado normalmente en posición horizontal que soportan las carga de la estructura y la transmiten hacia los pilares.

Zapata

Estructura de hormigón armado en la que se apoya el pilar y cuya misión es la de distribuir la elevada carga del pilar sobre una superficie que sea lo más amplia posible.