Tratamientos Superficiales sobre Aceros

Los tratamientos superficiales son procesos que modifican la superficie de los materiales para mejorar sus propiedades. En el caso de los aceros, se busca principalmente aumentar la dureza y la resistencia al desgaste.

• Normalizado: Tratamiento similar al recocido, pero el enfriamiento se realiza al aire.
• Cementación: Se agrega carbono en forma sólida o gaseosa por contacto con la superficie caliente. El endurecimiento depende del tiempo de exposición.
• Nitruración: Las piezas a tratar son colocadas en una atmósfera de nitrógeno en una caja hermética y calentada. En la superficie se forma nitruro de hierro, que es extremadamente duro.
• Cianuración: Proceso por el cual las piezas absorben carbono y nitrógeno procedente de un baño de cianuro sódico.
• Carbonitruración: Proceso combinado de cementación y nitruración.
• Flameado: Similar al temple, pero en una capa superficial, en el cual la zona a tratar se calienta a llama.
• Temple por inducción: Igual al temple por flama, pero el calentamiento se produce por inducción de corriente alterna de alta frecuencia.
• Endurecimiento por deformación en frío: Se consigue al deformar plásticamente a través de un proceso de estirado o laminado en frío. Aumenta la dureza, pero disminuye la ductilidad.

Ventajas de la Zapata Primaria en Sistemas de Frenado

En un sistema de frenado, una zapata primaria puede autobloquearse y necesita menos esfuerzo para el frenado. Se pueden usar dos zapatas primarias, una a continuación de la otra, para aumentar la eficacia del frenado.

Aleaciones de Cobre en la Construcción de Máquinas

El cobre es un metal muy dúctil que permite obtener chapas e hilos. Su principal uso es como conductor de calor y electricidad. En la construcción de máquinas se usan dos de sus aleaciones más importantes: latón y bronce.

• Latón: Aleación de cobre y zinc.
• Bronce: Aleación de cobre y estaño.

Las principales aplicaciones de estas aleaciones son en piezas fundidas y forjadas, así como en cojinetes.

Tipos de Bronce

• Bronce al silicio
• Bronce al berilio
• Bronce fosforoso
• Bronce de aluminio
• Bronce al plomo
• Bronce sinterizado

Solicitación de Aplastamiento en Cables

El aplastamiento en cables se produce cuando estos se apoyan en las gargantas de las poleas y tambores, desplazándose los alambres de sus posiciones, lo que debilita el cable. Los cables de alambre grueso resisten mejor el aplastamiento que los finos. Los de 6 cordones son más aptos que los de 8. Los de alma metálica resisten mejor que los de alma textil. Los cordoneados de igual paso son más adecuados que los cordones corrientes.

Características de Cables Idóneos para Resistir Aplastamiento

• Alambres gruesos
• 6 cordones
• Alma metálica
• Cordoneado de igual paso

Cálculo de un Rodamiento de Bolas Bajo Carga Dinámica

Para calcular un rodamiento de bolas bajo carga dinámica, se siguen los siguientes pasos:

1. Determinar la vida útil necesaria en función de la aplicación.
2. Escoger un rodamiento considerando el tipo de carga a soportar y las limitaciones del problema.
3. Utilizar la ecuación de vida útil del rodamiento.
4. De las tablas de rodamientos, extraer la carga dinámica C.
5. Calcular la carga equivalente P a partir de la siguiente fórmula, teniendo en cuenta si los rodamientos son individuales o en pareja (tándem, frente a frente o espalda con espalda):

P = XFr + YFa

Donde:

• Fr: Fuerza radial
• Fa: Fuerza axial
• X, Y: Factores de carga radial y axial, respectivamente.
• Y1, Y2: Factores de carga axial para rodamientos en pareja.
• e: Factor que determina el juego normal del rodamiento.

Selección de un Cable: Proceso y Comprobaciones

El cálculo del esfuerzo que ha de soportar un cable durante su trabajo es complejo. Además de considerar la carga útil, la tara, el peso propio del cable y las fuerzas inerciales, habría que tener en cuenta el rozamiento y el trabajo a flexión, tensión y cortadura, que son muy difíciles de determinar. Por eso, se compensa aumentando el coeficiente de seguridad.

Proceso de Selección

1. Calcular los esfuerzos de tracción máxima que sufrirá el cable.
2. Elegir el coeficiente de seguridad.
3. Multiplicar el coeficiente de seguridad por el esfuerzo de tracción.
4. Escoger el tipo de cable apropiado.
5. Buscar en la tabla del cable, en la columna de resistencia a la tracción, la carga igual o superior y el diámetro del cable.
6. Calcular la relación entre el diámetro de la polea y el diámetro del alambre.
7. Comprobar que su valor no sea inferior al mínimo establecido.

Lubricación de Cadenas: Métodos y Consideraciones

No se debe usar grasa como sistema de lubricación de cadenas porque ésta no penetra bien en los intersticios.

Métodos de Lubricación

• Engrase periódico con pincel: Para velocidades inferiores a 90 m/min.
• Lubricación continua por goteo: Hasta 400 m/min.
• Engrase en baño de aceite: Hasta 700 m/min (solo se sumerge la mitad del eslabón para evitar batimiento).
• Lubricación por bomba de aceite sobre el ramal conducido: Para velocidades superiores a 700 m/min.
• Lubricación por niebla de aceite: En casos especiales.

Inutilización de un Tornillo en una Unión Atornillada

Sí, un tornillo puede inutilizarse antes de que se abra la unión. Esto ocurre cuando la fuerza que abre la unión (Fo) se iguala a la fuerza sobre el tornillo (Fb). En este punto, la unión puede fallar sin que se separe completamente.

Tras dejar de aplicar una fuerza externa que ha llegado a inutilizar un tornillo, la unión permanecerá cerrada, pero el tornillo habrá sufrido una deformación permanente y su capacidad de carga se verá reducida.

Fo = Fb

Donde:

• Fo: Fuerza que abre la unión
• Fb: Fuerza sobre el tornillo
• Fi: Fuerza inicial de apriete
• Fm: Fuerza sobre la unión

Concepto de Dureza y Tipos

La dureza es la resistencia que ofrece un material a ser penetrado por otro. Existen varios métodos para medir la dureza:

• Ensayo Brinell: Una bola de acero endurecido de 10 mm de diámetro se comprime contra el material con una fuerza determinada según el material.
• Ensayo Vickers: Se utiliza una pirámide de diamante que deja una huella. La dureza se calcula como la carga aplicada dividida por la superficie de la huella.
• Ensayo Rockwell: Mide la profundidad de penetración de un indentador en la pieza. Utiliza dos tipos de indentadores: cono de diamante y bola de acero.

Efecto Cadena en Transmisiones

El efecto cadena se produce cuando la cadena se adapta a la rueda formando un polígono, lo que provoca pequeñas fluctuaciones en el diámetro eficaz y, por lo tanto, una relación de transmisión no constante. Cuantos más dientes tenga la rueda dentada, menor será dicho efecto.

Criterios para la Elección de Rodamientos

1. Espacio disponible
2. Cargas: Magnitud, tipo (radial, axial, combinada) y momentos
3. Precisión
4. Funcionamiento silencioso
5. Rigidez
6. Velocidad de funcionamiento
7. Desplazamiento axial
8. Desalineamiento
9. Montaje y desmontaje

Comparación entre la Teoría del Esfuerzo Cortante Máximo (TECM) y la Teoría de la Energía de Distorsión Máxima (TEDM)

• TECM (Tresca): Establece que una pieza falla cuando el esfuerzo cortante máximo en un punto iguala o supera al esfuerzo cortante máximo de una probeta del mismo material ensayada a tracción en un laboratorio.
• TEDM (Von Mises): Establece que una pieza falla cuando la energía de distorsión por unidad de volumen en un punto iguala o supera a la energía de distorsión por unidad de volumen de una probeta del mismo material ensayada a tracción en un laboratorio.

Rigidez en Uniones Atornilladas

Es aconsejable que la rigidez de las placas sea mayor que la del perno para que la distribución de fuerzas sea más uniforme. Para aumentar la rigidez, se usan arandelas, que aumentan el área de distribución de cargas, y se aumenta el espesor de la placa.

Montaje y Tensado de Correas en Transmisiones

1. Verificar la alineación de las poleas.
2. Comprobar que los flancos de las poleas estén limpios.
3. Accionando el tensor, reducir la distancia entre ejes y montar las correas, evitando el empleo de palancas.
4. Tensar la correa.
5. Comprobar la tensión de montaje:
   1. Medir el tramo libre T.
   2. A la mitad de T, aplicar una fuerza capaz de provocar una flecha de 1,5 mm por cada 100 mm de T.
   3. Comprobar el valor de la fuerza aplicada F con los valores recomendados F’ y F».
   4. Si F < F’, tensar la correa.
   5. Si F > F», aflojar la correa.
6. Controlar la tensión durante las primeras 24 horas de funcionamiento.

Recomendaciones sobre Soldaduras

1. Evitar entallas por falta de penetración.
2. No situar soldaduras en los cambios de flujo de tensiones.
3. Evitar el cruce de soldaduras.
4. Prever la accesibilidad del cordón.
5. Evitar que la raíz del cordón trabaje a tracción pura.
6. Trabajar con materiales semiacabados.
7. No realizar trabajos previos a la soldadura que puedan afectar negativamente a la calidad de la unión.

Diferencias entre Materiales Dúctiles y Frágiles

La ductilidad es la propiedad de un material que le permite ser deformado plásticamente sin fracturarse. Se puede cuantificar mediante el porcentaje de alargamiento. Si el porcentaje de alargamiento es mayor al 5%, se considera que el material es dúctil; de lo contrario, se considera frágil.

Ventajas e Inconvenientes de un Sistema de Transmisión Flexible Correa-Polea

Ventajas

• Funcionamiento silencioso.
• Capacidad de amortiguar vibraciones.
• Disposición sencilla.
• Mantenimiento sencillo (sin lubricación).

Inconvenientes

• Mayor volumen de funcionamiento.
• Existe deslizamiento entre correa y polea.
• La relación de transmisión no es constante.
• No se puede usar a temperaturas elevadas.

Ventajas e Inconvenientes de un Sistema de Transmisión Flexible Cadena-Rueda

Ventajas

• Permite transmitir potencia a una distancia considerable entre ejes.
• Rendimiento alto, alrededor del 98%.
• No existe carga previa, por lo que la carga sobre los ejes es menor que en las correas.
• Posibilidad de transmitir rotación a varios ejes con una sola cadena.

Inconvenientes

• Coste relativamente elevado.
• Montaje y mantenimiento minuciosos.
• Las cadenas producen oscilaciones, sobre todo en trabajos donde se originan golpes, dando lugar a una marcha irregular.

Propiedades de los Materiales para Cojinetes

• Compatibilidad con el eje para evitar el gripado.
• Buena conductividad térmica.
• Buena resistencia a la presión.
• Coeficiente de dilatación similar al del eje y el alojamiento.
• Resistencia a la corrosión.
• Material deformable para adaptarse a las irregularidades del eje.