Calculo de Elementos de Máquinas I: Propiedades y pesos de aceros, Apuntes de Ingeniería Mecánica

¡Descarga Calculo de Elementos de Máquinas I: Propiedades y pesos de aceros y más Apuntes en PDF de Ingeniería Mecánica solo en Docsity! "AÑO DE LA UNIVERSALIZACION DE LA SALUD" ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA DATOS INFORMATIVOS: ▪ Facultad : Ingeniería ▪ Curso : Cálculo de Elementos de Máquinas I ▪ Área : Ciencia de la Ingeniería ▪ Carácter del curso : Obligatorio ▪ Ciclo de estudios : VII ▪ Código del curso 160038 ▪ Semestre Académico : 2021-II ▪ Docente responsable : Ing. Nelver J. Escalante Espinoza DATOS DEL ALUMNO: ▪ Apellidos y Nombres : Corpus Saldaña Marco Antonio ▪ Código :0201816011 Nvo. Chimbote, 21 de Diciembre del 2020 “Reconocimiento y pesaje de materiales siderúrgicos” Índice Introducción ................................................................................................................................... 3 OBJETIVOS................................................................................................................................... 4 Objetivo General ........................................................................................................................ 4 Objetivos Específicos ................................................................................................................. 4 MARCO TEORICO ....................................................................................................................... 5 CONCEPTOS BASICOS PARA CALCULAR LOS PESOS TEORICOS: ................................. 7 RESULTADOS Y DISCUSION .................................................................................................. 15 CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 16 RECOMENDACIONES .............................................................................................................. 17 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................... 18 ANEXO ........................................................................................................................................ 19 MARCO TEORICO Son productos siderúrgicos que se obtienen por la reducción de los óxidos de hierro en los altos hornos, en los que se introducen los minerales, combustibles, fundentes y aire. Es necesario recordar que un aumento de la cantidad de carbono en su composición representa cambios en su estructura, como aumento de la dureza y resistencia, y la disminución de sus propiedades de ductilidad, soldabilidad y de elongación. Dependiendo del contenido en carbono de la aleación de hierro encontramos tres tipos: ✓ Fundición: Son aleaciones hierro-carbono con contenidos de entre el 1.7 al 6.7% de carbono. ✓ Hierros: reciben este nombre los aceros extra suaves con 0.05 a 0.15% de carbono. ✓ Aceros: son aleaciones con menos del 2% de carbono. De carácter maleable, templan bien debido a que su contenido de carbono supera el 0,25%. Al aumentar el porcentaje de carbono, mejoran ciertas propiedades como la resistencia a la tracción, límite elástico y dureza. Sin embargo, disminuye la ductilidad, resiliencia y alargamiento de rotura. Características: • Resistencia: El acero estructural es un material que puede soportar grandes esfuerzos y dar mayor seguridad a las estructuras sobre todo para aquellas que son propensas a sufrir esfuerzos por sobrecarga o cambios climáticos extremos como sismos, huracanes y vientos fuertes. • Ductilidad: Este tipo de acero puede sufrir deformaciones sin romperse, sin embargo, el hecho de que el acero estructural sea dúctil no significa que la estructura fabricada con esté lo sea también. • Soldadura: El acero estructural tiene la ventaja de poder hacer uniones o conexiones mediante la soldadura. • Tenacidad: Este tipo de acero tiene resistencia a ser doblado, roto o molido. • Corrosión: La resistencia a la corrosión puede variar dependiendo de las condiciones climáticas donde esté situada la estructura. Norma: Dada la gran variedad de aceros existentes, y de fabricantes, ha originado el surgir de una gran cantidad de normativa y reglamentación que varía de un país a otro. En España, la clasificación de los aceros está regulado por la norma UNE-EN 10020:2001, que sustituye a la anterior norma UNE-36010, mientras que específicamente para los aceros estructurales éstos se designan conforme a las normas europeas EN 10025-2: 2004 y EN 10025-4: 2004. No obstante, existen otras normas reguladoras del acero, con gran aplicación internacional, como las americanas AISI (American Iron and Steel Institute) y ASTM (American Society for Testing and Materials), las normas alemanas DIN, o la ISO 3506. Figura 1. Normas establecidas. Propiedades mecánicas: Peso específico (δ): 7850 𝐾𝑔/𝑚3 Módulo de Elasticidad Longitudinal (E): 2.1 𝑥106𝐾𝑔/𝑐𝑚2 Coeficiente de Poisson (μ): 0.3 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝐸𝑙á𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 Coeficiente de Poisson (μ): 0.5 𝑅𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑃𝑙á𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜 Coeficiente de Dilatación Térmica (α): 11.7 × 10−6/ °𝐶 Tensión de Cedencia o Fluencia: 𝐹𝑦 Tensión de Agotamiento o Rotura: 𝐹𝑢 Límite de Proporcionalidad: 𝑓𝑝𝑟 Composición Química: Para efectos de garantizar ciertas características de calidad (como la soldabilidad, la tenacidad, y otras), la norma ASTM establece valores máximos permisibles para ciertos elementos: ✓ Carbono ✓ Manganeso ✓ Fósforo ✓ Azufre ✓ Silicio ✓ Cobre ✓ Níquel ✓ Cromo Figura 2. Composición Química del acero. CONCEPTOS BASICOS PARA CALCULAR LOS PESOS TEORICOS: Para barras rectangulares: Para tubos redondos: Para tubos rectangulares: Calcula el peso teórico con la siguiente formula: 𝑊 = 𝑏 × ℎ × 𝐿 × 𝛾 Donde: 𝛾: Peso específico ( 𝐾𝑔 𝑚3) Calcula el peso teórico con la siguiente formula: 𝑊 = 𝜋(𝐷𝑒 2 − (𝐷𝑒 − 2𝑒)2) × 𝐿 × 𝛾 4 Donde: 𝛾: Peso específico ( 𝐾𝑔 𝑚3) Calcula el peso teórico con la siguiente formula: 𝑊 = 2𝑒(𝐿𝑎𝑑𝑜 𝐴 + 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝐵 − 2𝑒) × 𝐿 × 𝛾 Donde: 𝛾: Peso específico ( 𝐾𝑔 𝑚3) 𝑊𝑛𝑜𝑚 𝑛𝑎𝑙 = 3.1 𝑘𝑔 𝑚 Como tenemos 𝐿 = 0.10384 𝑚 : 𝑤𝑛𝑜𝑚 𝑛𝑎𝑙 = 3.1 𝑘𝑔 𝑚 × 0.10384 𝑚 𝑤𝑛𝑜𝑚 𝑛𝑎𝑙 = 0.3219 𝑘𝑔 Peso real: 𝑤𝑟𝑒𝑎𝑙 = 0.269 𝑘𝑔 b. Tubo rectangular acero galvanizado ASTM A-500 Figura 5. Tubo rectangular acero galvanizado ASTM A-500 Medidas: Tabla 2. Medida del tubo de sección rectangular de acero galvanizado. 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝐴 = 25.34 𝑚𝑚 = 0.0253𝑚 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝐵 = 51.04𝑚𝑚 = 0.0501 𝑚 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 = 1.502 𝑚𝑚 = 0.0015𝑚 𝐿 = 149.82 𝑚𝑚 = 0.14982 𝑚 𝛾 = 7860 𝑘𝑔 𝑚3 a 20ºC Cálculo del peso teórico con la siguiente formula: 𝑊𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑐𝑜 = 2𝑒(𝐿𝑎𝑑𝑜 𝐴 + 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝐵 − 2𝑒) × 𝐿 × 𝛾 𝑊𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑐𝑜 = 2(1.502)(25.34 + 51.04 − 2(1.502)) × 149.82 × 7860 109 𝑊𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑐𝑜 = 0.2596𝑘𝑔 Comparamos el peso teórico con el peso nominal Figura 6. Pesos nominales en kg/m de tubería rectangular galvanizado Como tenemos 𝐿 = 0.14982 𝑚 : 𝑤𝑛𝑜𝑚 𝑛𝑎𝑙 = 1.65 𝑘𝑔 𝑚 × 0.14982 𝑚 𝑤𝑛𝑜𝑚 𝑛𝑎𝑙 = 0.2472 𝑘𝑔 N° Lado A (mm) Lado B (mm) Espesor (mm) L (mm) 1 25.5 51 1.48 150 2 25.4 50.8 1.51 149.6 3 25.1 51.4 1.5 150.2 4 24.9 50.3 1.53 148.9 5 25.8 51.7 1.49 150.4 TUBO RECTANGULAR GALVANIZADO ASTM A-500 25.34 51.04 1.502 149.82Promedio (x) Peso real: 𝑤𝑟𝑒𝑎𝑙 = 0.189 𝑘𝑔 c. Tubo cuadrado acero galvanizado ASTM A-500 Figura 7. Tubo cuadrangular acero galvanizado ASTM A-500 Medidas: Tabla 3. Medida del tubo de sección cuadrada de acero galvanizado. 𝐿𝑎𝑑𝑜 𝐴 = 25.48 𝑚𝑚 = 0.0255𝑚 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 = 1.684 𝑚𝑚 = 0.0017𝑚 𝐿 = 146.56 𝑚𝑚 = 0.14656 𝑚 𝛾 = 7860 𝑘𝑔 𝑚3 a 20ºC Cálculo del peso teórico con la siguiente formula: 𝑊𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑐𝑜 = 4𝑒(𝐿𝑎𝑑𝑜 𝐴 − 𝑒) × 𝐿 × 𝛾 𝑊𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑐𝑜 = 4(1.684)(25.48 − 1.684) × 149.82 × 7860 109 𝑊𝑡𝑒𝑜𝑟 𝑐𝑜 = 0.1846𝑘𝑔 N° Lado A (mm) Espesor (mm) L (mm) 1 25.5 1.78 146 2 25.4 1.8 147 3 25.5 1.52 146.5 4 25.6 1.6 145.8 5 25.4 1.72 147.5 Promedio (x) 25.48 1.684 146.56 TUBO CUADRADO GALVANIZADO ASTM A-500 RESULTADOS Y DISCUSION Tabla 5. “Resultados de los pesos teóricos por datos, catalogo y real “ ´ Como se puede mostrar en la siguiente tabla, se puede apreciar que los resultados de los pesos tanto teórico como por catálogo están relacionadas, mostrando así resultados semejantes, en cambio, para el peso real, diferencia en el pesaje, esto ocurre porque se tiene en cuenta el porcentaje de error al momento de medir la pieza, lo que resulta un valor distinto a los ya mencionados. Así mismo, los cálculos empleados en clase fueron de gran importancia para poder hallar los pesos de las piezas. N° PIEZA Peso teorico por datos Peso teorico por catálogo Peso real 1 tubo circular acero inoxidable AISI-304 0.3252kg 0.3219kg 0.269kg 1 tubo rectangular galvanizado ASTM A-500 0.2596kg 0.2472kg 0.189kg 1 tubo cuadrado galvanizado ASTM A-500 0.1846kg 0.1555kg 0.124kg 1 barra de acero ASTM A-36 0.1823kg 0.1702kg 0.167kg CONCLUSIONES ➢ Gracias a las tablas dadas por los catálogos, pudimos aprender más sobre las composiciones tanto físicas como químicas del acero, ya sea galvanizado o inoxidable ➢ Mediante las normas establecidas, se pudo conocer los tipos de aceros que existen como piezas fundamentales para las construcciones de grandes estructuras. ➢ El uso de estos tipos de aceros es fundamental para las grandes construcciones que se realizan a diario y saber la importancia que tiene cada uno. RECOMENDACIONES • Tener criterio para elegir los catálogos. • Estar precavidos con las mediciones para evitar las ineficiencias en la práctica. • Cada información detallada acerca de cualquier material, siempre anotarla y tenerla en cuenta para facilitar el cálculo pedido. Figura 4. Pesos nominales en kg/m de tubería redonda inoxidable. Figura 5. Tubo rectangular acero galvanizado ASTM A-500 Figura 6. Pesos nominales en kg/m de tubería rectangular galvanizado Figura 7. Tubo cuadrangular acero galvanizado ASTM A-500 Figura 8. Pesos nominales en kg/m de tubería cuadrada galvanizado Figura 9. Tubo cuadrangular acero galvanizado ASTM A-500 Figura 10. Pesos nominales en kg/m de barra cuadrada 103.84 ITEM CANTIDAD EMPRESA: LISTA DE MATERIALES DESCRIPCIÓN mio 6 01 IONSITUD, máx 6 30 120 315 UNIVERSIDAD NACIONAL DELSANTA | TOLERANCIA 4, 49) 403 204 ; CUASEDE ESCUELA PROFESIONAL : RUEDA 1 A VALOR DE INGENIERÍA MECÁNICA RUGOSIDAD (MICRAS ESCALA: REVISADO: NOMBRE: 5 4 3 MATERIAL 315 1000 2000 4000 8000 12000 TAMAÑO DE FORMARTO: 1000 2000 4000 8000 12000 15000 105 +06 107 +08 209 *10 NI2 NITNIO| N9 NS N7 M6 NS NA NS NZ NI y: 50/25 125 6332 16 08/04 02 0. .05 025 PESO(KG) FECHA: NUMERO DE PLANO A