jueves, 7 de mayo de 2020

Asignatura: Máquinas Térmicas

Curso: 6° año Mecánica

Profesor: Roberto Ariel Lauritto

Actividades

1) Ver el siguiente video https://www.youtube.com/watch?v=St8tvRdvghk y tomar nota de los conceptos mas relevantes

2) Leer el material que se presenta a continuación.

3) Realizar un breve resumen

EL CALOR Y LA TEMPERATURA

1.- La energía térmica

La energía térmica es la energía cinética (relacionada con el movimiento) media de un conjunto muy grande de átomos o moléculas. Esta energía cinética media depende de la temperatura, que se relaciona con el movimiento de las partículas (átomos y moléculas) que constituyen las sustancias.


Ejemplo de trayectoria caótica seguida por una molécula de una sustancia gaseosa.

2.- La temperatura

La temperatura es la medida de la energía térmica de una sustancia. Se mide con un termómetro. Las escalas más empleadas para medir esta magnitud son la Escala Celsius (o centígrada) y la Escala Kelvin. 1ºC es lo mismo que 1 K, la única diferencia es que el 0 en la escala Kelvin está a - 273 ºC.

En la escala Celsius se asigna el valor 0 (0 ºC) a la temperatura de congelación del agua y el valor 100 (100 ºC) a la temperatura de ebullición del agua. El intervalo entre estas dos temperaturas se divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales corresponde a 1 grado.

En la escala Kelvin se asignó el 0 a aquella temperatura a la cual las partículas no se mueven (temperatura más baja posible). Esta temperatura equivale a -273 ºC de la escala Celsius.

Para convertir ambas temperaturas, tenemos que tener en cuenta que:

T (K) = t(ºC) + 273

Calor y temperatura

Temperatura

- Calor y equilibrio térmico

Cuando dos cuerpos a distintas temperaturas se ponen en contacto, terminan igualando sus temperaturas. Entonces se dice que se ha alcanzado el equilibrio térmico.

Cuando dos sistemas entran en contacto, las partículas con mayor energía cinética transfieren, mediante choques, parte de su energía a las restantes partículas, de manera que al final la energía cinética media de todo el conjunto es la misma.

Cuando dos sistemas en desequilibrio térmico entran en contacto, el de mayor temperatura transfiere energía térmica al de menor temperatura hasta conseguir el equilibrio térmico.

El calor es la transferencia de energía desde un cuerpo que se encuentra a mayor temperatura hasta otro de menor temperatura. Cuando ambos cuerpos igualan sus temperaturas se detiene la transmisión de energía.

El calor

El calor siempre se transfiere desde el cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura, independientemente de sus tamaños relativos.

Unidades de medida del calor

El calor se mide en unidades de energía. Por tanto, en el Sistema Internacional su unidad es el julio (J). Sin embargo, la unidad tradicional para medir el calor es la caloria (cal). La equivalencia es:

1 cal = 4,184 J ó 1 J = 0,24 cal

- ¿Cómo se transfiere o transmite el calor?

La transmisión de calor siempre ocurre desde el cuerpo más caliente al más frío. Se puede dar por tres mecanismos: Conducción, convección y radiación.

- Conducción

El proceso por el que se transmite calor de un punto a otro de un sólido se llama Conducción.

En la conducción se transmite energía térmica, pero no materia. Los átomos del extremo que se calienta, empiezan a moverse más rápido y chocan con los átomos vecinos transmitiendo la energía térmica.

Las sustancias tienen distinta conductividad térmica, existiendo materiales conductores térmicos y aislantes térmicos.

Conductores térmicos: Son aquéllas sustancias que transmiten rápidamente la energía térmica de un punto a otro. Por ejemplo, los metales.

Aislantes térmicos: Son aquéllas sustancias que transmiten lentamente la energía térmica de un punto a otro. Ejemplos: Vidrio, hielo, ladrillo rojo, madera, corcho, etc. Suelen ser materiales porosos o fibrosos que contienen aire en su interior.

Conducción térmica


Los gases son muy malos conductores del calor; por eso, el aire contenido entre las dos hojas de las ventanas con doble acristalamiento constituye un método muy eficaz para reducir las pérdidas de calor a través de ellas.		El hielo es un buen aislante térmico. La temperatura que se alcanza en el interior del iglú se mantiene bastante estable.

Convección

La convección es el proceso por el que se transfiere energía térmica de un punto a otro de un fluido (líquido o gas) por el movimiento del propio fluido.

Al calentar, por ejemplo, agua en un recipiente, la parte del fondo se calienta antes, se hace menos densa y sube, bajando el agua de la superficie que está más fría y así se genera un proceso cíclico.

En la convección se transmite energía térmica mediante el transporte de materia.

Radiación

La radiación es el proceso por el que los cuerpos emiten energía que puede propagarse por el vacío.

La energía que los cuerpos emiten por este proceso se llama Energía radiante. Por ejemplo, la Tierra recibe energía radiante procedente del Sol, gracias a la cual la temperatura del planeta resulta idónea para la vida.

Todos los cuerpos radian energía en función de su temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la energía de la radiación que emiten.

Las radiaciones se clasifican, de menor a mayor energía en:

Las radiaciones de alta frecuencia son las que tienen más energía (rayos gamma, rayos X, ultravioleta).

Todos los cuerpos absorben radiación, pero también reflejan parte de ella. Los cuerpos que absorben las radiaciones, pero reflejan muy pocas, se perciben como oscuros o negros (si no reflejan ninguna). Por el contrario, los cuerpos que reflejan las radiaciones y absorben muy pocas, se perciben como claros o blancos (si las reflejan todas).

Asignatura: Elementos de Máquinas I

Curso: 6° año Mecánica

Profesor: Roberto Ariel Lauritto

Actividades

1) Realizar el Práctico N° 1 en las carpetas. Copiar la teoría, realizar lo gráficos y resolver los ejercicios

Practico nº 1

Elementos de transmisión de potencia:

Los elementos de una maquina se puede dividir en dos grandes grupos:

-Elementos activo: son aquellos que ejecutan un trabajo útil, como son las transmisiones.

-Elementos pasivos: son aquellos que soportan o sujetan los elementos activos.

Dentro de los elementos activos podemos encontrar los elementos de transmisión flexibles, como son las correas, cadenas y ejes flexibles.

Transmisión por correas y poleas:

Existen varios tipos de correas y poleas, las más frecuentemente utilizadas en máquinas agrícolas son del tipo plana, trapezoidales (en V), hexagonales y de sincronización. En el caso de las trapezoidales pueden ser dentadas o lisas, simples o múltiples.

Este método de transmisión se utiliza cuando es necesario conectar árboles alineados y separados a cierta distancia

El mecanismo consiste en una correa sin fin de material flexible acoplada a dos o más poleas. El principio de transmisión se desata al friccionar las correas flexibles contra la superficie lisa de las poleas, estas superficies se deslizan una sobre la otra provocar un patinamiento (excepto en las correas de sincronización), por lo tanto las velocidades entre las poleas no se respeta con exactitud, por lo que no es un mecanismo de precisión en la transmisión.

Figura 1: Tipos de correas.

En todo mecanismo de transmisión mecánico siempre existe un árbol motriz (encargado de transmitir el movimiento) y un árbol movido (encargado de recibir el movimiento) y si no existiese patinamiento entre correa y poleas, la velocidad tangencial de las poleas motriz y movida serán iguales.

Ejemplo:

Si el diámetro de la polea motriz es 20 cm. y el de la polea movida es de 10 cm.

a) ¿Cuál será la relación de transmisión del mecanismo?

b) Si la velocidad tangencial de la polea motora o motriz es de 15 m/s ¿Cuál será la velocidad de rotación de la polea movida?

a) RT = (nm/nM) = (rM /rm) = (20/10) = 2

b) vtM = (2 * rM * nM)/60 = 15 m/s.

nM = (vtM * 60) / (2 * rM) = (15 m/s * 60) / (2 * 0,10 m) = 1432 RPM.

Como:

RT = (nm/nM) = (rM /rm) = (20/10) = 2

nm = RT * nM = 2 * 1432 = 2864 RPM

Supongamos que la polea de diámetro más reducido patina un 10 % (generalmente patinan un 10-15 %) la RT seria la siguiente:

Si la polea patina un 10%, significa que la polea movida gira un 10% menos que la forma teórica.

RT = (nm/nM) = 2577.6/1432 = 1.8

Poleas y correas planas

Las poleas planas están constituidas por una superficie plana, sobre la cual se apoya la correa. El ancho de la llanta siempre debe ser superior al de la correa.

Las correas planas tienen una sección rectangular y los materiales utilizados últimamente para su construcción son tela y goma. La correa consiste en el material textil recubierto de goma, de esta forma el tejido es responsable de resistir la tensión y la goma de proporcionar frotamiento y proteger al tejido

Correas y poleas trapezoidales

Las correas trapezoidales, son complejas en su construcción, debido a que son varios los materiales que intervienen, dentro de una correa trapezoidal, podemos encontrar las cuerdas o “telas” que son las lo que soporta la fuerza de tracción de la correa, estas consisten en cordones de algodón o rayón, a veces reforzados por hilos metálicos o de nylon, ubicados a la altura de la fibra neutra. El núcleo de caucho que se caracteriza por ser flexible y poderse comprimir. También encontramos un recubrimiento, que es para tener mayor adición a la polea y disminuir el patinamiento y el desgaste prematuro. También tiene un soporte de caucho que es el que protege a las cuerdas. (figura4)

Figura 3

Las correas para uso industrial, se fabrican en las secciones normalizadas que se indican a continuación:

Figura 4: Diferentes tipos de secciones de correa trapezoidales.

Debido a que las dimensiones de las acanaladuras y los diámetros de las poleas se hallan normalizados, para cada tipo

de correa existe un diámetro mínimo de polea (ver cuadro 1).

Asignatura: CNC, CAD Y CAM

Curso: 6° año Mecánica

Profesor: Roberto Ariel Lauritto

Actividades

1) Ver el vídeo de Trabajos básicos en el mecanizado por arranque de viruta https://www.youtube.com/watch?v=JtH8Qd17FW0&feature=youtu.be

2) Leer el texto

3) Realizar un resúmen, incluir en el mismo la tabla de las fórmulas que se encuentran al final del texto

Mecanizado por arranque de viruta. Parámetros de corte.

Es muy importante configurar bien el avance y las revoluciones de nuestra fresa para cada situación. Al final vemos que tan solo tenemos que configurar bien estas dos cosas, pero para hacerlo bien, entran en juego muchisimas mas cosas que vamos a ver en esta página.

Velocidad de corte

La velocidad de corte es la velocidad a la que se corta una viruta cuando mecanizamos (con fresadora, torno o cualquier otro proceso de arranque de viruta)

Esta velocidad es la que tiene la fresa en su punto de contacto con el material, o lo que es lo mismo, la velocidad tangencial de la fresa en su máximo diámetro.

Este valor no se calcula, viene determinado por tablas, que pueden ser generales o pueden proporcionarlas los fabricantes de nuestra herramienta de corte. Si encontramos tablas expresadas en SFM (surface feet minute) y vamos a trabajar en sistema métrico, tenemos que dividir este valor por 3,3, para pasarlo a Metros por Minuto (m/min)

Varía en función de los materiales que entren en juego en el corte, tanto el material de la herramienta, como el del material.

En fresas, lo más común es tener fresas de acero rápido o HSS y fresas de carburo de tungsteno.

Las fresas de carburo de tungsteno son más duraderas y tienen una velocidad de corte de 100m/min en acero y 300m/min en aluminio. También son más quebradizas por lo que pueden romperse con mayor facilidad si no se aplican bien las velocidades de corte y avance del mecanizado.

Las fresas HSS son las más económicas y tienen una velocidad de corte de aproximadamente la mitad que las de carburo de tungsteno, pero lo ideal es consultar las tablas para hacerlo correctamente.

Diámetro y revoluciones por minuto

Lo próximo a explicar y tratar es el diámetro de la fresa (o tocho de mecanizado si estamos en un torno) y las RPM de la fresa o pieza del torno.

Quiero explicar estas cosas a la vez por que una tiene que ver con la otra.

Lo primero a saber es la velocidad de corte, una vez que la sabemos, hay que aplicar una fórmula para saber a cuantas RPM tenemos que hacer girar la fresa para conseguir esa velocidad en el labio de la fresa.

Vamos a tomar como ejemplo una velocidad de corte de 25m/min (es la velocidad de corte para acero no aleado con fresa de HSS)

La fórmula de la velocidad de corte es: Vc= (Pi x D x N) / 1000. donde Vc es velocidad de corte, pi es pi (3,14), D es el diámetro de la herramienta, N es el número de RPM y 1000 es una constante, es siempre 1000.

Pero hemos dicho que esta velocidad nos viene impuesta por las tablas, por lo que casi nunca uso esta fórmula, en su lugar, la primera fórmula que utilizo es la de obtener las RPM de la fresa (que resulta de despejar el valor de N de la fórmula anterior), vamos a verlo:

-Revoluciones de la fresa:

n = (VC x 1000) / (3,14 x D) donde VC es la velocidad de corte, 1000 es una constante, siempre es 1000, 3,14 es Pi, y D es el diámetro de la fresa

Para un ejemplo con fresa de 10mm de diámetro y velocidad de corte de 25m/min quedaría asi:

n = (25 x 1000) / (3,14 x 10) = 25.000/31,4 = 796 rev/min. que podemos perfectamente redondear a 800RPM

Avance por diente, número de dientes, avance por revolución y avance de mecanizado

Las siguientes cosas a calcular son estas 4, vamos a explicarlas antes de ponerlas en común entre sí.

-El avance por diente (Fz), es lo que la fresa avanza por cada vez que un filo de corte de la fresa, arranca una viruta. Normalmente es un valor que puede ir desde 0,025mm hasta 0,3mm y es un dato que, al igual que la velocidad de corte, nos viene impuesto por tablas, en esta ocasión las tablas no son tan generales, debemos buscar este dato en las tablas del fabricante de la herramienta de corte. (Aunque casi siempre, se cumple que son parecidos, y podemos acabar por aprendernos unos valores generales)

Un truco si no tenemos dichas tablas, es buscar fresas equivalentes de otros fabricantes, para el mismo trabajo, del mismo material, del mismo diámetro, del mismo número de labios. Esto nos dará una idea del valor Fz o avance por diente.

-El número de dientes (Z) es fácil, es el número de dientes que tiene la fresa, y es crucial como ahora veremos, para calcular la velocidad de avance de la máquina.

Por lo general, a materiales más blandos, menor número de dientes, para poder evacuar mejor las virutas (y por que los materiales más blandos producen virutas mas gordas, al tener un valor de Fz por lo general mayor)

-El avance por revolución, es lo que se mueve la fresadora por cada vuelta completa de la fresa, tan solo tenemos que multiplicar el valor de Fz por el número de dientes, por ejemplo: Fz=0,08. Nº dientes=4 0,08x4= 0,32mm por revolución

-El avance de mecanizado, finalmente, es el dato que necesitamos para mecanizar de manera correcta (eso sin tener en cuenta muchas cosas más como profundidad de pasada y ancho de corte, que no veremos en este momento)

Para calcular el avance final de la máquina, simplemente hay que multiplicarlo todo:

Avance= RPM x Fz x nº de dientes.

Para el ejemplo que venimos tratando, quedaría asi: Avance: 800rpm x 0,08 x 4 = 256 mm/min.

Fórmulas de todo esto que acabamos de hablar

Asignatura: Procesos Metalúrgicos

Curso: 5° Mecánica

Profesor: Ariel Lauritto

Actividades

1) Leer el material

2) Realizar un breve resumen (las imágenes deben estar en las carpetas)

Afino del acero

Refinación Del Arrabio

En el alto horno, el oxígeno fue removido del mineral por la acción del CO (monóxido de carbono) gaseoso, el cual se combinó con los átomos de oxígeno en el mineral para terminar como CO2 gaseoso (dióxido de carbono).

Ahora, el oxígeno se empleará para remover el exceso de carbono del arrabio. A alta temperatura, los átomos de carbono (C) disueltos en el hierro fundido se combinan con el oxígeno para producir monóxido de carbono gaseoso y de este modo remover el carbono mediante el proceso de oxidación.

En Chile existe una única Planta Siderúrgica integrada y pertenece a Cía. Siderúrgica Huachipato S.A. (empresa CAP), se ubica en la Bahía de San Vicente, 14 Km. al noroeste de la ciudad de Concepción, capital de la Octava Región, Chile.

Esta planta comenzó sus actividades en 1950. Desde entonces y hasta hoy, mantiene una constante modernización que le permite ser una de las empresas siderúrgicas con mejor tecnología en Latinoamérica en el proceso de transformación del mineral de hierro en Acero. Siderúrgica Huachipato es una "planta integrada", esto quiere decir que fabrica acero laminado a partir de minerales de hierro, para su utilización directa o para transformaciones posteriores. La diversidad de productos obtenidos en Huachipato es lograda después de un largo y complejo proceso industrial, con tecnología avanzada que lo hace único en Chile. El Proceso Productivo Siderúrgico lo hemos dividido gráficamente en 6 pantallas debido a su extensión:

Procesos tecnológicos para la obtención del acero

Proceso Tecnologico Para La Obtencion Del Acero Bof Horno Electrico Convertidores Bessesmer Thomas

Desde el punto de vista químico−metalúrgico, todos los procesos de fabricación de acero se pueden clasificar en ácidos y básicos (según el refractario y composición de la escoria utilizada ), y cada proceso tiene funciones específicas según el tipo de afino que puede efectuar. Los procesos ácidos utilizan refractarios de sílice, y por las condiciones de trabajo del proceso hay que poder formar escorias que se saturen de sílice. Los procesos ácidos pueden utilizarse para eliminar carbono, manganeso y silicio; no son aptos para disminuir el contenido en fósforo y azufre, y por esto requieren el consumo de primeras materias seleccionadas, cuyo contenido en fósforo y azufre cumple las especificaciones del acero final que se desea obtener.

Los procesos básicos utilizan refractarios de magnesita y dolomía en las partes del horno que están en contacto con la escoria fundida y el metal. La escoria que se forma es de bajo contenido de sílice compensada con la cantidad necesaria de cal. El proceso básico elimina, de manera tan eficaz como el proceso ácido, el carbono, manganeso y silicio, pero además eliminan el fósforo y apreciables contenidos de azufre. De aquí las grandes ventajas del proceso básico, por su gran flexibilidad par consumir diversas materias primas que contengan fósforo y azufre, y por los tipos y calidades de acero que con él se pueden obtener.

Desde el punto de vista tecnológico existen tres tipos fundamentales de procesos:

1) Por soplado, en el cual todo el calor procede del calor inicial de los materiales de carga, principalmente en estado de fusión.

2) Con horno de solera abierta, en el cual la mayor parte del calor proviene de la combustión del gas o aceite pesado utilizado como combustible; el éxito de este proceso se basa en los recuperadores de calor para calentar el aire y así alcanzar las altas temperaturas eficaces para la fusión de la carga del horno.

3) Eléctrico, en el cual la fuente de calor más importante procede de la energía eléctrica ( arco, resistencia o ambos ); este calor puede obtenerse en presencia o ausencia de oxígeno; por ello los hornos eléctricos pueden trabajar en atmósferas no oxidantes o neutras y también en vacío, condición preferida cuando se utilizan aleaciones que contienen proporciones importantes de elementos oxidables.

En la fabricación de acero existen las fases hierro, escoria y gases. Este sistema heterogéneo tiende a un estado de equilibrio si se adicionan unos elementos reaccionantes o varía la temperatura o la presión. Al fabricar un acero se pretende eliminar de la fase hierro los elementos perjudiciales en acceso y añadir los que faltan para conseguir el análisis final previsto. Por las reacciones reversibles entre las tres fases ( hierro, escoria y gases ) se consigue, al producirse un desequilibrio, la segregación o paso de elementos, eliminar del hierro la escoria, o viceversa. Es necesario un profundo conocimiento de estas reacciones para fabricar un acero con buen resultado. Todo el proceso de obtención de acero consta de un primer período oxidante o de afino, en el que se elimina el Carbono en fase gaseosa; el silicio y el manganeso se oxidan formando compuestos complejos con la escoria, que puede eliminarse; si la escoria es además básica, se elimina el fósforo.

El segundo período es reductor y debe eliminar el exceso de óxido de hierro disuelto en el baño del hierro durante el período oxidante, a fín de poder eliminar después el azufre; o puede también recuperar el manganeso oxidado que pasó a la escoria. Finalmente, hay un período de desoxidación o refino por acción de las ferro−aleaciones de manganeso y silicio, que se adicionan en el baño a la cuchara, y de aluminio metálico, en la lingotera.

Estos períodos pueden tener mayor o menor duración e importancia y realizarse netamente separados o entrelazados, y a mayor o menor velocidad en unos procesos que en otros. El desescoriado puede ser total o parcial en cada período, o transformar las primeras escorias oxidantes en reductoras. Todo ello dependerá del horno o proceso utilizado, de las condiciones de las materias primas, de los elementos que interesa que pasen a la escoria y no retornen de ésta al baño de hierro, etc.

Asignatura: Diseño y Procesamiento mecánico

Curso: 4° Mecánica

Profesor: Ariel Lauritto

Actividades:
1) Para que sirve el torno?
2) Ver el vídeo https://www.youtube.com/watch?v=BpJQ6tAnuaQ&feature=emb_logo
3) Cuáles son las funciones del torno?

PARA QUE SIRVE EL TORNO

Es una herramienta industrial 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 chale quede fuera 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.