Universidad Nororiental Privada

Gran Mariscal de Ayacucho.

Escuela de Ingeniería de Mantenimiento Industrial.

Núcleo Cumaná

Cátedra: Elementos de máquina.

Integrantes:

Figueroa, José. C.I.22.628.862.

Manosalva, Nelkaris. C.I: 22.631.241.

Monrreal, Gerardo. CI.16.667.787.

Rodríguez, Jannileth C.I: 24.740.012.

CUÑAS, ACOPLAMIENTOS Y SELLOS.

Las cuñas y acoplamientos conectan las partes funcionales de los mecanismos y las

máquinas, y permiten que las partes móviles transmitan la potencia, o que las partes se

ubiquen unas respecto a otras. Mientras que los sellos protegen los componentes críticos, lo

cual impide la entrada de contaminantes, o retienen fluidos dentro de la caja de una

máquina.

Definiciones.

CUÑAS: se usan para evitar el

movimiento relativo entre una flecha y

elementos de máquinas, tales como,

engranes, poleas, ruedas dentadas,

palancas, poleas, impulsores, etc.

Dentro de los tipos de cuña se encuentran:

Cuñas cuadradas y

rectangulares paralelas: el tipo

más común de cuñas para ejes

hasta de 612

pulgadas de

diámetros, es la cuña cuadrada. La

cuña rectangular se recomienda

para ejes largos, y se utiliza en

ejes cortos donde se pueda tolerar

la menor altura. Tanto la cuña

cuadrada como la rectangular se

denominan cuñas paralelas,

porque sus caras superiores,

inferiores y laterales son paralelas.

Cuñas inclinadas y cuñas de

contrachavetas: las culas

inclinadas se diseñan para

insertarse desde el extremo del

eje, cuando el cubo ya está en su

posición; no para que se instale

primero la cuña, y después se

deslice el cubo a su posición sobre

la cuña, como en el caso de las

cuñas paralelas. La inclinación se

da cuando menos en la longitud

del cubo, y la altura H, medida en

el extremo del cubo, es la misma

que para la cuña paralela. En

forma típica, la inclinación es 1/8

de pulgada por pie. Con este

diseño es menor el área de carga

en los costados de la cuña, y se

debe comprobar el esfuerzo de

empuje.

La cuña de contrachaveta tiene

inclinación dentro del cubo, la cual es

igual a la inclinación de la cuña inclinada

plana. Pero la cabeza que sobresale

proporciona el medio de extraer la cuña

desde el mismo extremo que se instaló.

Esto es muy conveniente si el extremo

opuesto no está accesible para sacar la

cuña.

Cuñas cilíndricas: la cuña de

pasador, se coloca entre ranuras

cilíndricas en el cubo y en el eje.

Este diseño produce menores

factores de concentración de

esfuerzos, en comparación con las

cuñas paralelas o inclinadas. Se

requiere un ajuste estrecho entre la

cuña y la ranura, para asegurar

que no se mueva la cuña, y que la

carga sea uniforme en toda su

longitud.

Cuñas Woodruff: es un

segmento de disco plano con un

fondo que puede ser plano o

redondeado. Se le especifica

siempre mediante un número,

cuyo dos últimos dígitos indican

el diámetro nominal en octavos de

pulgada, mientras que los dígitos

que proceden a los últimos dan el

ancho nominal en treintaidosavos

de pulgadas.

Componentes y Funcionamiento:

La cuña esta forma por dos planos

inclinados opuestos, las conocemos

comúnmente como punta, su función

principal es introducirse en una

superficie.

Estudio de las fuerzas de las cuñas:

La cuña es un amplificador de

fuerza (tiene ganancia mecánica) su

forma de actuar es muy simple:

Importancia de la cuña:

Es muy importante, ya que sirve

para hender o dividir cuerpos sólidos,

para ajustar o apretar uno con otro, para

cazarlos o para llenar alguna raja o hueco.

Es la encargada de transformar una fuerza

vertical en 2 horizontales antagonitastas. .

Características:

Es desmontable para facilitar el

ensamblado y desensamblado del

sistema en el eje.

Se instala en una ranura axial,

maquinada en el eje, llamada

cuñero.

Se instala primero en el en el

cuñero del eje, y después del cubo

de alinea con la cuña y se desliza

el cubo a su posición correcta.

Utilización:

El origen de la cuña es

desconocido, porque han funcionado por

más de 9000 años. En Egipto antiguo, las

cuñas fueron utilizadas para romper lejos

los bloques de la roca usados para la

construcción.

Algunas de sus utilidades

prácticas son:

1. Modificar la dirección de una fuerza.

Pues convierte una fuerza longitudinal en

dos fuerzas perpendiculares a los planos

que forman el ángulo agudo.

2. Convertir un movimiento lineal en otro

perpendicular. Si combinamos dos cuñas

podemos convertir el movimiento lineal

de una en el desplazamiento

perpendicular de la otra creando una gran

fuerza de apriete.

3. Herramienta de corte, bien haciendo

uso de la arista afilada (cuchillo,

abrelatas, tijeras, maquinilla eléctrica,

cuchilla de torno...) o recurriendo al

tallado de pequeñas cuñas (dientes de

sierra).

Material para fabricar cuñas:

Acero extruido en frío a bajo carbono.

Si el acero a bajo carbón no es lo

suficientemente resistente, puede

emplearse acero con un contenido más

alto de carbón, también del tipo extruido

en frío.

ACOPLAMIENTOS: son

dispositivos diseñados para conectar

entre sí dos ejes, en sus extremos, con

objeto de transmitir potencia.

Existen dos tipos generales de

acoplamientos:

Acoplamientos rígidos: se

diseñan para unir firmemente dos

ejes entre sí para que no pueda

haber movimiento relativo entre

ellos. Los acoplamientos rígidos

solo se deben usar cuando el

alineamiento de los dos ejes se

pueda mantener con mucha

exactitud, no solo en el momento

de la instalación, sino también

durante el funcionamiento de las

máquinas. Si existe

desalineamiento angular, axial o

radial apreciables. Se inducirán

esfuerzos difíciles de calcular, los

cuales pueden causar la temprana

falla por fatiga en los ejes.

Se distinguen tres tipos de

acoplamiento rígidos:

De platillo.

De manguito con prisionero.

De sujeción cónica.

Acoplamientos flexibles: se

diseñan para transmitir por

torsional uniformemente, y al

mismo tiempo permitir cierto

desalineamiento axial, radial y

angular. La flexibilidad es tal que

cuando se produce el

desalineamiento, piezas del

acoplamiento se mueven con poca

o ninguna resistencia. En

consecuencia, no se desarrollan

esfuerzos axiales o flexionantes

apreciables en el eje. Existen

disponibles muchos tipos de

acoplamientos flexibles en el

comercio. Cada uno se diseña para

trasmitir un par torsional límite

dado.

Se distinguen tres tipos de

acoplamiento flexibles:

De elementos deslizantes.

De elementos flexionantes.

Combinados.

Utilización:

Se utilizan en cualquier parte donde se

requiera transmitir potencia mecánica, por

ejemplo: para acoplar un motor a una

bomba, una turbina a una bomba, de una

turbina a un compresor, en molinos de

laminación, en torres de enfriamiento, en

industrias papeleras

Acoplamiento magnético.

Acoplamiento de momento

angular.

Acoplamiento mecánico.

Acoplamiento de marea.

Acoplamiento dipolar residual.

Acoplamiento aplicado al Diseño

estructurado de programas.

Un ejemplo de estos, es el

acoplamiento mecánico:

Un acoplamiento mecánico, es

llamado así, si dos o más ligas se pueden

mover con respecto a un ligamento fijo.

Como el instrumento alicate, ya que éste

cuenta con un mecanismo de cuatro

barras, con un grado de libertad de uno.

Características:

El diseño de acoplamiento rígido,

es deseable para ciertos tipos de

equipos, para los cuales se quiera

que haya una alineación precisa de

dos ejes.

El acoplamiento flexible permite

desalineaciones.

Son capaces de transmitir

potencia.

También ayudan a transmitir

potencia.

Causas que generen las fallas en los

acoplamientos:

Fallas debidas a efectos internos:

tales como un maquinado inapropiado o

de mala calidad. Los materiales

defectuosos o mal diseño.

Fallas por condiciones externas:

a. Selección inapropiada del

acoplamiento.

b. Desalineamiento excesivo.

Recomendaciones para los

acoplamientos:

No se recomiendan grasas

pesadas.

Se debe seleccionarse una grasa

mezclada con un aceite que tenga

una viscosidad no menor que 900

SSU (Segundos Universales

Saybolt) a 100º F.

Se deben seleccionar grasas o

lubricantes que tengan muy poco

jabón, de preferencia menos del

8% del peso total.

Los acoplamientos deben

lubricarse cada seis meses y se

debe limpiarse para eliminar el

lubricante viejo.

SELLOS: Son dispositivos cuya función

es proteger los elementos críticos de una

máquina contra la contaminación del

polvo, la tierra, el agua u otros fluidos, y

al mismo tiempo permitir que se muevan

los elementos giratorios o trasladantes,

para ejercer sus funciones específicas.

Importancia:

Impedir la entrada de materiales

indeseables al interior de un mecanismo,

o impedir la salida de lubricación crítica o

de fluidos de enfriamiento dentro de la

caja de un mecanismo.

Además de esto también son

importantes ya que ayudan a unir una

parte fija con una móvil en mecanismos o

sistemas usando presión para cerrar

herméticamente la unión.

Utilización:

Se utiliza en la industria de

procesos químicos, para usos automotriz,

etc.

Condiciones para su utilización:

1. Se deben excluir los

contaminantes en áreas críticas de

una máquina.

2. La lubricación debe de mantenerse

dentro de un espacio.

3. Se deben contener fluidos a

presión de un componente, como

una válvula o un cilindro

hidráulico.

Materiales para fabricar sellos:

Las partes metálicas de un

sello se los fabrican en acero

inoxidable.

En sellos de menor

manufactura se utiliza

fundición.

Aleaciones exóticas tales

como A276, A20, etc.

Requisitos para la selección de sellos:

Resistencia a los productos

petrolíferos

Resistencia a ácidos

Funcionamiento a bajas y altas

temperaturas

Resistencia a la tensión y abrasión

Impermeabilidad.

Tipos de sellos:

Sello de empuje.

Sello de no empuje.

Sello balanceado

hidráulicamente.

Sello no balanceado.

¿Cómo calcular la ventaja mecánica de

una cuña?

La concentración de fuerza es la

ventaja mecánica (MA, por sus siglas en

inglés) que provee la cuña. Cada una de

las seis máquinas sencillas ofrece una

ventaja mecánica y puede ser calculada

rápidamente para una cuña.

Paso Nº 1.

Encontrar el largo de la superficie

inclinada de la cuña.

En el caso de un objeto del mundo

real, esto puede encontrarse midiendo con

una cinta métrica o una regla.

En el caso de un problema de

matemáticas, se puede encontrar de la

siguiente manera:

Con el Teorema de Pitágoras (a2)+

(b2)=(c2) o la ley de cosenos

(cos(a)/A)=(cos(b)/B)=(cos(c)/C).

Paso Nº 2.

Encuentra el ancho del extremo

más largo de la cuña. Esto también puede

encontrarse por medición directa o por

cálculo matemático.

Paso Nº 3.

Dividir la pendiente del largo por

el ancho de la cuña para encontrar la

ventaja mecánica.

Cálculo del diámetro del tornillo para

los acoples

En los acoples los rígidos los

tornillos están sometidos a esfuerzo de

corte.

F= T

(Dbc /2 )= 2TDbc

VM (MA )= Largo de la pendienteAncho

Si N es el número de tornillos, la

tensión por esfuerzo en cada tornillo es:

Sustituyendo el valor de la fuerza

se tiene:

Como la tensión igual a la tensión

d diseño en esfuerzo de corte, se despeja

el diámetro del tornillo:

CONCLUSIONES

Una máquina está compuesta por

una serie de elementos más

simples que la constituyen,

pudiendo definir como elementos

de máquinas todas aquellas piezas

o elementos más sencillos que

correctamente ensamblados

constituyen una máquina completa

y en funcionamiento.

Las cuñas se usan en el ensamble

de partes de máquinas para

prevenir un movimiento relativo

entre las piezas, por lo general

rotatorio, como es el caso entre

flechas, cigüeñales, volantes, etc.

Algunos tipos de cuñas son Cuñas

paralelas, cuadradas,

rectangulares, cilíndricas,

inclinadas, etc.

Las cuñas se fabrican en su

mayoría, de acero extruido en frío

a bajo carbono.

Los acoplamientos son capaces de

transmitir potencia.

Los tipos de acoples se clasifican

en Rígidos y Flexibles.

Los sellos, son dispositivos cuya

función es proteger los elementos

críticos de una máquina contra la

contaminación del polvo, la tierra,

el agua u otros fluidos.

Las partes metálicas de un sello,

comúnmente se fabrican en acero

inoxidable.

ANEXOS

τ= FA s

= F

N (π d2/4 )

τ= 2T

D bcN (π d2/4 )

d=√ 8TDbcNπ τd

Fig. Nº 1 Cuña.

Fig. Nº 2. Cuñas cuadradas y

rectangulares paralelas.

Fig. Nº 3. Cuñas inclinadas y cuñas

contrachavetas.

Fig. Nº 4. Cuñas cilindricas.

Fig. Nº 5. Cuña de Woodruff.

Fig. Nº 6. Fuerzas de las cuñas.

Fig. Nº 7. Máquina simple Cuña.

Fig. Nº 8. Cuña utilizada por los egipcios hace más de 9000 años.

Fig. Nº 9. Acoplamiento rígido de platillo.

Fig. Nº 10. Acoplamientos rígidos de manguito.

Fig. Nº 11. Acoplamiento rígido sujeción cónica.

Fig. Nº 12. Acoplamiento flexible de elementos deslizantes.

Fig. Nº 13. Acoplamiento flexible de elementos flexionantes.

Fig. Nº 14. Acoplamiento mecánico, el alicate.

Fig. Nº 15. Acoplamiento de resorte serpentiforme.

Fig. Nº 16. El acople permite transmitir la

potencia del motor a la bomba centrifuga.

Fig. Nº 18. Sello.

Fig. Nº 19. Sellos mecánicos para

bombas centrifugas.

Fig. Nº 20. Sellos de empuje.

Fig. Nº 21. Variedades se sellos.

Fig. Nº 22. Los sellos permiten que el

fluido no pase hacia el rodamiento de la

máquina.

Fig. Nº 23. Diámetro del tornillo para los

acoples.