11 mayo 2011

Aprendiendo a diseñar máquinas (incluimos plantillas gratis)



Nuestra sección de calculadoras gratuitas (ver calculadores) para ingeniería y empresa superamos ya las 7.000 herramientas y recibe varias miles de visitas mensualmente. El software comercial aparece bien posicionado en los buscadores y por eso no es fácil encontrar esos maravillosos calculadores que nos facilitan tanto el trabajo.

De algunos de esos calculadores hablamos con más detalle en algunos artículos y uno de ellos es el que presentamos aquí. Se trata de 69 plantillas excel que simplifica el cálculo de los elementos esenciales a calcular en el diseño de máquinas.

La forma de realizar los cálculos es muy sencilla e intutitiva pues a partir de diagramas facilita a los menos expertos identificar las magnitudes que deben medirse para realizar los cálculos.

Los cálculos que podemos realizar son los esenciales para el diseño de máquinas típicas y son los siguientes:



A) Cálculos de tensiones:
  • Esfuerzo cortante en vigas de sección cuadrada.
  • Tensiones de componentes.
  • Tensiones principales.
  • Cálculo de tensión máxima de los componentes de las máquinas.
  • Cálculos de tensión y compresión:
  • Sección rectangular de vigas curvadas.
  • Sección circular de vigas curvadas.
  • Sección circular de vigas curvadas 2.
  • Propiedades de una sección rectangular.
  • Potencia de eje: Cálculo de la carga vertical, horizontal y par.
  • Valores enteros de momentos aplicados (3 herramientas).
B) Diseño de ejes de transmisión de potencia

El objetivo de estas herramientas es diseñar el eje de transmisión de potencia. Calcularemos el tamaño del eje que tenga la resistencia y rigidez requerida para transmitir un par aplicado. La resistencia a la torsión de ejes hechos a partir de materiales dúctiles usualmente se calculan sobre la base de la teoría del cortante máximo. El diseño de un eje incluye la determinación del diámetro del eje que tenga la resistencia y rigidez necesaria para transmitir la potencia del motor bajo diferentes condiciones de operación. Los ejes son usualmente rendondos pero pueden ser también sólidos o huecos.

Los cálculos que podemos realizar son los siguientes:
  • Tensiones permitidas en el eje según código ASME.
  • Límite elástico y carga de rotura.
  • Geometría y potencia del eje.
  • Cálculo del diámetro del eje (2 calculadores).
  • Par del eje de potencia.
  • Ángulo de torsión del par del eje de transmisión.
  • Momento polar del área y esfuerzo cortante.
  • Momento de flexión del eje en voladizo (3 calculadores).
  • Esfuerzo de flexión.
  • Ajuste de interferencia entre eje y buje.
C) Par en tornillos de potencia

D) Frenos

Cálculo de un freno de disco genérico con pinza.

E) Correas de transmisión en V

Las correas en V (V-belts) se usan para transmitir potencia de los motores a las máquinas.

2 calculadores.

F) Cálculo de engranajes rectos (spur)

17 calculadores

G) Cálculo de cilindros, bombas y motores hidráulicos

6 calculadores

H) Cálculo de soportes elásticos antivibratorios para máquinas

19 calculadores

Las fuerzas de inercia en máquinas rotatorias y oscilantes pueden causar vibraciones en soportes elásticos. La amplitud de estas vibraciones puede reducirse instalando amortiguadores sobre tacos o resortes. Podemos calcular:
  • Sistemas de vibración simples.
  • Sistemas de vibraciones sin amortiguación.
  • Vibraciones sin amortiguación forzadas.
  • Vibraciones amortiguadas (viscosas) forzadas.
  • Amortiguación crítica.
  • Transmisibilidad.
  • Rigidez combinada de resortes serie.
  • Rigidez combinada de resortes paralelo.
  • Velocidad crítica de ejes rotatorios.
  • Rigidez de vigas, desviación y frecuencia natural.
  • Frecuencia natural de placas.
  • Frecuencia natural de placas rectangulares.
  • Frecuencia natural de placas circulares.
  • Equilibrando ejes rotatorios. Masas en el mismo plano.
  • Masas en diferentes planos.
  • Vibración de estado estacionario forzado.
  • Selección de amortiguador de vibración vertical.
  • Selección de aislador de vibraciones.
I) Cargas de choque
  • Cargas de choque.
  • Choque de impacto en caída libra.

Los calculadores pueden descargarse aquí. Aparte podemos consultar el tutorial.

Otras referencias de interés son: "Calculadores gratuitos para diseño de máquinas"
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