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ELEMENTOS DE MQUINAS

" '-1 L. \-,..

'j

j

I

11t~

1f

I~

DISEO DE

por

VIRGIL MORING FAIRES

Profesor de Ingeniera MecnicaUniversidadde North Carolina,

EE,UU,

Traduccindel

Ing. FRANCISCO PANIAGUA

Textorevisado

por el

Ing. JUAN SALVADOR GIMNEZ

MONTANER y SIMN, S. A.Barcelona

;:;\/ LOi'FC'\'Y;,:I:::r '~,\e; c..t,rOltCt:

~'L j;","ISQ~"",""'I!Il;"",,

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ELEMENTOS DE MQUINAS

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I

11t~

1f

I~

DISEO DE

por

VIRGIL MORING FAIRES

Profesor de Ingeniera MecnicaUniversidadde North Carolina,

EE,UU,

Traduccindel

Ing. FRANCISCO PANIAGUA

Textorevisado

por el

Ing. JUAN SALVADOR GIMNEZ

MONTANER y SIMN, S. A.Barcelona

;:;\/ LOi'FC'\'Y;,:I:::r '~,\e; c..t,rOltCt:

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------------- II

;1

PRLOGO

Comoestelibroestdedicadoa la ingeniera,necesariamentetienequetratardeciencia,puestoquela ingenieraesel artedeaplicarlascienciasfsicasa los problemasprcticosde la humanidad.En su mayorparte,lacienciaqueaqu intervienees la mecnica,y seda por supuestoqueellectorposeelos conocimientosqueseestudianenloscursospreparatoriosde mecnicaanalticay resistenciade materiales.Por consiguiente,no serepitenlas deduccionespertenecientesa estoscursos,peros seincluyenextensosrecordatoriosde las limitacionesy del usoquedebehacersedelas ecuacionesresultantes.

La cantidady la calidadde la presentacinde'la mecnicahansidomejoradasenestaedicin,perono a expensasdela ingeniera.Por elcon-trario,ungranporcentajedelaumentodelnmerodepginasesatribuiblea la nuevainformacinde ingenieraincluida.Estemayornfasisde losconocimientosde ingenieraescadavezmsconvenienteparaquela ideaqueel estudiantepuedatenerde la infalibilidadde la cienciaenunaapli-cacindeingenieraseamsponderada.La mayoradelosconocimientoscientficosde mecnicasonprecisose impecables,perohayinnumerablescuestionesescabrosasen la prctica.Para practicarun artees necesariodisponerde instrumentos(o herramientas),y los elementosde mquinassirvenadmirablementecornoinstrumentosparael principiante.Aunqueelperfectoconocimientodeunamaterianoconduceindefectiblementea for-mularun buenjuicio,es evidentequeparallegara stees indispensableaqul;por estohemosincluidolos conocimientosde ingenieracuyodo-minioesnecesario,y dirigidola atencindel lectora puntosespecficos,incluyendounalargalistadereferenciascuyosttulossugierenla consultade fuentesadicionalesde conocimientos:Si bienparaformarun criterioacertadoen cuestionesde ingenieraes indispensableposeerlos conoci-mientosnecesarios,esperamosqueel estudiantequeleael textocompletolleguea la conclusindequelas decisionesno sepuedenhacersloporabstraccinmental,sinoquela cienciatienequeir acompaadade he-chosreales.Tambindebetenerpresentequeestempezandoa adquirir

)1

------------- II

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PRLOGO

Comoestelibroestdedicadoa la ingeniera,necesariamentetienequetratardeciencia,puestoquela ingenieraesel artedeaplicarlascienciasfsicasa los problemasprcticosde la humanidad.En su mayorparte,lacienciaqueaqu intervienees la mecnica,y seda por supuestoqueellectorposeelos conocimientosqueseestudianenloscursospreparatoriosde mecnicaanalticay resistenciade materiales.Por consiguiente,no serepitenlas deduccionespertenecientesa estoscursos,peros seincluyenextensosrecordatoriosde las limitacionesy del usoquedebehacersedelas ecuacionesresultantes.

La cantidady la calidadde la presentacinde'la mecnicahansidomejoradasenestaedicin,perono a expensasdela ingeniera.Por elcon-trario,ungranporcentajedelaumentodelnmerodepginasesatribuiblea la nuevainformacinde ingenieraincluida.Estemayornfasisde losconocimientosde ingenieraescadavezmsconvenienteparaquela ideaqueel estudiantepuedatenerde la infalibilidadde la cienciaenunaapli-cacindeingenieraseamsponderada.La mayoradelosconocimientoscientficosde mecnicasonprecisose impecables,perohayinnumerablescuestionesescabrosasen la prctica.Para practicarun artees necesariodisponerde instrumentos(o herramientas),y los elementosde mquinassirvenadmirablementecornoinstrumentosparael principiante.Aunqueelperfectoconocimientodeunamaterianoconduceindefectiblementea for-mularun buenjuicio,es evidentequeparallegara stees indispensableaqul;por estohemosincluidolos conocimientosde ingenieracuyodo-minioesnecesario,y dirigidola atencindel lectora puntosespecficos,incluyendounalargalistadereferenciascuyosttulossugierenla consultade fuentesadicionalesde conocimientos:Si bienparaformarun criterioacertadoen cuestionesde ingenieraes indispensableposeerlos conoci-mientosnecesarios,esperamosqueel estudiantequeleael textocompletolleguea la conclusindequelas decisionesno sepuedenhacersloporabstraccinmental,sinoquela cienciatienequeir acompaadade he-chosreales.Tambindebetenerpresentequeestempezandoa adquirir

)1

dichosconocimientosy quela ingenieraevolucionaporquecadavezseconocemejor.peroquede ningnmodosepuedeignorarlo queactual-mentesesabe:Esperamosinclusoquealgunoslectoreslleguena interesar-se lo suficienteparadesearproporcionara la humanidadnuevasorienta-cionesenciertascuestioneso introducircorreccionesenlos conocimientosactuales.Considerandola variabilidadde los datosde ingeniera.los pro-fesoresestnobligadosa hacercomprendera los estudiantesqueestava-riabilidadno implicaque unaconjeturao hiptesisantiguano seatanbuenacomootradiferente.

En estacuartaedicinmehe propuestoqueel libro seaande msutilidadal ingenieroen el ejerciciode su profesin.y las modificacionesintroducidasenel propiocontenidoy enel contextosondebidasenpartea dichafinalidady en partea razonespedaggicas,quesernapreciadaspor el estudiante.Se exponennuevosprocedimientos.nuevainformaciny puntosdevistadiferentes,tantoque(lo reconozco)hetenidoquerevisarcasi todasmis solucionesde los problemas.El lectorpuedecomprobarque,conrespectoa la edicinanterior,enstaseha ampliadolo relativoa fatigade los materiales;seda msimportanciaal clculode probabi-lidadesy a la variabilidadde los datos;setratancon msprecisinlascuestionescientficasdemecnicay seincluyenfrecuentesreferenciasa losefectosde tensionesresiduales;se empleaunaecuacinnicafcilmenteadaptablea losclculosdeproyectoya seapor la teoradeesfuerzoscor-tantesmximoso por la dela energadedistorsino teorade la energade cizalladura(paraesfuerzosnormalesy cortantes);se incorporanlassolucionesde la ecuacinde Reynoldshalladaspor computadorparaco-jinetessimpleso chumaceras,variosprocedimientosde diseode dientesde engranajey msdetallessobrelas tensionesde contacto.la teoraderoturasy la mecnicadezapataso patinesdefreno.

El autorde un librodetextorealizaunafuncinparecidaa la de unperiodista.Como siemprehay muchostemasimportantes.el escritorseveobligadoa elegirlosqueconsideremsinteresantes.Debidoa quelasopinionessonmuydiversasen lo queconcierneal proyectode ingenieramecnicay a causadequeel proyectodemquinasengeneral,queesdela competenciaexclusivade los ingenierosmecnicos,tienequeaplicarsea millaresdemquinasdistintas,la eleccindelostemasquepongandebi-damentede manifiestolos verdaderosfundamentosy quepermitanunaflexibilidadde los procedimientosesquizmsdifcil en los textosquetratandelproyectodemquinasqueenla mayoradelosotros.

Ya en las anterioresedicionesfue consideradae investigadala docu-mentacintcnicaexistenteenla literaturacientficay asimismosopesadasupertinenciaparalospropsitosdeestetexto.Peroenla presenteedicin,en la bsquedaminuciosaseha invertidomstempode lo habitual,yademsha sidoexaminadoy reconsideradocadaprrafo.por lo quedif-cilmenteseencontrarunprrafoidnticoal deunaedicinanterior.Aun-

VIRGI~ M. FAlRESMonterrey,California.

que la mayorade las ilustracionesseanya conocidasde los antiguosamigosdel libro.hayenellastantaspequeasmodificacionestendentesasuperfeccionamiento.queenconjuntoconstituyenun cambioimportante.. Como siempre,quedarsumamenteagradecidoa quienestenganla

amabilidadde sealarmelos erroresque hayanpodidodescubriry mehagansugerenciasparaperfeccionarel libro.

IXPRLOGO

t1

~,PRLOGOVIII

dichosconocimientosy quela ingenieraevolucionaporquecadavezseconocemejor.peroquede ningnmodosepuedeignorarlo queactual-mentesesabe:Esperamosinclusoquealgunoslectoreslleguena interesar-se lo suficienteparadesearproporcionara la humanidadnuevasorienta-cionesenciertascuestioneso introducircorreccionesenlos conocimientosactuales.Considerandola variabilidadde los datosde ingeniera.los pro-fesoresestnobligadosa hacercomprendera los estudiantesqueestava-riabilidadno implicaque unaconjeturao hiptesisantiguano seatanbuenacomootradiferente.

En estacuartaedicinmehe propuestoqueel libro seaande msutilidadal ingenieroen el ejerciciode su profesin.y las modificacionesintroducidasenel propiocontenidoy enel contextosondebidasenpartea dichafinalidady en partea razonespedaggicas,quesernapreciadaspor el estudiante.Se exponennuevosprocedimientos.nuevainformaciny puntosdevistadiferentes,tantoque(lo reconozco)hetenidoquerevisarcasi todasmis solucionesde los problemas.El lectorpuedecomprobarque,conrespectoa la edicinanterior,enstaseha ampliadolo relativoa fatigade los materiales;seda msimportanciaal clculode probabi-lidadesy a la variabilidadde los datos;setratancon msprecisinlascuestionescientficasdemecnicay seincluyenfrecuentesreferenciasa losefectosde tensionesresiduales;se empleaunaecuacinnicafcilmenteadaptablea losclculosdeproyectoya seapor la teoradeesfuerzoscor-tantesmximoso por la dela energadedistorsino teorade la energade cizalladura(paraesfuerzosnormalesy cortantes);se incorporanlassolucionesde la ecuacinde Reynoldshalladaspor computadorparaco-jinetessimpleso chumaceras,variosprocedimientosde diseode dientesde engranajey msdetallessobrelas tensionesde contacto.la teoraderoturasy la mecnicadezapataso patinesdefreno.

El autorde un librodetextorealizaunafuncinparecidaa la de unperiodista.Como siemprehay muchostemasimportantes.el escritorseveobligadoa elegirlosqueconsideremsinteresantes.Debidoa quelasopinionessonmuydiversasen lo queconcierneal proyectode ingenieramecnicay a causadequeel proyectodemquinasengeneral,queesdela competenciaexclusivade los ingenierosmecnicos,tienequeaplicarsea millaresdemquinasdistintas,la eleccindelostemasquepongandebi-damentede manifiestolos verdaderosfundamentosy quepermitanunaflexibilidadde los procedimientosesquizmsdifcil en los textosquetratandelproyectodemquinasqueenla mayoradelosotros.

Ya en las anterioresedicionesfue consideradae investigadala docu-mentacintcnicaexistenteenla literaturacientficay asimismosopesadasupertinenciaparalospropsitosdeestetexto.Peroenla presenteedicin,en la bsquedaminuciosaseha invertidomstempode lo habitual,yademsha sidoexaminadoy reconsideradocadaprrafo.por lo quedif-cilmenteseencontrarunprrafoidnticoal deunaedicinanterior.Aun-

VIRGI~ M. FAlRESMonterrey,California.

que la mayorade las ilustracionesseanya conocidasde los antiguosamigosdel libro.hayenellastantaspequeasmodificacionestendentesasuperfeccionamiento.queenconjuntoconstituyenun cambioimportante.. Como siempre,quedarsumamenteagradecidoa quienestenganla

amabilidadde sealarmelos erroresque hayanpodidodescubriry mehagansugerenciasparaperfeccionarel libro.

IXPRLOGO

t1

~,PRLOGOVIII

RECONOCIMIENTO

PRIMERA EDICIN

...a Mr. T. M. Durkan,deGleasonWorks,por... sugerencias...sobreen-granajescnicos;a Mr. M. D. Hersey... por la lecturadelcaptulosobrecojinetessimpleso chumaceras...; a Mr. A. M. Wahl,dela WestinghouseElectric... por la revisindelcaptulosobremuelles;a MI'. D. T. Hamil-ton,dela FellowsGearShaperCompany,porla lecturadelcaptulosobreengranajescilndricos,y a Mr. D. F. Windenburg,de la UnitedStatesExperimentalModelBasin,por su materialinditosobrecascosdelgadossometidosa presinexterna;al ProfesorEarle Buckinghampor su reite-raday valiosaayudadurantela preparacindeloscaptulossobreengra-najesy por su materialindito.

EDICIN REVISADA

'" a los ProfesoresR. M. Wingreny J. G. H. Thompson,ProfesoresA. H. Burr y M. L. Price..., al ProfesorEarle Buckingham..., a MI'. S. J.Needs... sobrecojinetessimpleso chumaceras.

TERCERA EDICIN

...a losProfesoresR. L. ACres,deTexasA. & M. College;C. T. Grace,de la Universidadde New Mexico; BoyntonM. Green,de la StanfordUniversity;Fred Hirsch,dela UniversidaddeCalifornia;L. C. Price,delMichiganStateCollege,y D. K. Wright,delCaseInstituteof Technology....entreotros...; W. W. Austin,del NorthCarolinaStateCollege;A. M.Wahl, R. E. Petersony John Boyd, de la WestinghouseElectricCo.;W. Coleman,deGleasonWorks;H. G. Taylor,dela DiamondChainCo.;R. D. Knight, de AmericanSteel& Wire; E. N. Swansonde Brown& SharpeManufacturingCo.; E. Siroky,de la WagnerElectricCorp.;

.~

RECONOCIMIENTO

PRIMERA EDICIN

...a Mr. T. M. Durkan,deGleasonWorks,por... sugerencias...sobreen-granajescnicos;a Mr. M. D. Hersey... por la lecturadelcaptulosobrecojinetessimpleso chumaceras...; a Mr. A. M. Wahl,dela WestinghouseElectric... por la revisindelcaptulosobremuelles;a MI'. D. T. Hamil-ton,dela FellowsGearShaperCompany,porla lecturadelcaptulosobreengranajescilndricos,y a Mr. D. F. Windenburg,de la UnitedStatesExperimentalModelBasin,por su materialinditosobrecascosdelgadossometidosa presinexterna;al ProfesorEarle Buckinghampor su reite-raday valiosaayudadurantela preparacindeloscaptulossobreengra-najesy por su materialindito.

EDICIN REVISADA

'" a los ProfesoresR. M. Wingreny J. G. H. Thompson,ProfesoresA. H. Burr y M. L. Price..., al ProfesorEarle Buckingham..., a MI'. S. J.Needs... sobrecojinetessimpleso chumaceras.

TERCERA EDICIN

...a losProfesoresR. L. ACres,deTexasA. & M. College;C. T. Grace,de la Universidadde New Mexico; BoyntonM. Green,de la StanfordUniversity;Fred Hirsch,dela UniversidaddeCalifornia;L. C. Price,delMichiganStateCollege,y D. K. Wright,delCaseInstituteof Technology....entreotros...; W. W. Austin,del NorthCarolinaStateCollege;A. M.Wahl, R. E. Petersony John Boyd, de la WestinghouseElectricCo.;W. Coleman,deGleasonWorks;H. G. Taylor,dela DiamondChainCo.;R. D. Knight, de AmericanSteel& Wire; E. N. Swansonde Brown& SharpeManufacturingCo.; E. Siroky,de la WagnerElectricCorp.;

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XII RECONOCIMIENTO

F. A. Votta, Jr., de la HunterSpringCo.; W. S. WorIey.de la GatesRubberCo.; S. J. Needs,KingsburyMachineWorks...; al ProfesorP. B.Leonard.de North CarolinaStateCollege,por suscuidadosostrabajossobrelos dibujoslineales...

CUARTA EDICIN

Expresomi agradecimientoa variaspersonaspor su inter.sen ayu.darme:JoOOBoyd.por lassolucionesde lasecuacionesdecojinetessim-pleso chumaceras;F. A. Vottay W. R. Johnson,por la informacinsobremuelles;O. W. Blodgett,por el materialsobreel diseode soldaduras;T. E. Wintery W. D. Cram.enlo querespectaa engranajes;R. M. Win.gren,por las muchasobservacionesy comentariosvaliososen general.Son numerosaslas personasa quienesestoyagradecidopor su especialayuda.incluyendolas ilustracionesdel texto.Y tambindoy las,graciasa mi esposa,Lucila, por su paciencia,comprensiny valiosaayudaduorantela preparacindelmanuscrito.

V. M. F.

SfMBOLOS

Los smbolosempleadosen el textooriginalnorteamericanode estaedicinespaola,concuerdanen generalcon las recomendacionesde laAmericanStandardsAssociation(AsociacinAmericanade Normaliza-cin),si biense hanestimadoconvenientesalgunasexcepciones.En losengranajes.paralosquetodavano hansidoestablecidoslos smbolos.sehan seguidolas recomendacionesde la AmericanGearsManufacturersAssociation(AsociacinAmericanadeFabricantesdeEngranajes).En ge-neral,en estatraduccinse empleanlos mismossmbolos.que son lossiguientes:

i

aAbBe

C

Cl> C2 etc.De

E

fF

g

G

aceleracinlineal;unadimensin;velocidaddel sonidorea;margeno toleranciaanchura;unadimensinvidao duracinde los cojinetesderodamientodistanciadesdeel ejeneutrohastala fibracuyatensinse

calcula;usualmentela fibramsalejadao extrema;juegode cojinetes

distanciaentrecentros;ndicede muelleo de flexibilidad;un nmero;unaconstante.

constantesdimetro;Do. dimetroexterior;Di> dimetrointerior;ete.excentricidadde carga;errorefectivoen los perfilesde los

dientesdeengranaje;rendimientomdulodeelasticidadentraccincoeficientedefriccino rozamientouna fuerza;cargatotal;Fl> fuerzainicialo fuerza'en 1;

Fm.fuerzamedia;F. fuerzaaplicadaenel puntoA; etc.aceleracinlocaldebidaa la gravedad;go. aceleracinnor-

mal o estndarde la gravedad(se utiliza9,81mjseg2o 32,2 fpS2)

mdulode elasticidadencizalladurao torsin

XII RECONOCIMIENTO

F. A. Votta, Jr., de la HunterSpringCo.; W. S. WorIey.de la GatesRubberCo.; S. J. Needs,KingsburyMachineWorks...; al ProfesorP. B.Leonard.de North CarolinaStateCollege,por suscuidadosostrabajossobrelos dibujoslineales...

CUARTA EDICIN

Expresomi agradecimientoa variaspersonaspor su inter.sen ayu.darme:JoOOBoyd.por lassolucionesde lasecuacionesdecojinetessim-pleso chumaceras;F. A. Vottay W. R. Johnson,por la informacinsobremuelles;O. W. Blodgett,por el materialsobreel diseode soldaduras;T. E. Wintery W. D. Cram.enlo querespectaa engranajes;R. M. Win.gren,por las muchasobservacionesy comentariosvaliososen general.Son numerosaslas personasa quienesestoyagradecidopor su especialayuda.incluyendolas ilustracionesdel texto.Y tambindoy las,graciasa mi esposa,Lucila, por su paciencia,comprensiny valiosaayudaduorantela preparacindelmanuscrito.

V. M. F.

SfMBOLOS

Los smbolosempleadosen el textooriginalnorteamericanode estaedicinespaola,concuerdanen generalcon las recomendacionesde laAmericanStandardsAssociation(AsociacinAmericanade Normaliza-cin),si biense hanestimadoconvenientesalgunasexcepciones.En losengranajes.paralosquetodavano hansidoestablecidoslos smbolos.sehan seguidolas recomendacionesde la AmericanGearsManufacturersAssociation(AsociacinAmericanadeFabricantesdeEngranajes).En ge-neral,en estatraduccinse empleanlos mismossmbolos.que son lossiguientes:

i

aAbBe

C

Cl> C2 etc.De

E

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G

aceleracinlineal;unadimensin;velocidaddel sonidorea;margeno toleranciaanchura;unadimensinvidao duracinde los cojinetesderodamientodistanciadesdeel ejeneutrohastala fibracuyatensinse

calcula;usualmentela fibramsalejadao extrema;juegode cojinetes

distanciaentrecentros;ndicede muelleo de flexibilidad;un nmero;unaconstante.

constantesdimetro;Do. dimetroexterior;Di> dimetrointerior;ete.excentricidadde carga;errorefectivoen los perfilesde los

dientesdeengranaje;rendimientomdulodeelasticidadentraccincoeficientedefriccino rozamientouna fuerza;cargatotal;Fl> fuerzainicialo fuerza'en 1;

Fm.fuerzamedia;F. fuerzaaplicadaenel puntoA; etc.aceleracinlocaldebidaa la gravedad;go. aceleracinnor-

mal o estndarde la gravedad(se utiliza9,81mjseg2o 32,2 fpS2)

mdulode elasticidadencizalladurao torsin

SMBOLOS XV

'~

XIV

hhhp.i1JkKKtK KmKo, Kw, KeKE

LmmwMnNNt Ne, etc.

pP

q

QrR

SMBOLOS

altura;unadimensin;ho. mnimoespesorde pelculaenchumaceras

coeficientedetransmisindecalor(transmitancia)horsepower(caballodevaporingls)(C.V.=caballodeva-

por internacional)aprietede metalen ajustesmomentorectangularo polardeinerciamomentopolar de inercia;factorgeomtrico,engranajes

cnicosradiodegiro,(//A)1/2 o (//m)1/2; constanteelstica,desvia-

cinporunidaddecarga;conductividadfactordeWaWparaproyecto;Ke, factorparaefectodecur-

vaturaen muellesy vigascurvadas;K factorparaes-fuerzocortanteenmuelles

factortericode concentracinde esfuerzo;K,. factordereduccinde resistenciaa la fatiga

factoresdediseodeejessegncdigoASMEfactoresdedesgaste,engranajesrectos.engranajesdetorni-

llos sinfin,levasenergacinticalongitud;unadimensinmasaenkilogramosge(o bienenslugs)(W/g)relacinde velocidad;velocidadangularmomentode unafuerza;momentoflector;M v. componente

verticaldelmomento;Mm valormediodelmomento,etc.velocidadangular;revolucionesporminuto;nrevoluciones

o ciclospor segundo;tambinne. nmerode ciclosdecargapor fatiga

factordechruloo factordeseguridad;algunasveces,carganormalparaunasuperficie

N con subndiceindicala cantidadde algo,comonmerode dienteso nmerode hilosde rosca,nmerode espi-ras,etc.

presinenkg/cm2(o bienenlibraspor pulgadacuadrada)pasodemuellesenespiral,dientesdeengranaje,roscas,etc.;.. Pd pasodiametral;Pe. pasocircunferencialcantidadde fluido; ndicede sensibilidada las ranuraso

muescascantidaddecalor;algunasvecesunafuerza,unaconstanteradioreaccino fuerzaresultante;radiodela mayordedosrue-

das;relacino raznaritmtica;rugosidad;Rv,compo-nenteverticalde R; Rh' componentehorizontalde R;etctera

ReS

S

tTUVVwWyZZ'a. (aIfa)/3(beta)y (gamma)O (delta) (psilon)f} (eta)\

durezaRockwellC; RB' durezaRockwellB, etc.tensino esfuerzo;Sa, componentealternadelesfuerzototal:

So componentealternaen cizalladura;Se, esfuerzodecompresin;Sd, esfuerzode proyecto,clculoo diseo;Se,esfuerzoequivalente;Su. esfuerzocortanteequivalente;S" esfuerzode flexino flector;Sm. esfuerzomedio;Smesfuerzomedioen cizalladura;s',,, lmitede duracinofatiga;so. resistenciaa la fatiga;Soo. resistenciaa la fatigaen torsin,cargadesdecerohastael mximo;su, resis-tenciaa la fatigaen cizalladura,cargainvertidao alter-nada;s. esfuerzocortante;Se, esfuerzode traccin;S".resistenciamxima;suresistenciamximaen cizalladu-ra; S"e, resistenciamximaen compresin;Su. resistenciade fluenciaentraccin;Sy resistenciade fluenciaen ci-zalladurao torsin;SI' esfuerzoinicialo unapartedeunesfuerzototal;S,t. esfuerzoen un puntoA; vasetam-bin(J" y T

nmerode Sommerfeld;fuerzacentrfuga;fuerzade sepa-racin;distanciadedesplazamientodeuncuerpo,despla-zamiento;escala

espesor;temperaturacorrientementeen gradoscentgrados(o bien,engradosFahrenheit)

momentode torsin;par; tolerancia;Tm, valor medio;Tal componentealterna

trabajo,V" trabajode friccino rozamiento;Utrabajoelsticoo de muelle

velocidad;V" velocidadenm/s(o bienenfps); Vmveloci-dadenm/min(o bienenfpm)

volumen;fuerzacortanteen seccindevigacargapor unidadde distancia;pesopor unidadde distan-

cia; masa;pesopesoo cargatotal; fuerzafactorde Lewis en engranajesmdulode seccin,l/e; viscosidadabsolutaen centipoisesmdulode seccinbasadoen el momentopolar de iner-

cia, J/ecoeficientededilatacintrmicalineal;un ngulo;acelera-

cin angularngulodefriccinlmite;un ngulo;ngulode levangulodepasoenlosengranajescnicos;deformacinuni-

tariapor cizalladuraalargamientototal;flechatotaldeunavigadeformacinunitarianormal;relacinde excentricidadeficienciade juntasroblonadaso soldadas

~/ j

SMBOLOS XV

'~

XIV

hhhp.i1JkKKtK KmKo, Kw, KeKE

LmmwMnNNt Ne, etc.

pP

q

QrR

SMBOLOS

altura;unadimensin;ho. mnimoespesorde pelculaenchumaceras

coeficientedetransmisindecalor(transmitancia)horsepower(caballodevaporingls)(C.V.=caballodeva-

por internacional)aprietede metalen ajustesmomentorectangularo polardeinerciamomentopolar de inercia;factorgeomtrico,engranajes

cnicosradiodegiro,(//A)1/2 o (//m)1/2; constanteelstica,desvia-

cinporunidaddecarga;conductividadfactordeWaWparaproyecto;Ke, factorparaefectodecur-

vaturaen muellesy vigascurvadas;K factorparaes-fuerzocortanteenmuelles

factortericode concentracinde esfuerzo;K,. factordereduccinde resistenciaa la fatiga

factoresdediseodeejessegncdigoASMEfactoresdedesgaste,engranajesrectos.engranajesdetorni-

llos sinfin,levasenergacinticalongitud;unadimensinmasaenkilogramosge(o bienenslugs)(W/g)relacinde velocidad;velocidadangularmomentode unafuerza;momentoflector;M v. componente

verticaldelmomento;Mm valormediodelmomento,etc.velocidadangular;revolucionesporminuto;nrevoluciones

o ciclospor segundo;tambinne. nmerode ciclosdecargapor fatiga

factordechruloo factordeseguridad;algunasveces,carganormalparaunasuperficie

N con subndiceindicala cantidadde algo,comonmerode dienteso nmerode hilosde rosca,nmerode espi-ras,etc.

presinenkg/cm2(o bienenlibraspor pulgadacuadrada)pasodemuellesenespiral,dientesdeengranaje,roscas,etc.;.. Pd pasodiametral;Pe. pasocircunferencialcantidadde fluido; ndicede sensibilidada las ranuraso

muescascantidaddecalor;algunasvecesunafuerza,unaconstanteradioreaccino fuerzaresultante;radiodela mayordedosrue-

das;relacino raznaritmtica;rugosidad;Rv,compo-nenteverticalde R; Rh' componentehorizontalde R;etctera

ReS

S

tTUVVwWyZZ'a. (aIfa)/3(beta)y (gamma)O (delta) (psilon)f} (eta)\

durezaRockwellC; RB' durezaRockwellB, etc.tensino esfuerzo;Sa, componentealternadelesfuerzototal:

So componentealternaen cizalladura;Se, esfuerzodecompresin;Sd, esfuerzode proyecto,clculoo diseo;Se,esfuerzoequivalente;Su. esfuerzocortanteequivalente;S" esfuerzode flexino flector;Sm. esfuerzomedio;Smesfuerzomedioen cizalladura;s',,, lmitede duracinofatiga;so. resistenciaa la fatiga;Soo. resistenciaa la fatigaen torsin,cargadesdecerohastael mximo;su, resis-tenciaa la fatigaen cizalladura,cargainvertidao alter-nada;s. esfuerzocortante;Se, esfuerzode traccin;S".resistenciamxima;suresistenciamximaen cizalladu-ra; S"e, resistenciamximaen compresin;Su. resistenciade fluenciaentraccin;Sy resistenciade fluenciaen ci-zalladurao torsin;SI' esfuerzoinicialo unapartedeunesfuerzototal;S,t. esfuerzoen un puntoA; vasetam-bin(J" y T

nmerode Sommerfeld;fuerzacentrfuga;fuerzade sepa-racin;distanciadedesplazamientodeuncuerpo,despla-zamiento;escala

espesor;temperaturacorrientementeen gradoscentgrados(o bien,engradosFahrenheit)

momentode torsin;par; tolerancia;Tm, valor medio;Tal componentealterna

trabajo,V" trabajode friccino rozamiento;Utrabajoelsticoo de muelle

velocidad;V" velocidadenm/s(o bienenfps); Vmveloci-dadenm/min(o bienenfpm)

volumen;fuerzacortanteen seccindevigacargapor unidadde distancia;pesopor unidadde distan-

cia; masa;pesopesoo cargatotal; fuerzafactorde Lewis en engranajesmdulode seccin,l/e; viscosidadabsolutaen centipoisesmdulode seccinbasadoen el momentopolar de iner-

cia, J/ecoeficientededilatacintrmicalineal;un ngulo;acelera-

cin angularngulodefriccinlmite;un ngulo;ngulode levangulodepasoenlosengranajescnicos;deformacinuni-

tariapor cizalladuraalargamientototal;flechatotaldeunavigadeformacinunitarianormal;relacinde excentricidadeficienciade juntasroblonadaso soldadas

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XVI

8 (theta),\ (lambda)p (mu)

v (nu)'Ir (pi)p (rho)cr (sigma)

.:s (sigma)

T (tau)

cp (fi)

tf (psi)

w (omega)

SMBOLOS

unngulongulodeavancederoscashelicoidaleso de tornillorelacinde Poisson;viscosidadabsolutaen kg-seg/m2(o

bienenlb-segpor pulgadacuadrada=reyns)viscosidadcinemtica(v =p/p)3,1416...

densidad;algunasvecesradio variableesfuerzonormalresultanteenesfuerzoscombinados;desvia-

cinnormalo estndar.ngulode eje,engranajescnicosy helicoidalescruzados;

signode suma .esfuerzocortanteresultanteenesfuerzoscombinados;tiem-

po; representaunidadde tiempongulodetorsin;ngulodepresinenengranajesy levas;

frecuenciaenciclospor segundoo minutongulode hliceen engranajeshelicoidales;ngulode

espiral \velocidadangularenradianespor unidadde tiempo

~

.

AFBMAAGMAAISCAISIALBAASAASLEASMASMEASTMAWSBHNCCcfmc.g.C.I.CLcpcpmcpsfpmfpsfpS2gpmhpIDipsipS2ksimphmr

'-

ABREVIACIONES

Anti-FrictionBearingManufacturersAssociationAmericanGear ManufacturersAssociationAmericanInstituteof SteelConstructionAmericanIron and SteelInstituteAmericanLeatherBeltingAssociationAmericanStandardsAssociationAmericanSocietyof LubricationEngineersAmericanSocietyfor MetalsAmericanSocietyof MechanicalEngineersAmericanSocietyfor TestingMaterialsAmerican,WeldingSocietynmerode durezaBrinell

en sentidocontrarioal de las manecillasdel relojpiescbicospor minutocentrode gravedadhierrocolado

en sentidode las agujasdel relojcentipoisesciclospor minutociclospor segundopiespor minutopiespor segundopiespor segundo-segundogalonespor minutocaballosde vapordimetrointeriorpulgadaspor segundopulgadaspor segundo-segundokips por pulgadacuadradamillaspor horamillonesde revoluciones

XVI

8 (theta),\ (lambda)p (mu)

v (nu)'Ir (pi)p (rho)cr (sigma)

.:s (sigma)

T (tau)

cp (fi)

tf (psi)

w (omega)

SMBOLOS

unngulongulodeavancederoscashelicoidaleso de tornillorelacinde Poisson;viscosidadabsolutaen kg-seg/m2(o

bienenlb-segpor pulgadacuadrada=reyns)viscosidadcinemtica(v =p/p)3,1416...

densidad;algunasvecesradio variableesfuerzonormalresultanteenesfuerzoscombinados;desvia-

cinnormalo estndar.ngulode eje,engranajescnicosy helicoidalescruzados;

signode suma .esfuerzocortanteresultanteenesfuerzoscombinados;tiem-

po; representaunidadde tiempongulodetorsin;ngulodepresinenengranajesy levas;

frecuenciaenciclospor segundoo minutongulode hliceen engranajeshelicoidales;ngulode

espiral \velocidadangularenradianespor unidadde tiempo

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.

AFBMAAGMAAISCAISIALBAASAASLEASMASMEASTMAWSBHNCCcfmc.g.C.I.CLcpcpmcpsfpmfpsfpS2gpmhpIDipsipS2ksimphmr

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ABREVIACIONES

Anti-FrictionBearingManufacturersAssociationAmericanGear ManufacturersAssociationAmericanInstituteof SteelConstructionAmericanIron and SteelInstituteAmericanLeatherBeltingAssociationAmericanStandardsAssociationAmericanSocietyof LubricationEngineersAmericanSocietyfor MetalsAmericanSocietyof MechanicalEngineersAmericanSocietyfor TestingMaterialsAmerican,WeldingSocietynmerode durezaBrinell

en sentidocontrarioal de las manecillasdel relojpiescbicospor minutocentrode gravedadhierrocolado

en sentidode las agujasdel relojcentipoisesciclospor minutociclospor segundopiespor minutopiespor segundopiespor segundo-segundogalonespor minutocaballosde vapordimetrointeriorpulgadaspor segundopulgadaspor segundo-segundokips por pulgadacuadradamillaspor horamillonesde revoluciones

SMBOLOS

SMBOLOS QUMICOS MS USUALES

XVIII

ODOQTpsipsfQTrpmrpsSAESCFSESAWQTypYS

pin.

ABREVIACIONES

dimetroexteriortempladoy recocidoal aceitelibraspor pulgadacuadradalibraspor pie cuadradotempladoy recocidorevolucionespor minutorevolucionespor segundoSocietyof AutomotiveEngineerscoeficientede concentracinde esfuerzosSocietyfor ExperimentalStressAnalysistempladoy recocidoal aguarendimientointensidaddel rendimientomicropulgada=10- pulg.

jI

1'1

1

1)

,}f

I

I

AlBBiBeCbCdCoCrCu

aluminioborobismutoberiliocolumbiocadmiocobaltocromocobre

Fe hierroMg magneslOMn manganesoMo molibdenoNi nquelO oxgenoP fsforoPb plomoS azufre

Sb antimonioSe selenoSi silicioSn estaoTa tntaloTi titanioV vanadioW tungstenoZn zinc

XiX

-gI

SMBOLOS

SMBOLOS QUMICOS MS USUALES

XVIII

ODOQTpsipsfQTrpmrpsSAESCFSESAWQTypYS

pin.

ABREVIACIONES

dimetroexteriortempladoy recocidoal aceitelibraspor pulgadacuadradalibraspor pie cuadradotempladoy recocidorevolucionespor minutorevolucionespor segundoSocietyof AutomotiveEngineerscoeficientede concentracinde esfuerzosSocietyfor ExperimentalStressAnalysistempladoy recocidoal aguarendimientointensidaddel rendimientomicropulgada=10- pulg.

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aluminioborobismutoberiliocolumbiocadmiocobaltocromocobre

Fe hierroMg magneslOMn manganesoMo molibdenoNi nquelO oxgenoP fsforoPb plomoS azufre

Sb antimonioSe selenoSi silicioSn estaoTa tntaloTi titanioV vanadioW tungstenoZn zinc

XiX

-gI

~NDICE DE MATERIAS

Pg.

Prlogo . VIIReconocimiento. XISmbolos. XIII

Cap. 1 ANLISIS DE TENSIONES. ESFUERZOS SIMPLES . 11, Introduccin.2, Responsabilidaddel proyectistade mquinas.3, La lgica del proyecto.4, Teora y prctica.5, Objeto de estelibro. 6, El proyectode mquinasincurpbeal ingeniero.7, Esfuerzo.8, Resistenciaa la tracciny resistenciade f1uencia.9, Mdulo deelasticidad.10,Flexin. 11,Relacionesmatemticaspara las vigas.Centro de cortadura.12, Determinacindel momentode inercia.13,Torsin, 14,Par de torsin.15,Resistenciademateriales.16,Coe-ficientede seguridad.Coeficientede clculo.17,Variabilidadde laresistenciade los materialesy el esfuerzode clculo.18,Considera-cionesrelativasal coeficientede seguridady al esfuerzode clculo.19,Ejemplo.Clculo de torsin.20,Esfuerzode seguridaden com-presin.21,Ejemplo.Anlisis de esfuerzo.22,Dimensionespreferi-das(fraccionesnormalizadaso estndar).23,Correccinen el modode presentacinde los clculos.24. Pandeo de un aja de viga.25. Recipientesde pareddelgadasometidosa presin.26,Ejemplo.Recipientede aceroal titanio.27, Esfuerzosde contacto.28, Pro-blemasestticamenteindeterminados.29, Esfuerzostrmicos,o seadebidosa cambiosde temperatura.30,Nota parael estudiante.

L ~------

..

{l

Cap. 2 LOS MATERIALES y SUS PROPIEDADES1, Introduccin.2, Definiciones.3,Trminosde tratamientotrmico.4, Dureza. 5, Nmerosde especificacinAISI y SAE. 6, Acerosaleados.7, Templabilidad.8, Endurecimientosuperficial.9~Endurecimientoen el trabajo. ID, Hierro dulce o forjado. 11, Fundicino hierro colado. 12, Fundicin maleable.13, Fundicin modular.14, Acero fundido.15,Acero inoxidable.16,Aleacionesde cobre.17,Aleacionesde aluminio.18,Aleacionesde magnesia.19,Titanio.20,Plomo, estaoy aleacionesdiversas.21,Servicioa temperaturaselevadas.22, Propiedadesa baja temperatura.23,Plsticos.24,Su-gerenciasparaproyectar.25, Materialesy procedimientosdiversos.26, Conclusin.

53

~NDICE DE MATERIAS

Pg.

Prlogo . VIIReconocimiento. XISmbolos. XIII

Cap. 1 ANLISIS DE TENSIONES. ESFUERZOS SIMPLES . 11, Introduccin.2, Responsabilidaddel proyectistade mquinas.3, La lgica del proyecto.4, Teora y prctica.5, Objeto de estelibro. 6, El proyectode mquinasincurpbeal ingeniero.7, Esfuerzo.8, Resistenciaa la tracciny resistenciade f1uencia.9, Mdulo deelasticidad.10,Flexin. 11,Relacionesmatemticaspara las vigas.Centro de cortadura.12, Determinacindel momentode inercia.13,Torsin, 14,Par de torsin.15,Resistenciademateriales.16,Coe-ficientede seguridad.Coeficientede clculo.17,Variabilidadde laresistenciade los materialesy el esfuerzode clculo.18,Considera-cionesrelativasal coeficientede seguridady al esfuerzode clculo.19,Ejemplo.Clculo de torsin.20,Esfuerzode seguridaden com-presin.21,Ejemplo.Anlisis de esfuerzo.22,Dimensionespreferi-das(fraccionesnormalizadaso estndar).23,Correccinen el modode presentacinde los clculos.24. Pandeo de un aja de viga.25. Recipientesde pareddelgadasometidosa presin.26,Ejemplo.Recipientede aceroal titanio.27, Esfuerzosde contacto.28, Pro-blemasestticamenteindeterminados.29, Esfuerzostrmicos,o seadebidosa cambiosde temperatura.30,Nota parael estudiante.

L ~------

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{l

Cap. 2 LOS MATERIALES y SUS PROPIEDADES1, Introduccin.2, Definiciones.3,Trminosde tratamientotrmico.4, Dureza. 5, Nmerosde especificacinAISI y SAE. 6, Acerosaleados.7, Templabilidad.8, Endurecimientosuperficial.9~Endurecimientoen el trabajo. ID, Hierro dulce o forjado. 11, Fundicino hierro colado. 12, Fundicin maleable.13, Fundicin modular.14, Acero fundido.15,Acero inoxidable.16,Aleacionesde cobre.17,Aleacionesde aluminio.18,Aleacionesde magnesia.19,Titanio.20,Plomo, estaoy aleacionesdiversas.21,Servicioa temperaturaselevadas.22, Propiedadesa baja temperatura.23,Plsticos.24,Su-gerenciasparaproyectar.25, Materialesy procedimientosdiversos.26, Conclusin.

53

XXII NDICE DE MATERIAS

Pg.

1NDICE DE MATERIAS XXIII

Pg.

...~II

Cap.3 TOLERANCIAS Y JUEGOS. 101.1, Introduccin.2, Tolerancia.3, Juego.4, Ajustes.5, Ejemplo.6, Intercambiabilidad.7,Ajustesforzadosy porcontraccin.8,Es-fuerzosdebidosal aprieteo interferenciadel metal.9,Dispersinnaturaldelasdimensiones.10,Ejemplo.Anlisisdeunaproduccinreal.11,Desviacintipoy readebajodela curvanormal.12,Dis-tribucionesestadsticasdelosajustes.13,Toleranciasenla localiza-cinde agujeros.14,Toleranciay acabadosuperficial.15,Con-clusin.

Cap.4 CARGAS VARIABLES y CONCENTRACIONES DE ES-FUERZOS .. 1m1, Introduccin.2, Mecanismode la fatiga.3, Lmitesdefatigaoendurancia,resistenciaa la fatiga.4, Grficodela resistenciaa lafatiga.5, Variacindelosesfuerzos.6, Representacindela resis-tenciaa la fatigabajounesfuerzoalternativo.7,Clculosderesis-tenciaa la fatiga.8, Concentradoresde esfuerzo.9, Coeficientestericosdeconcentracindeesfuerzos.10,Sensibilidadenla entalla.11,Efectodelestadodela superficiesobrela resistenciaa la fatiga.13,EcuacindelesfuerzovariableconKf 14,Ejemplo.Vstagodembolo.15,Ejemplo.Momentodetorsinvariable.16,Resistenciaa la fatigaparaduracinlimitada.(Vidafinita.)17,Ejemplo.Du-racinlimitada.18,Ejemplo.19,Esfuerzoequivalente.20,Coeficien-tesdeclculoparacargavariable.21,Resumendelas considera-cionesde clculoparaesfuerzosvariables.22,Concentradoresdeesfuerzoacumulados.23,Esfuerzoso tensionesresiduales.24,Placaconagujeroelptico.25,Vigaconagujeros.X Corrosin.~ Co-

""" rrosinpor ludimiento.28, Granalladoy apisonadosuperficial.29,Tratamientostrmicosparaaumentarla resistenciaa la fatiga.

30,Efectosde~perficiediversos.31,Mitigacinde lasconcentra-cionesdeesfuerzo~..32,Efectosdetemperatura.33,Consideraciones.relativasa la resistenciaa la fatiga.34,Impacto.35,Energaels-tica.36,Barracargadaaxialmente.37,Ejemplo.38,Cargarepen-tinamenteaplicada.Velocidadnulade impacto.39,Elementoentraccincondoso msseccionestransversales.40,Proyectoparacargasdeimpacto.41,Barrademazano despreciable.42,Impactoporunceipoquesedesplazahorizontalmente.43,Impactoelsticosobrevigas.44,Efectodemasadela viga.45,Observacionesgene-ralessobreel impacto.46,Conclusin.

Cap.5 UNIONES CON TORNILLOS Y REMACHES ... 2011, Introduccin.2,Clasesderosca.3, Definiciones.4, Roscasnor-malizadas.5, Ajustespararoscas.6, Proyectodepernos.Traccin'inicialdesconocida.7,Traccininicialy pardeapriete.8,Materialesy resistenciadeloseJementosroscados.9,Anlisiselsticodepernosparajuntas.10,Constanteselsticasy empaquetadurasparapiezas

unidas.11,Ejemplo.Esprragosparaculatadecompresor.12,Ejem-plo.Juntargida.13,Tiposdepernosy tornillos.14,Tornillospri-sioneros.15,Profundidaddelagujeroroscadoy espaciolibrealre-dedordela cabezadeunpernoy dela tuerca.16,Pernosy tornillossometidosa esfuerzocortante.17,Dispositivosdefijacinparaase-gurarelementosroscados.18,Perno-roblnDardelet.19,Rema-ches.20,.Conclusin.

Cap.6 RESORTES 2351,Introduccin.2,Esfuerzosenresorteshelicoidalesdealambrere-dondo.3, Esfuerzosdeclculoy esfuerzosdelresorteconsideradocerrado.4,Constantedeunresorte.5,Deformacinderesorteshe-licoidalesdealambreredondo.6, Clculoparaesfuerzosvariables.7,Energaabsorbidapor un resorte.8,Alturadecierrey longitudlibre.9,Clculoderesorteshelicoidales.10,Ejemplo.Serviciomedio.11,Ejemplo.Servicioindefinido.12,Materialesempleadosparare-sorteshelicoidales.13,Factoresqueafectana la resistenciaa la fati-ga de losresorteshelicoidales.14,Relajacinde los materialesderesorte.15,DiagramadeGoodman.16,Tolerancias.17,Oscilacionesen los resortes.18,Pandeode los resortesdecompresin.19,Re-sorteshelicoidalesconcntricos.20,Resorteshelicoidalesdealambrerectangularen compresin.21, Resortesen extensino traccin.22,Resortesde torsin.23,Otrasclasesde resortes.24,Resortesplanos.25,Resortesdehojaso muellesdeballesta.26,Fatigadelosresortesde hoja.27,Observacionesgeneralessobrelos resortesdehojas.28,Conclusin.

Cap.7 COLUMNAS PARA CARGAS CENTRADAS. 2731, Introduccin.2, FrmuladeEuler.3, Longitudefectivao libre.4, Columnascortas.5, Frmulaslineales.6, Puntode transicinentrecolumnaslargase intermedias.7, Radiodegiroo deinercia.8, Frmulade la secante.9, Clculode columnas.10,Ejemplo.11,Esfuerzoequivalenteen lascolumnas.12,Otrasfrmulasparaclculodecolumnas.13,Conclusin.

Cap.8 ESFUERZOS COMBINADOS. 2851, Introduccin.2, Esfuerzosuniformesy de flexin.3, Ejemplo.Proyectodecolumnaconcargaexcntrica.4,Cargaexcntricasobreunaseccinasimtrica.5, Esfuerzoscortantescoplanariosen msde unadireccin.6, Esfuerzosnormalesy cortantescombinados.7, Esfuerzosprincipales.8, Esfuerzocortantemximo.9, Elementosometidoa dosesfuerzosnormalesy unocortante.10,CrculodeMohr. 11,Ejemplo.Esfuerzosde tracciny cortantecombinados.12,Teorasde la rotura.13,Ecuacinde clculoparalas teoras

.de esfuerzocortantemximoy de esfuerzocortanteoctadrico.14,Ejemplo.Flexin,compresiny torsincombinadas.15,Com-

XXII NDICE DE MATERIAS

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1NDICE DE MATERIAS XXIII

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Cap.3 TOLERANCIAS Y JUEGOS. 101.1, Introduccin.2, Tolerancia.3, Juego.4, Ajustes.5, Ejemplo.6, Intercambiabilidad.7,Ajustesforzadosy porcontraccin.8,Es-fuerzosdebidosal aprieteo interferenciadel metal.9,Dispersinnaturaldelasdimensiones.10,Ejemplo.Anlisisdeunaproduccinreal.11,Desviacintipoy readebajodela curvanormal.12,Dis-tribucionesestadsticasdelosajustes.13,Toleranciasenla localiza-cinde agujeros.14,Toleranciay acabadosuperficial.15,Con-clusin.

Cap.4 CARGAS VARIABLES y CONCENTRACIONES DE ES-FUERZOS .. 1m1, Introduccin.2, Mecanismode la fatiga.3, Lmitesdefatigaoendurancia,resistenciaa la fatiga.4, Grficodela resistenciaa lafatiga.5, Variacindelosesfuerzos.6, Representacindela resis-tenciaa la fatigabajounesfuerzoalternativo.7,Clculosderesis-tenciaa la fatiga.8, Concentradoresde esfuerzo.9, Coeficientestericosdeconcentracindeesfuerzos.10,Sensibilidadenla entalla.11,Efectodelestadodela superficiesobrela resistenciaa la fatiga.13,EcuacindelesfuerzovariableconKf 14,Ejemplo.Vstagodembolo.15,Ejemplo.Momentodetorsinvariable.16,Resistenciaa la fatigaparaduracinlimitada.(Vidafinita.)17,Ejemplo.Du-racinlimitada.18,Ejemplo.19,Esfuerzoequivalente.20,Coeficien-tesdeclculoparacargavariable.21,Resumendelas considera-cionesde clculoparaesfuerzosvariables.22,Concentradoresdeesfuerzoacumulados.23,Esfuerzoso tensionesresiduales.24,Placaconagujeroelptico.25,Vigaconagujeros.X Corrosin.~ Co-

""" rrosinpor ludimiento.28, Granalladoy apisonadosuperficial.29,Tratamientostrmicosparaaumentarla resistenciaa la fatiga.

30,Efectosde~perficiediversos.31,Mitigacinde lasconcentra-cionesdeesfuerzo~..32,Efectosdetemperatura.33,Consideraciones.relativasa la resistenciaa la fatiga.34,Impacto.35,Energaels-tica.36,Barracargadaaxialmente.37,Ejemplo.38,Cargarepen-tinamenteaplicada.Velocidadnulade impacto.39,Elementoentraccincondoso msseccionestransversales.40,Proyectoparacargasdeimpacto.41,Barrademazano despreciable.42,Impactoporunceipoquesedesplazahorizontalmente.43,Impactoelsticosobrevigas.44,Efectodemasadela viga.45,Observacionesgene-ralessobreel impacto.46,Conclusin.

Cap.5 UNIONES CON TORNILLOS Y REMACHES ... 2011, Introduccin.2,Clasesderosca.3, Definiciones.4, Roscasnor-malizadas.5, Ajustespararoscas.6, Proyectodepernos.Traccin'inicialdesconocida.7,Traccininicialy pardeapriete.8,Materialesy resistenciadeloseJementosroscados.9,Anlisiselsticodepernosparajuntas.10,Constanteselsticasy empaquetadurasparapiezas

unidas.11,Ejemplo.Esprragosparaculatadecompresor.12,Ejem-plo.Juntargida.13,Tiposdepernosy tornillos.14,Tornillospri-sioneros.15,Profundidaddelagujeroroscadoy espaciolibrealre-dedordela cabezadeunpernoy dela tuerca.16,Pernosy tornillossometidosa esfuerzocortante.17,Dispositivosdefijacinparaase-gurarelementosroscados.18,Perno-roblnDardelet.19,Rema-ches.20,.Conclusin.

Cap.6 RESORTES 2351,Introduccin.2,Esfuerzosenresorteshelicoidalesdealambrere-dondo.3, Esfuerzosdeclculoy esfuerzosdelresorteconsideradocerrado.4,Constantedeunresorte.5,Deformacinderesorteshe-licoidalesdealambreredondo.6, Clculoparaesfuerzosvariables.7,Energaabsorbidapor un resorte.8,Alturadecierrey longitudlibre.9,Clculoderesorteshelicoidales.10,Ejemplo.Serviciomedio.11,Ejemplo.Servicioindefinido.12,Materialesempleadosparare-sorteshelicoidales.13,Factoresqueafectana la resistenciaa la fati-ga de losresorteshelicoidales.14,Relajacinde los materialesderesorte.15,DiagramadeGoodman.16,Tolerancias.17,Oscilacionesen los resortes.18,Pandeode los resortesdecompresin.19,Re-sorteshelicoidalesconcntricos.20,Resorteshelicoidalesdealambrerectangularen compresin.21, Resortesen extensino traccin.22,Resortesde torsin.23,Otrasclasesde resortes.24,Resortesplanos.25,Resortesdehojaso muellesdeballesta.26,Fatigadelosresortesde hoja.27,Observacionesgeneralessobrelos resortesdehojas.28,Conclusin.

Cap.7 COLUMNAS PARA CARGAS CENTRADAS. 2731, Introduccin.2, FrmuladeEuler.3, Longitudefectivao libre.4, Columnascortas.5, Frmulaslineales.6, Puntode transicinentrecolumnaslargase intermedias.7, Radiodegiroo deinercia.8, Frmulade la secante.9, Clculode columnas.10,Ejemplo.11,Esfuerzoequivalenteen lascolumnas.12,Otrasfrmulasparaclculodecolumnas.13,Conclusin.

Cap.8 ESFUERZOS COMBINADOS. 2851, Introduccin.2, Esfuerzosuniformesy de flexin.3, Ejemplo.Proyectodecolumnaconcargaexcntrica.4,Cargaexcntricasobreunaseccinasimtrica.5, Esfuerzoscortantescoplanariosen msde unadireccin.6, Esfuerzosnormalesy cortantescombinados.7, Esfuerzosprincipales.8, Esfuerzocortantemximo.9, Elementosometidoa dosesfuerzosnormalesy unocortante.10,CrculodeMohr. 11,Ejemplo.Esfuerzosde tracciny cortantecombinados.12,Teorasde la rotura.13,Ecuacinde clculoparalas teoras

.de esfuerzocortantemximoy de esfuerzocortanteoctadrico.14,Ejemplo.Flexin,compresiny torsincombinadas.15,Com-

XXIV NDICE DE MATERIAS

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NDICE DE MATERIAS xxv

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binacinde esfuerzosvariables.16,Ejemplo.Esfuerzosvariablesdeflexiny torsincombinados.17, Consideracionescomplementariasacerca de la fatiga. 18, Tornillos ;le transmisinde potencia.19,Pasoy avance.20,Par necesarioparagirar un tornillo.21,Coe-ficientede rozamientoen los tornillosde potencia.22,Rendimientodeun tornillo de roscacuadrada.23, Condicionespara un tornilloirreversible.24,Clculo de tornillos.25,Vigas curvas.16,Cilindrosde paredgruesa.27, Ajustesforzadosy por contraccin.28, Con-clusin.

Cap. 9 CALCULO DE RBOLES Y EJES .. , 3371, Introduccin.2, Fuerzasde flexinproducidaspor correasy ca-denas.3, Proyecto de ejes en cuanto a resistencia.4, Ejemplo.5, Dimetrosy materialesde los rboles.6, Ejes huecosdeseccionesredonday cuadrada.7, Esfuerzocortantevertical.8, Deformacintorsional.9, Deformacionestransversales.!O, Integracingrfica.11,Ejemplo.Deiormacino flechade ejes.12,Vibracin y veloci-dadescrticasde los rboles.13, Proyectode ejesmedianteel c-digoASME. 14,Conclusin.

Cap. 10 CHAVETAS y ACOPLAMIENTOS .. 3651, Introduccin.2, Diseode chavetasplanasy cuadradas:3, Ejem-plo. Proyectode una chavetaplana.4, Concentracinde esfuerzosen chaveteros.5, Otros tiposde chavetas.6, Ejes ranurados.7, Ra-nurasde evolvente.8, Pasadoreso clavijasde cortadura.9, Acopla-mientosrgidos.10,Ejemplo.Acoplamientode platos.11,Acopla-mientosflexibles.12, Juntas universales.13, Embraguede ruedalibre. 14,Conclusin.

Cap. 11 COJINETES DE DESLIZAMIENTO 3891, Introduccin.2, Tipos de cojinetesde deslizamiento.3, Lubri-cacin por pelculagruesa.4, Viscosidad.5, Ecuacin de Petroff.6, Lubricacinhidrodinmica.7, Relacionesgeomtricaspara coji-netescon juego.8, Capacidadde cargay rozamientopara cojinetessimples de deslizamiento.9, Cojinetes hidrodinmicosptimos.!O, Ejemplo. Cojin;;;tecompleto. 11, Ejemplo. Cojinete ptimo.12,Flujo de lubricantea travsdel cojinete.13,Aumentodeenergadel aceite.14, Mnimo valor admisibledel espesorde la pelculalubricante.15,Ejemplo.Cojinetede apoyoparcial,con aumentodetemperatura.16,Relacinde fuego.17,Relacinlongitud/dimetro.18, Calor disipadopor un cojinete.19, Ejemplo. Temperaturadergimenestacionario.20,Temperaturasde funcionamiento.21,Flujode aceitecon alimentacina presin.22, Prdida por rozamientoen la tapasuperiorde un cojinete.23, Significadode Znfp. 24,Lu-bricacindepelculadelgada.25,Construcciny lubricacin.26,Ma-terialesparacojinetes.27,Cojinetessemilubricadosy no lubricados.

..,

28, Lubricantes.29, Cojinetesde empuje.30, Lubricacinhidrost-tica. 31, Cojineteslubricadospor gas.32. Cargadinmica,33, Con-clusin.

Cap. 12 RODAMIBNTOS DE BOLAS Y DE RODILLOS ..... 4371, Introduccin.2, Esfuerzosduranteel contactoderodadura.3,Na-turalezaestadsticade la duracinde un rodamiento.4, Capacidadde cargaesttica.5, Capacidadde cargadinmica.6, Carga din-mica equivalente.7, Seleccinde los rodamientosutilizando lastallas.8, Ejemplo.9, Eleccin de rOdamientoscuandola probabi-lidad de supervivenciaes diferentedel 90%. !O, Ejemplos.Pro-babilidadesy vidas tiles de los rodamientosgiratorios.11,Cargavariable.12, Materialesy acabados.13, Dimensionesde los roda-mientos.14,Rozamientoen los rodamientosde rodadura.15,Tiposde rodamientosde rodadura.16,Rodamientosaxiales.17;Soportespara rodamientosy lubricacin.18,Otros dispositivosde rodamien-tos de bolas.19,Comparacinentrelos cojineteslisos y los roda-mientos.20, Conclusin.

Cap. 13 ENGRANAJES CILNDRICOS RECTOS ..... 4651, Introduccin.2, Definiciones.3, Circunferencia-basey ngulodepresin.4, Paso.5, Longituddeacciny relacindecontacto.6.Leyde engraney accin de los dientes.7. Interferenciaentredientescon perfil de evolvente.8, Sistemasde engranajesde evolventeintercambiables.9, Resistenciade los dientesde engranaje.lO, Con-centracinde esfuerzos.11,Esfuerzosde clculo.12,Anchurade lacara. 13, Carga transmitida.14, Cargasdinmicassobrelos dientesde engranajes.15,Cargadinmicaen funcinde la velocidadnica-mente.Dientesmetlicos.16,Ejemplo.Engranajescilindricosrectos,serviciointermitente.17,CargadinmicamediadeBuckinghamparadientesmetlicos.18,Coeficientesde servicio.19,Erroresadmisiblesy probables.20,Ejemplo.Ecuacinde Buckinghamparacargadin-mica. 21, Carga lmite respectoal desgaste.22, Ejemplo.Desgastede dientesde hierro fundido.23, Desgastede los dientesde engra-najes.24, Materialesempleadospara engranajes.25, Ejemplo.Pro-yectode engranajesde aceropara serviciocontinuo.26.Considera-cionesacercadel clculo de dientesde engranaje.27, Clculo dedientesde engranajesno metlicos.28. Ejemplo.Dientesde engra-naje en materialfenlicolaminado.29, Clculo de dientesde fun-dicin. 30, Dientesde compensacin.31, Cubos.Engranajesmet-licos.32, Brazosy almascentrales.33, Llantay refuerzo.34, Dientes"de addendumy dedendumdesiguales.35, Engranajesinteriores.36, Trenesde engranajes.37, Rendimientode los engranajesy capa-cidadtrmica.38, Lubricacinde los dientesde engranaje.39, Con-clusin.

XXIV NDICE DE MATERIAS

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binacinde esfuerzosvariables.16,Ejemplo.Esfuerzosvariablesdeflexiny torsincombinados.17, Consideracionescomplementariasacerca de la fatiga. 18, Tornillos ;le transmisinde potencia.19,Pasoy avance.20,Par necesarioparagirar un tornillo.21,Coe-ficientede rozamientoen los tornillosde potencia.22,Rendimientodeun tornillo de roscacuadrada.23, Condicionespara un tornilloirreversible.24,Clculo de tornillos.25,Vigas curvas.16,Cilindrosde paredgruesa.27, Ajustesforzadosy por contraccin.28, Con-clusin.

Cap. 9 CALCULO DE RBOLES Y EJES .. , 3371, Introduccin.2, Fuerzasde flexinproducidaspor correasy ca-denas.3, Proyecto de ejes en cuanto a resistencia.4, Ejemplo.5, Dimetrosy materialesde los rboles.6, Ejes huecosdeseccionesredonday cuadrada.7, Esfuerzocortantevertical.8, Deformacintorsional.9, Deformacionestransversales.!O, Integracingrfica.11,Ejemplo.Deiormacino flechade ejes.12,Vibracin y veloci-dadescrticasde los rboles.13, Proyectode ejesmedianteel c-digoASME. 14,Conclusin.

Cap. 10 CHAVETAS y ACOPLAMIENTOS .. 3651, Introduccin.2, Diseode chavetasplanasy cuadradas:3, Ejem-plo. Proyectode una chavetaplana.4, Concentracinde esfuerzosen chaveteros.5, Otros tiposde chavetas.6, Ejes ranurados.7, Ra-nurasde evolvente.8, Pasadoreso clavijasde cortadura.9, Acopla-mientosrgidos.10,Ejemplo.Acoplamientode platos.11,Acopla-mientosflexibles.12, Juntas universales.13, Embraguede ruedalibre. 14,Conclusin.

Cap. 11 COJINETES DE DESLIZAMIENTO 3891, Introduccin.2, Tipos de cojinetesde deslizamiento.3, Lubri-cacin por pelculagruesa.4, Viscosidad.5, Ecuacin de Petroff.6, Lubricacinhidrodinmica.7, Relacionesgeomtricaspara coji-netescon juego.8, Capacidadde cargay rozamientopara cojinetessimples de deslizamiento.9, Cojinetes hidrodinmicosptimos.!O, Ejemplo. Cojin;;;tecompleto. 11, Ejemplo. Cojinete ptimo.12,Flujo de lubricantea travsdel cojinete.13,Aumentodeenergadel aceite.14, Mnimo valor admisibledel espesorde la pelculalubricante.15,Ejemplo.Cojinetede apoyoparcial,con aumentodetemperatura.16,Relacinde fuego.17,Relacinlongitud/dimetro.18, Calor disipadopor un cojinete.19, Ejemplo. Temperaturadergimenestacionario.20,Temperaturasde funcionamiento.21,Flujode aceitecon alimentacina presin.22, Prdida por rozamientoen la tapasuperiorde un cojinete.23, Significadode Znfp. 24,Lu-bricacindepelculadelgada.25,Construcciny lubricacin.26,Ma-terialesparacojinetes.27,Cojinetessemilubricadosy no lubricados.

..,

28, Lubricantes.29, Cojinetesde empuje.30, Lubricacinhidrost-tica. 31, Cojineteslubricadospor gas.32. Cargadinmica,33, Con-clusin.

Cap. 12 RODAMIBNTOS DE BOLAS Y DE RODILLOS ..... 4371, Introduccin.2, Esfuerzosduranteel contactoderodadura.3,Na-turalezaestadsticade la duracinde un rodamiento.4, Capacidadde cargaesttica.5, Capacidadde cargadinmica.6, Carga din-mica equivalente.7, Seleccinde los rodamientosutilizando lastallas.8, Ejemplo.9, Eleccin de rOdamientoscuandola probabi-lidad de supervivenciaes diferentedel 90%. !O, Ejemplos.Pro-babilidadesy vidas tiles de los rodamientosgiratorios.11,Cargavariable.12, Materialesy acabados.13, Dimensionesde los roda-mientos.14,Rozamientoen los rodamientosde rodadura.15,Tiposde rodamientosde rodadura.16,Rodamientosaxiales.17;Soportespara rodamientosy lubricacin.18,Otros dispositivosde rodamien-tos de bolas.19,Comparacinentrelos cojineteslisos y los roda-mientos.20, Conclusin.

Cap. 13 ENGRANAJES CILNDRICOS RECTOS ..... 4651, Introduccin.2, Definiciones.3, Circunferencia-basey ngulodepresin.4, Paso.5, Longituddeacciny relacindecontacto.6.Leyde engraney accin de los dientes.7. Interferenciaentredientescon perfil de evolvente.8, Sistemasde engranajesde evolventeintercambiables.9, Resistenciade los dientesde engranaje.lO, Con-centracinde esfuerzos.11,Esfuerzosde clculo.12,Anchurade lacara. 13, Carga transmitida.14, Cargasdinmicassobrelos dientesde engranajes.15,Cargadinmicaen funcinde la velocidadnica-mente.Dientesmetlicos.16,Ejemplo.Engranajescilindricosrectos,serviciointermitente.17,CargadinmicamediadeBuckinghamparadientesmetlicos.18,Coeficientesde servicio.19,Erroresadmisiblesy probables.20,Ejemplo.Ecuacinde Buckinghamparacargadin-mica. 21, Carga lmite respectoal desgaste.22, Ejemplo.Desgastede dientesde hierro fundido.23, Desgastede los dientesde engra-najes.24, Materialesempleadospara engranajes.25, Ejemplo.Pro-yectode engranajesde aceropara serviciocontinuo.26.Considera-cionesacercadel clculo de dientesde engranaje.27, Clculo dedientesde engranajesno metlicos.28. Ejemplo.Dientesde engra-naje en materialfenlicolaminado.29, Clculo de dientesde fun-dicin. 30, Dientesde compensacin.31, Cubos.Engranajesmet-licos.32, Brazosy almascentrales.33, Llantay refuerzo.34, Dientes"de addendumy dedendumdesiguales.35, Engranajesinteriores.36, Trenesde engranajes.37, Rendimientode los engranajesy capa-cidadtrmica.38, Lubricacinde los dientesde engranaje.39, Con-clusin.

XXVI NDICE DE MATERIAS

Pg.

NDICE DE MATERIAS XXVII

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~lI

Cap. 14 ENGRANAJES HELICOIDALES . 5211, Introduccin.2, ngulo de la hlice.3, Pasos.4, ngulos depresin.5, Carga dinmica.Engranajeshelicoidales.6, Resistenciade los dienteshelicoidales.7, Cargalmitededesgaste.8,Engranajeshelicoidalesdobles.9, Engranajeshelicoidalescruzados.10, Con-clusin.

rodillos.22, Ejemplo.Transmisincon.cadenade rodillos. 23, Ca-denasde dientesinvertidos.24, Cables de alambreo metlicos.25,Consideracionesde proyectopara cablesmetlicos.26,Ejemplo.Cable metlicopara cabrestantesde minas.27, Transmisionesportraccin.28, Accesoriospara cablesmetlicos.29, Poleasplanasypoleas'con gargantas.30, Transmisinarmnica.31, Conclusin.

Cap. 15 ENGRANAJES CNICOS1, Introduccin.2, Nomenclaturade los engranajescnicos.3, Re-sistenciade los dientesde los engranajescnicosrectos.4, Propor-cionesdeldienteen engranajescnicos.5,Factorde forma.6,Cargadinmicapara engranajescnicosgenerados.7, Resistencianominalde los engranajescnicos.8, Carganominalde desgasteparaengra-najescnicos.9, Ejemplo.Potenciaparaengranajescnicos.10,En-granajescnicosconiflex y zerol.11,Engranajescnicosen espiral.12, Engranajeshipoides. 13, Otros tipos de engranajescnicos.14, Fuerzasactuantessobreun engranajecnico. 15, Detallesdeldiseo.16,Materialesempleadospara engranajescnicos.17,Con-clusin.

Cap. 16 ENGRANAJES DE TORNILLO SINFN1, Introduccin.2, Pasoy avance.3, Resistenciade los dientesde larueda de tornillo sinfn. 4, Carga dinmicade los engranajesdetornillosinfn.5,Cargadedesgasteparaengranajesdetornillosinfn.6, Capacidadtrmica.7, Relacin entre los ngulosde presinnormaly diametral.8, Rendimientodelengranajede tornillo sinfn.9, Coeficientede rozamiento,engranajesde tornillo sinfn. 10,Fuer-za de separacinentreel tornillosinfn y la ruedadentada.11,Pro-porcionespara los engranajesde tornillo sinfn. 12,Observacionesgenerales'acerca del diseode los engranajesde tornillo sinfn.13,Procedimientode clculo.14,Materialesparaengranajesde tor-nillo sinfn. 15,Conclusin.

Cap.17 ELEMENTOS FLEXIBLES DE TRANSMISIN DE PO-TENCIA.

1, Introduccin.2, Fuerza tangencialnetay variacinde esfuerzoen las correa's.3, Capacidadde una correaplana.4, Espesory an-chura de la correa.5, Coeficientede rozamiento.6, Resistenciadelcuero.'7, Longitud de las correas.8, ngulo de contacto.9, Velo-cidad de la correa.10,Traccininicial. 11,Capacidadnominaldelas correasde cuero.12,Ejemplo.Correaplana,decuero.13,Man-tenimientode la traccininicial. 14,Anlisis de la transmisindemotorpivotado.15,Correasdecaucho.16,Transmisionesconcorreaplana para ejesno paralelos.17,Correastrapezoidales.18,Trans-misionespoleaV-poleaplanay otras.19,TransmisionesdeveloCidadvariable.20, Correasdentadas.21, Transmisionespor cadenasde

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Cap. 18 FRENOS Y EMBRAGUES.

1, Introduccin.2, Trabajo de friccin y potencia.3, Clculo de laenergaque debeser absorbida.4, Absorcin admisiblede energa'y otrosdatosde clculo.5, Ejemplo.Temperaturadetambory fCV.6, Freno de zapatas.Zapataspequeas.7, Fuerzasactuantesparaelcasodezapataslargas.8,Zapatainterior.9, Frenosde cinta.!O, Parde rozamientode un disco. 11, Observacionesgeneralessobre losembraguesde disco.12,Embraguecnico. 13, Materialesde freno.14,Coeficientede rozamiento.15, Otros tipos de frenosy embra-gues.16,Conclusin.

Cap. 19 CLCULO DE UNIONES SOLDADAS.

1, Introduccin.2, Unin a tope.3, Soldadurasdefileteo enngulo.4, Soldadurasennguloconcargaexcntrica.5, Ejemplo.Soldaduracon filetecargadaexcntricamente.6, Soldaduraanular en ngulotrabajandoa flexin.7, Esfuerzosde clculo. 8, Clculo por resis-tenciaa la fatiga.9, Otros tipos de soldaduras.!O, Dimensionesmnimasde la soldaduraen ngulo.11,Tipos de procesosde soldadura.12,Ensayode unionessoldadas.13,Otros mtodosde unirmetales.14,Conclusin.

Cap. 20 PROBLEMAS DIVERSOS

1, Introduccin.2, Tubos cilndricosdelgadossometidosa presinexterior.3, Tubos de acerosometidosa presinexterior.4, Placasplanas.5, Levas.6, Volantes.7, Ejemplo. Llanta de volante'paraprensapunzonadora.8, Esfuerzosen las llantasde volante.9, Discosgiratorios.10,Conclusin.

REFERENCIAS.

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Cap. 14 ENGRANAJES HELICOIDALES . 5211, Introduccin.2, ngulo de la hlice.3, Pasos.4, ngulos depresin.5, Carga dinmica.Engranajeshelicoidales.6, Resistenciade los dienteshelicoidales.7, Cargalmitededesgaste.8,Engranajeshelicoidalesdobles.9, Engranajeshelicoidalescruzados.10, Con-clusin.

rodillos.22, Ejemplo.Transmisincon.cadenade rodillos. 23, Ca-denasde dientesinvertidos.24, Cables de alambreo metlicos.25,Consideracionesde proyectopara cablesmetlicos.26,Ejemplo.Cable metlicopara cabrestantesde minas.27, Transmisionesportraccin.28, Accesoriospara cablesmetlicos.29, Poleasplanasypoleas'con gargantas.30, Transmisinarmnica.31, Conclusin.

Cap. 15 ENGRANAJES CNICOS1, Introduccin.2, Nomenclaturade los engranajescnicos.3, Re-sistenciade los dientesde los engranajescnicosrectos.4, Propor-cionesdeldienteen engranajescnicos.5,Factorde forma.6,Cargadinmicapara engranajescnicosgenerados.7, Resistencianominalde los engranajescnicos.8, Carganominalde desgasteparaengra-najescnicos.9, Ejemplo.Potenciaparaengranajescnicos.10,En-granajescnicosconiflex y zerol.11,Engranajescnicosen espiral.12, Engranajeshipoides. 13, Otros tipos de engranajescnicos.14, Fuerzasactuantessobreun engranajecnico. 15, Detallesdeldiseo.16,Materialesempleadospara engranajescnicos.17,Con-clusin.

Cap. 16 ENGRANAJES DE TORNILLO SINFN1, Introduccin.2, Pasoy avance.3, Resistenciade los dientesde larueda de tornillo sinfn. 4, Carga dinmicade los engranajesdetornillosinfn.5,Cargadedesgasteparaengranajesdetornillosinfn.6, Capacidadtrmica.7, Relacin entre los ngulosde presinnormaly diametral.8, Rendimientodelengranajede tornillo sinfn.9, Coeficientede rozamiento,engranajesde tornillo sinfn. 10,Fuer-za de separacinentreel tornillosinfn y la ruedadentada.11,Pro-porcionespara los engranajesde tornillo sinfn. 12,Observacionesgenerales'acerca del diseode los engranajesde tornillo sinfn.13,Procedimientode clculo.14,Materialesparaengranajesde tor-nillo sinfn. 15,Conclusin.

Cap.17 ELEMENTOS FLEXIBLES DE TRANSMISIN DE PO-TENCIA.

1, Introduccin.2, Fuerza tangencialnetay variacinde esfuerzoen las correa's.3, Capacidadde una correaplana.4, Espesory an-chura de la correa.5, Coeficientede rozamiento.6, Resistenciadelcuero.'7, Longitud de las correas.8, ngulo de contacto.9, Velo-cidad de la correa.10,Traccininicial. 11,Capacidadnominaldelas correasde cuero.12,Ejemplo.Correaplana,decuero.13,Man-tenimientode la traccininicial. 14,Anlisis de la transmisindemotorpivotado.15,Correasdecaucho.16,Transmisionesconcorreaplana para ejesno paralelos.17,Correastrapezoidales.18,Trans-misionespoleaV-poleaplanay otras.19,TransmisionesdeveloCidadvariable.20, Correasdentadas.21, Transmisionespor cadenasde

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Cap. 18 FRENOS Y EMBRAGUES.

1, Introduccin.2, Trabajo de friccin y potencia.3, Clculo de laenergaque debeser absorbida.4, Absorcin admisiblede energa'y otrosdatosde clculo.5, Ejemplo.Temperaturadetambory fCV.6, Freno de zapatas.Zapataspequeas.7, Fuerzasactuantesparaelcasodezapataslargas.8,Zapatainterior.9, Frenosde cinta.!O, Parde rozamientode un disco. 11, Observacionesgeneralessobre losembraguesde disco.12,Embraguecnico. 13, Materialesde freno.14,Coeficientede rozamiento.15, Otros tipos de frenosy embra-gues.16,Conclusin.

Cap. 19 CLCULO DE UNIONES SOLDADAS.

1, Introduccin.2, Unin a tope.3, Soldadurasdefileteo enngulo.4, Soldadurasennguloconcargaexcntrica.5, Ejemplo.Soldaduracon filetecargadaexcntricamente.6, Soldaduraanular en ngulotrabajandoa flexin.7, Esfuerzosde clculo. 8, Clculo por resis-tenciaa la fatiga.9, Otros tipos de soldaduras.!O, Dimensionesmnimasde la soldaduraen ngulo.11,Tipos de procesosde soldadura.12,Ensayode unionessoldadas.13,Otros mtodosde unirmetales.14,Conclusin.

Cap. 20 PROBLEMAS DIVERSOS

1, Introduccin.2, Tubos cilndricosdelgadossometidosa presinexterior.3, Tubos de acerosometidosa presinexterior.4, Placasplanas.5, Levas.6, Volantes.7, Ejemplo. Llanta de volante'paraprensapunzonadora.8, Esfuerzosen las llantasde volante.9, Discosgiratorios.10,Conclusin.

REFERENCIAS.

APNDICE.

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CAPTULO 1

ANLISIS DE TENSIONES. ESFUERZOS SIMPLES

1.1 INTRODUCCIN. El motivoporel quesecreaunanuevamqui-na es la existenciade su necesidadpresenteo previsible.El procesodecreacinseiniciaconla concepcinde un dispositivo,quesirvaparaunadeterminadafinalidad.A la ideaconcebidasigueel estudiode la disposi-cinde las diversaspartesy de la posiciny longitudde lasconexiones,as comode los movimientosrelativoso cinemticadeestasltimasy dela colocacinde engranajes,pernos,resortes,levasy demscomponentesde la mquina.Por modificacionesy perfeccionamientossucesivosde lasideas,lo probablees que se lleguea variassoluciones,de las cualesseadoptarla queparezcapreferible.

La prcticarealdeproyectoconsisteenla aplicacindeunacombina-cindeprincipioscientficosy deconocimientosadquiridospor experien-cia. Rara vezun problemade diseotieneunasolasolucincorrectayestosueleponeren situacinincmodaal proyectistade mquinasprin-Hcipiante.Aunqueel artedelproyectodemquinasslosepuedeaprendercon muchosaos de prctica.muchosde los problemasque plantea- buenapartede ellos,incluidosen la obraProblemson theDesign01MachineElements*, a la quedespusnosreferiremosenestetextodeno-minndolaabreviadamenteProblemas- requierentomardecisionesele-mentalespor partedel estudiante.Verdaderamenteesparal unacontra-riedadtenerquetomaralgunasdecisionessinposeeral principiotodoslosconocimientosnecesarios,peroconcentrandosu atencinen ellasadelan-tarpaulatinamentedemodoconsiderableenel estudio.Tambinescierto

Un gran nmerode problemasprcticosestnreunidospor los autoresFairesyWingrenen estelibro complementario(publicadoen inglspor Macmillany en versinespaolapor Montanery Simn),queincluye,paracomodidaddel lector,todaslas tablasy bacosdel Apndicede la presenteobra.

CAPTULO 1

ANLISIS DE TENSIONES. ESFUERZOS SIMPLES

1.1 INTRODUCCIN. El motivoporel quesecreaunanuevamqui-na es la existenciade su necesidadpresenteo previsible.El procesodecreacinseiniciaconla concepcinde un dispositivo,quesirvaparaunadeterminadafinalidad.A la ideaconcebidasigueel estudiode la disposi-cinde las diversaspartesy de la posiciny longitudde lasconexiones,as comode los movimientosrelativoso cinemticadeestasltimasy dela colocacinde engranajes,pernos,resortes,levasy demscomponentesde la mquina.Por modificacionesy perfeccionamientossucesivosde lasideas,lo probablees que se lleguea variassoluciones,de las cualesseadoptarla queparezcapreferible.

La prcticarealdeproyectoconsisteenla aplicacindeunacombina-cindeprincipioscientficosy deconocimientosadquiridospor experien-cia. Rara vezun problemade diseotieneunasolasolucincorrectayestosueleponeren situacinincmodaal proyectistade mquinasprin-Hcipiante.Aunqueel artedelproyectodemquinasslosepuedeaprendercon muchosaos de prctica.muchosde los problemasque plantea- buenapartede ellos,incluidosen la obraProblemson theDesign01MachineElements*, a la quedespusnosreferiremosenestetextodeno-minndolaabreviadamenteProblemas- requierentomardecisionesele-mentalespor partedel estudiante.Verdaderamenteesparal unacontra-riedadtenerquetomaralgunasdecisionessinposeeral principiotodoslosconocimientosnecesarios,peroconcentrandosu atencinen ellasadelan-tarpaulatinamentedemodoconsiderableenel estudio.Tambinescierto

Un gran nmerode problemasprcticosestnreunidospor los autoresFairesyWingrenen estelibro complementario(publicadoen inglspor Macmillany en versinespaolapor Montanery Simn),queincluye,paracomodidaddel lector,todaslas tablasy bacosdel Apndicede la presenteobra.

2 ANLISIS DE TENSIONES. ESFUERZOS SIMPLES [CAP. 1 2] LA RESPONSABILIDAD DEL PROYECTISTA DE. MQUINAS 3

..-..,

que inclusolos ingenierostienen'queadoptarfrecuentementedecisionessinun conocimientocompletode la materia,perono eslo mismodecidircuandoseposeentodoslos conocimientosexistentesacercadela cuestinquehacerlacuandose ignoran.

Los trabajosde ingenierarequierenusualmentela adopcinde solu-cionesconciliatorias,decompromiso.La competenciapuedeobligara unadecisinque no seala que se consideremscorrectapor el ingeniero;dificultadesdeproduccinpuedenimponerunamodificacindelproyecto,etctera.El famosomecanismodemovimientorectilneodeWattfueresul-tadode unadeestassolucionesde compromisoimpuestapor la incapaci-dad de'los talleresde aquellapocaparaproducirde modoeconmicosuperficiesplanas.Aunqueno producaun movimientoverdaderamenterectilneo,el mecanismodeWattguiabaelextremodelvstagodelmbolode modosuficientementerectilneopara los finesprcticosde entoncesy podaserfabricadoeconmicamente.

En trminosgeneraleses proyectistaquienproyectealgo;un asientoplegable,un bastidorde coche,un modelode piezasdevajillade lozaode plata,una plumaestilogrfica,una decoracinteatral,o vestidosdemujer.En lo queconciernea estelibro,comosuttuloindica,noslimita-remosa tratarlascuestionesmsimportantesparael ingenieromecnicocuyaactividadde proyectistasueleestardedicadaa lasmquinasy siste-masde mquinas.

1.2 RESPONSABILIDAD DEL PROYECTISTA DE MQUINAS.Un buenproyectistadebeposeermuchasaptitudes,por ejemplo:

(a) Conocerbienla teorade resistenciade materialesa fin dequesusanlisisde esfuerzosseanirreprochables.Las diversaspar-tesy piezasdela mquinadebentenerresistenciay rigidezadecua-das,as comolas demscaractersticasqueseannecesarias.

(b) Ampliosconocimientosde las propiedadesde los materia-lesempleadosen lasmquinas,paralo cualhadeestaral corrientede los progresosrealizadosen los ltimosaossobreestacuestin.

(c) Estarfamiliarizadoconlascaractersticasprincipales,inclusoeconmicas,de los diversosprocesosde fabricacin,ya que laspiezasque constituyenla mquinadebenser producidasa costecompetitivo.Ocurre a vecesque un proyectoque es econmicoparaunaplantaindustrialpuedeno serloparaotra.Por ejemplo,en unafbricacon unaseccinde soldadurabiendotadaperoqueno tengafundicin,la 1ioldadurapuedeser el procedimientomseconmicode produccinen determinadascircunstancias;mientrasotra fbricaque se enfrentecon el mismoproblemapuedeoptarpor laspiezasfundidasdebidoa quetengafundicin(aunquetengatambinseccinde soldadura).

(d) Conocimientosespecializadossobrediversascircunstancias,talescomolos de las propiedadesde los materialesen atmsferascorrosivas,a muybajastemperaturas(criognicas),o a temperatu-ras relativamenteelevadas.

(e) Preparacinpara poderdecidiracertadamente:(i) si, ha-ciendouso de catlogosde fabricantes,debecomprarartculosenexistenciao relativamenteasequibles,y cundoes necesarioqueseande proyectoparticular,(ii) si estjustificadoel proyectoem-prico, (iii) si el diseodebeser probadoen funcionamientodeensayoantesde comenzarsu fabricacin,(iv) si debenser tomadasmedidasespecialesparacontrolarlasvibracionesy sonidosposible-menteresultantes.

(f) Algunasdotesdesentidoesttico,ya queel productohadeatraeral compradorparaqueseavendible:

(g) Conocimientosde economay costescomparativos,ya quela raznde ser de los ingenierosen ltimainstanciaes ahorrardineroa quieneslesemplean.Todo lo quesupongaun aumentodelcostedebequedarjustificadopor una mejoradel funcionamiento,adicindealgunapeculiaridadfavorable,aumentode vidatil,etc.

(h) Inventivae intuicincreadora,que es la msimportanteparala mximaeficacia.La facultadcreadorasurgeen unamenteimaginativaque,estinsatisfechade algo en su estadoactualyquiereactuarparamejorar/o.

Naturalmente,hayotrasmuchasconsideracionesy multituddedetalles.Serseguroel funcionamientode unamquina?Trabajarel operariodebidamenteprotegidocontrasus propioserroreso falta de atencin?Serdemasiadoruidosala mquina?Podrnserpertubadoraslasvibra-ciones?Es relativamentesencilloelconjuntodelasdiversaspartes?Serfcil el entretenimientoy reparacinde la mqlllna? .

Lo probableesqueningningenierotengalos suficientesconocimien-tosy experienciaconcernientesa.Iatotalidaddelasmencionadasaptitudesy cualidadesparaadoptarlas ptimasdecisionesen todaslascuestiones.Las grandesorganizacionestendrnespecialistasdestinadosa ejercercier-tas funciones,y las pequeaspuedenrecurriral serviciode asesores.Sinembargo,cuantosmsconocimientostengael ingenierosobretodaslasfasesdelproyecto,tantomejor.La profesindeproyectistaesderespon-sabilidadpor la exactitudqueimplica,peroesaltamentefascinadoracuan-do se practicacon unaampliabasede conocimientos.Ingenieraespro-yectar.

1.3 LA LGICA DEL PROYECTO. El conceptogeneralquesetienede un inventor,es que poneen juegosu imaginaciny creaun nuevodiseo.En realidad,aunenel casodequecreeunamquinaantesjams

2 ANLISIS DE TENSIONES. ESFUERZOS SIMPLES [CAP. 1 2] LA RESPONSABILIDAD DEL PROYECTISTA DE. MQUINAS 3

..-..,

que inclusolos ingenierostienen'queadoptarfrecuentementedecisionessinun conocimientocompletode la materia,perono eslo mismodecidircuandoseposeentodoslos conocimientosexistentesacercadela cuestinquehacerlacuandose ignoran.

Los trabajosde ingenierarequierenusualmentela adopcinde solu-cionesconciliatorias,decompromiso.La competenciapuedeobligara unadecisinque no seala que se consideremscorrectapor el ingeniero;dificultadesdeproduccinpuedenimponerunamodificacindelproyecto,etctera.El famosomecanismodemovimientorectilneodeWattfueresul-tadode unadeestassolucionesde compromisoimpuestapor la incapaci-dad de'los talleresde aquellapocaparaproducirde modoeconmicosuperficiesplanas.Aunqueno producaun movimientoverdaderamenterectilneo,el mecanismodeWattguiabaelextremodelvstagodelmbolode modosuficientementerectilneopara los finesprcticosde entoncesy podaserfabricadoeconmicamente.

En trminosgeneraleses proyectistaquienproyectealgo;un asientoplegable,un bastidorde coche,un modelode piezasdevajillade lozaode plata,una plumaestilogrfica,una decoracinteatral,o vestidosdemujer.En lo queconciernea estelibro,comosuttuloindica,noslimita-remosa tratarlascuestionesmsimportantesparael ingenieromecnicocuyaactividadde proyectistasueleestardedicadaa lasmquinasy siste-masde mquinas.

1.2 RESPONSABILIDAD DEL PROYECTISTA DE MQUINAS.Un buenproyectistadebeposeermuchasaptitudes,por ejemplo:

(a) Conocerbienla teorade resistenciade materialesa fin dequesusanlisisde esfuerzosseanirreprochables.Las diversaspar-tesy piezasdela mquinadebentenerresistenciay rigidezadecua-das,as comolas demscaractersticasqueseannecesarias.

(b) Ampliosconocimientosde las propiedadesde los materia-lesempleadosen lasmquinas,paralo cualhadeestaral corrientede los progresosrealizadosen los ltimosaossobreestacuestin.

(c) Estarfamiliarizadoconlascaractersticasprincipales,inclusoeconmicas,de los diversosprocesosde fabricacin,ya que laspiezasque constituyenla mquinadebenser producidasa costecompetitivo.Ocurre a vecesque un proyectoque es econmicoparaunaplantaindustrialpuedeno serloparaotra.Por ejemplo,en unafbricacon unaseccinde soldadurabiendotadaperoqueno tengafundicin,la 1ioldadurapuedeser el procedimientomseconmicode produccinen determinadascircunstancias;mientrasotra fbricaque se enfrentecon el mismoproblemapuedeoptarpor laspiezasfundidasdebidoa quetengafundicin(aunquetengatambinseccinde soldadura).

(d) Conocimientosespecializadossobrediversascircunstancias,talescomolos de las propiedadesde los materialesen atmsferascorrosivas,a muybajastemperaturas(criognicas),o a temperatu-ras relativamenteelevadas.

(e) Preparacinpara poderdecidiracertadamente:(i) si, ha-ciendouso de catlogosde fabricantes,debecomprarartculosenexistenciao relativamenteasequibles,y cundoes necesarioqueseande proyectoparticular,(ii) si estjustificadoel proyectoem-prico, (iii) si el diseodebeser probadoen funcionamientodeensayoantesde comenzarsu fabricacin,(iv) si debenser tomadasmedidasespecialesparacontrolarlasvibracionesy sonidosposible-menteresultantes.

(f) Algunasdotesdesentidoesttico,ya queel productohadeatraeral compradorparaqueseavendible:

(g) Conocimientosde economay costescomparativos,ya quela raznde ser de los ingenierosen ltimainstanciaes ahorrardineroa quieneslesemplean.Todo lo quesupongaun aumentodelcostedebequedarjustificadopor una mejoradel funcionamiento,adicindealgunapeculiaridadfavorable,aumentode vidatil,etc.

(h) Inventivae intuicincreadora,que es la msimportanteparala mximaeficacia.La facultadcreadorasurgeen unamenteimaginativaque,estinsatisfechade algo en su estadoactualyquiereactuarparamejorar/o.

Naturalmente,hayotrasmuchasconsideracionesy multituddedetalles.Serseguroel funcionamientode unamquina?Trabajarel operariodebidamenteprotegidocontrasus propioserroreso falta de atencin?Serdemasiadoruidosala mquina?Podrnserpertubadoraslasvibra-ciones?Es relativamentesencilloelconjuntodelasdiversaspartes?Serfcil el entretenimientoy reparacinde la mqlllna? .

Lo probableesqueningningenierotengalos suficientesconocimien-tosy experienciaconcernientesa.Iatotalidaddelasmencionadasaptitudesy cualidadesparaadoptarlas ptimasdecisionesen todaslascuestiones.Las grandesorganizacionestendrnespecialistasdestinadosa ejercercier-tas funciones,y las pequeaspuedenrecurriral serviciode asesores.Sinembargo,cuantosmsconocimientostengael ingenierosobretodaslasfasesdelproyecto,tantomejor.La profesindeproyectistaesderespon-sabilidadpor la exactitudqueimplica,peroesaltamentefascinadoracuan-do se practicacon unaampliabasede conocimientos.Ingenieraespro-yectar.

1.3 LA LGICA DEL PROYECTO. El conceptogeneralquesetienede un inventor,es que poneen juegosu imaginaciny creaun nuevodiseo.En realidad,aunenel casodequecreeunamquinaantesjams

4 ANLISIS DE TENSIONES. ESFUERZOS SIMPLES [CAP. 1 4] TEORA Y PRCTICA 5

concebida,haceusode ideasya conocidasdesdelargotiempo,enmayoro menorgrado,y sacaprovechode las experienciasde unao variasin-dustrias.

La mayoradelosproyectosseatienena unapautaestableciday tpicadeunaindustria;un nuevomodelode mquinade coseresgeneralmentemuyparecidoa otroanterior,y un nuevomodelodeautomvilesanlogoenmuchosaspectosal precedente.Las modificaciones(basadasenla expe-rienciaobtenidaconel modeloantiguo)seintroducenya seaconel fin demejorarla mquinao bienparaalcanzarunaventajaeconmicao compe-titivaenel mercado.

El procesolgicoparallegara un determinadoproyeCto,dependeenpartede la clasede industriao de la clasedemquina.Una factoraqu-mica,queconstituyeen definitivaunagranmquinacomplicada,puedeserobjetode un propsitoaislado,y entoncesresultaquede su tipo seha de proyectary construirunasolaplantao instalacin.Si el proyectonoesdeltodosatisfactorio,sepuedencorregirlosdesaciertoshastaquelainstalacinfuncionecomose pretende,y aunqueesteprocedimientore-sultecaro,cumplirsu finalidad.Los puntosde vistadelproyectistaparala fabricacinde un soloproductosonmuydiferentesde losquetieneelproyectistapara la construccinde avioneso automviles,por ejemplo.

En la industriaaeronuticasonde importanciacapitalla liviandadopocopesoy la seguridad.Los imperativoslgicosa que ha de atenerseel proyectistade un avinle conducena diseosde relativamentealtaprecisin(y altocoste)y los resultadosvalenmuchodinero.Frecuente-menteel productodiseadoesfabricadoy probadoencondicionesrealeso simuladas,quizreiteradamente,antesde queel proyectoseaconside-radocomoaceptable.En la industriadel automvil,el proyectistatiene.queasegurarsedequesudiseoesadecuadoparala produccinenmasa.El diseode un subconjunto,tal comola caja de cambios,que servirparala fabricacinencantidadesdecentenares,millareso acasomillonesde unidadesiguales,deberserensayadoencondicionesrealesdefuncio-namiento,puestoquees necesarioeliminartodadeficienciaantesde quecomiencela produccinenserieo.masiva.

En las industriaspesadas,talescomofabricacinde grandesrecipien-tessometidosa presin,el proyectistano tienequepensarenla precisinqueesindispensableenel motordeavin,ni tienequedesenvolverseden-tro deestrictaslimitacionesdepeso.Por otraparte,tampocoenestecasola produccinenmasaescomola delautomvil.

Los problemasdeproyectotienenmsdeunasolucin.Dadoel enun-ciadogeneraldelproblema,talcomo,porejemplo,diseodeunalavadoradomsticaautomtica,existirnmuchasmanerasdiferentesde resolvedo,comodemuestraelgrannmerodeestasmquinasexistenteenelmercado.

Estas brevesobservacionesno tienenpor objetodefinirel procesolgicode diseoencadaunade las industriasmencionadas,sinoadvertir

queexistenmanerasmuydistintasdeabordado,y recomendaral proyec-tistaqueencadacampode aplicacinsigala msapropiadaala natura-lezadel trabajoqueseaobjetode su labor.

1.4 TEORA Y PRCI1CA. Si la teoray la prcticano conc!l~rdan,esqueunau otraeserrnea.Los mtodosde proyectoestnsometidosa evolucin,de la mismamaneraqueunamquinaevolucionaperfeccio-nndoseinvariablemente.Diariamentese hacennuevosdescubrimientos,peroa causadequealgunasnuevashiptesissono llegana serinadecua-das,nuncasesabecon certezacundodeberserdescartadala aceptadahastaentoces.

En unaprimeradeduccin,admitimosciertossupuestosa fin de sim-plificarel trabajoy obteneruna frmulaque a primeravistasatisfaganuestrosrequisitos,peroluegonosdamoscuentadequela frmulafalla.Estefallo da lugara un nuevoestudioy habitualmentehallamosqueunoo msdelos supuestosadmitidosnoestabanjustificados.Entoncesbusca-mosunanuevafrmulaconnuevasvariables,quetenganencuentanuevascondiciones.Con respectoal usode la teora,enmodoalgunoessiempreeconmicoproyectarbasndosenicamenteenun anlisisexhaustivote-rico y experimental,y el criterioadoptadodeberesponderen ingenieraa. la cuestinde si en una decisinde diseoquedajustificadogastar1000-2000pesetaso bien500000-1000000pesetas.Esto significaqueelproyectistatiene-que profundizarcadavez mssuconocimientode lateora,a fin de desempearsu misinacertadamentecon mselementosde juicio.Cuandoesdifcil incorporarlos resultadosde la experienciaauna ecuacinterica,recurrimosfrecuentementealaexperienciaadqui-rida,modificandolas constanteshastaresolverla dificultad.De aququesi la.experienciaaconsejaadoptarciertasdisposicionesenundiseo,puedeservimosde gua hastaque se alcanceun estadomssatisfactoriodelconocimientoterico.Si la mquinaescasicompletamentenuevay dife-rentede lasexistentes,comolo fueel motordepropulsina chorrohace -algunosaos,habrqueservirsede la experienciaencuestionesanlogas.Hay todavamuchainformacinqueno estcoordinada,quedaanmu-cho por saber,y el estudiante,particularmenteen lo que conciernealtrabajode proyectista,debeadoptarunaactitudprecavidaen esperadeunaulteriorinvestigacin.

15 OBJETO DE ESTE LIBRO. Por lasconsideracionesanterioresve-mosqueel proyectode mquinasesun temademasiadoamplioparaserabarcadoen un libro queno seaexcesivamentesuperficial.Las materiasqueexponemosensteestnseleccionadasde entreunacopiossimalite-raturatcnica,y muchasde lascuestionesaqutratadasrepresentancam-posde actividada losquea vecesun ingenierodedicatodaunavidadeestudioy trabajo.

4 ANLISIS DE TENSIONES. ESFUERZOS SIMPLES [CAP. 1 4] TEORA Y PRCTICA 5

concebida,haceusode ideasya conocidasdesdelargotiempo,enmayoro menorgrado,y sacaprovechode las experienciasde unao variasin-dustrias.

La mayoradelosproyectosseatienena unapautaestableciday tpicadeunaindustria;un nuevomodelode mquinade coseresgeneralmentemuyparecidoa otroanterior,y un nuevomodelodeautomvilesanlogoenmuchosaspectosal precedente.Las modificaciones(basadasenla expe-rienciaobtenidaconel modeloantiguo)seintroducenya seaconel fin demejorarla mquinao bienparaalcanzarunaventajaeconmicao compe-titivaenel mercado.

El procesolgicoparallegara un determinadoproyeCto,dependeenpartede la clasede industriao de la clasedemquina.Una factoraqu-mica,queconstituyeen definitivaunagranmquinacomplicada,puedeserobjetode un propsitoaislado,y entoncesresultaquede su tipo seha de proyectary construirunasolaplantao instalacin.Si el proyectonoesdeltodosatisfactorio,sepuedencorregirlosdesaciertoshastaquelainstalacinfuncionecomose pretende,y aunqueesteprocedimientore-sultecaro,cumplirsu finalidad.Los puntosde vistadelproyectistaparala fabricacinde un soloproductosonmuydiferentesde losquetieneelproyectistapara la construccinde avioneso automviles,por ejemplo.

En la industriaaeronuticasonde importanciacapitalla liviandadopocopesoy la seguridad.Los imperativoslgicosa que ha de atenerseel proyectistade un avinle conducena diseosde relativamentealtaprecisin(y altocoste)y los resultadosvalenmuchodinero.Frecuente-menteel productodiseadoesfabricadoy probadoencondicionesrealeso simuladas,quizreiteradamente,antesde queel proyectoseaconside-radocomoaceptable.En la industriadel automvil,el proyectistatiene.queasegurarsedequesudiseoesadecuadoparala produccinenmasa.El diseode un subconjunto,tal comola caja de cambios,que servirparala fabricacinencantidadesdecentenares,millareso acasomillonesde unidadesiguales,deberserensayadoencondicionesrealesdefuncio-namiento,puestoquees necesarioeliminartodadeficienciaantesde quecomiencela produccinenserieo.masiva.

En las industriaspesadas,talescomofabricacinde grandesrecipien-tessometidosa presin,el proyectistano tienequepensarenla precisinqueesindispensableenel motordeavin,ni tienequedesenvolverseden-tro deestrictaslimitacionesdepeso.Por otraparte,tampocoenestecasola produccinenmasaescomola delautomvil.

Los problemasdeproyectotienenmsdeunasolucin.Dadoel enun-ciadogeneraldelproblema,talcomo,porejemplo,diseodeunalavadoradomsticaautomtica,existirnmuchasmanerasdiferentesde resolvedo,comodemuestraelgrannmerodeestasmquinasexistenteenelmercado.

Estas brevesobservacionesno tienenpor objetodefinirel procesolgicode diseoencadaunade las industriasmencionadas,sinoadvertir

queexistenmanerasmuydistintasdeabordado,y recomendaral proyec-tistaqueencadacampode aplicacinsigala msapropiadaala natura-lezadel trabajoqueseaobjetode su labor.

1.4 TEORA Y PRCI1CA. Si la teoray la prcticano conc!l~rdan,esqueunau otraeserrnea.Los mtodosde proyectoestnsometidosa evolucin,de la mismamaneraqueunamquinaevolucionaperfeccio-nndoseinvariablemente.Diariamentese hacennuevosdescubrimientos,peroa causadequealgunasnuevashiptesissono llegana serinadecua-das,nuncasesabecon certezacundodeberserdescartadala aceptadahastaentoces.

En unaprimeradeduccin,admitimosciertossupuestosa fin de sim-plificarel trabajoy obteneruna frmulaque a primeravistasatisfaganuestrosrequisitos,peroluegonosdamoscuentadequela frmulafalla.Estefallo da lugara un nuevoestudioy habitualmentehallamosqueunoo msdelos supuestosadmitidosnoestabanjustificados.Entoncesbusca-mosunanuevafrmulaconnuevasvariables,quetenganencuentanuevascondiciones.Con respectoal usode la teora,enmodoalgunoessiempreeconmicoproyectarbasndosenicamenteenun anlisisexhaustivote-rico y experimental,y el criterioadoptadodeberesponderen ingenieraa. la cuestinde si en una decisinde diseoquedajustificadogastar1000-2000pesetaso bien500000-1000000pesetas.Esto significaqueelproyectistatiene-que profundizarcadavez mssuconocimientode lateora,a fin de desempearsu misinacertadamentecon mselementosde juicio.Cuandoesdifcil incorporarlos resultadosde la experienciaauna ecuacinterica,recurrimosfrecuentementealaexperienciaadqui-rida,modificandolas constanteshastaresolverla dificultad.De aququesi la.experienciaaconsejaadoptarciertasdisposicionesenundiseo,puedeservimosde gua hastaque se alcanceun estadomssatisfactoriodelconocimientoterico.Si la mquinaescasicompletamentenuevay dife-rentede lasexistentes,comolo fueel motordepropulsina chorrohace -algunosaos,habrqueservirsede la experienciaencuestionesanlogas.Hay todavamuchainformacinqueno estcoordinada,quedaanmu-cho por saber,y el estudiante,particularmenteen lo que conciernealtrabajode proyectista,debeadoptarunaactitudprecavidaen esperadeunaulteriorinvestigacin.

15 OBJETO DE ESTE LIBRO. Por lasconsideracionesanterioresve-mosqueel proyectode mquinasesun temademasiadoamplioparaserabarcadoen un libro queno seaexcesivamentesuperficial.Las materiasqueexponemosensteestnseleccionadasde entreunacopiossimalite-raturatcnica,y muchasde lascuestionesaqutratadasrepresentancam-posde actividada losquea vecesun ingenierodedicatodaunavidadeestudioy trabajo.

1"

6 ANLISIS DE TENSIONES. ESFUERZOS SIMPLES [CAP. 1 6] EL PROYECTO DE MQUINAS INCUMBE AL INGENIERO 7

-lD~

dondeA es el rea en cm2 (o bien pulg2) que presentaresistenciaala traccino compresinde la cargaF en kg (o bien,en libraso kips),y en la queseobservaqueel esfuerzoes un valormedioqueno revela

~'

(e)

tfy.Esfu~rzomedIO

iy

FSe =-,

A[FIG. 1.1b]

y

(b)

A

Fl--.--1F

FSt =-

A[FlG. 1.1a]

(a)

yl A

Ff-t~-hyj F

(1.1)

nadaacercade cmopuedevariar,debidoa las diversasdesviacioneso discrepanciasrespectoal ideal.El idealconsisteenunapiezarectadematerialhomogneoexentode tensionesresiduales,con seccintrans-versalde dimensionesuniformesy enquela superficiedereaA no estprximaal puntodeaplicacinde la carga,estticay perfectamentecen-tral. Como esteidealnuncaexiste,la distribucinreal de tensionesnoseruniforme,sinoque tendruna caractersticairregular,tal comolarepresentadaen la figura1.1c.

Fig. 1.1 E~erzos de tJ:acciny compresin.La seccintransversalpuedeserdeotra form~distintaa la:circular,pero la lnea de accinde la fuerzaF debecoincidircon el ejedel centrode gravedaddel cuerpoparaqueno hayaftexin

(prrafo8.2).

libras(pounds)o kipsporpulgadacuadrada(psio ksi),respectivamente*.Un kip son 1000lb. (kip=contraccinde kilo-pounds,o seade kilo-libras).

Recordemosqueel esfuerzonormalde traccins, y decompresinSe(figura1.1)Y la correspondienteecuacindelesfuerzoparaunaparteconcargaaxial(sinesfuerzocortante)es:

Al mismotiempoqueel conocimientoprcticocorriente,nuestropropsitoprincipalesenseara aplicarla teorafundamentalde laresis-tenciadematerialesy otrasteoraspertinentesal proyectorealde