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Orientación Universidad
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Guias de la asignatura., Guías, Proyectos, Investigaciones de Máquinas Eléctricas

descripcion de las guias solicitadas para la asignatura .

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2019/2020

Subido el 08/09/2021

maria-fernanda-laguna
maria-fernanda-laguna 🇨🇴

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ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
DISEÑO MECÁNICO I
GUIAS DE TRABAJO
En atención a la realización de actividades no presenciales para desarrollar las asignaturas, a continuación
encontraran una guía de trabajo en la que se darán las orientaciones que deberán seguir para avanzar en los
contenidos programáticos mientras se mantengan las actuales condiciones de aislamiento social.
Estas guías están diseñadas para lograr el avance semanal. Por lo tanto, es necesario entregarlas en la forma
y fechas indicadas en cada caso. Otras actividades serán adelantadas, como video-conferencias en los
horarios programados y junto con las guías se compartirán videos tutoriales de temas específicos. Todas las
actividades serán anunciadas por el correo institucional y las evidencias serán compiladas a través de Moodle.
NUMERO DE GUIA: 3
SEMESTRE ACADEMICO PRIMER SEMESTRE 2021
PRESENTACION DE LA GUIA:
Conocidas las definiciones de esfuerzos normales y cortantes, vamos a revisar donde están localizados estos
esfuerzos en un elemento de máquina, teniendo en cuenta la orientación y posición de elementos
diferenciales en la sección transversal. Se tendrán en cuenta situaciones de esfuerzo combinado con lo que
se buscarán los esfuerzos principales utilizando el círculo de Mohr para su determinación.
La guía consta de tres partes: un marco teórico con conceptos fundamentales, un cuestionario y una sección
de ejercicios. Cada estudiante resolverá la guía y la evidencia, mediante fotos o escáner, la llevará a un único
archivo pdf de su actividad semanal para ser entregada a través de Moodle.
MARCO TEÓRICO:
Los criterios para evaluar la integridad estructural de un elemento de máquina revisan la condición de
diferentes elementos diferenciales de volumen en la localización y dirección más crítica. Primero se determina
cual es la posición más crítica, la que soporta los mayores esfuerzos tanto normales como cortantes en las
direcciones perpendicular y paralela a la sección transversal.
Con este elemento de volumen, se hacen entonces rotaciones de ejes de manera que se encuentra una
orientación especial en la que se tienen los esfuerzos normales de mayor magnitud y otra orientación donde
se encuentran los esfuerzos cortantes de mayor magnitud. A los esfuerzos dirigidos con estas orientaciones,
se les llaman los esfuerzos principales.
Círculo de Mohr para esfuerzo plano
Para encontrar la orientación de los esfuerzos principales, se pueden usar expresiones que relacionan
funciones trigonométricas con ángulos dobles. Estas expresiones también sirven para encontrar la magnitud
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DISEÑO MECÁNICO I

GUIAS DE TRABAJO

En atención a la realización de actividades no presenciales para desarrollar las asignaturas, a continuación encontraran una guía de trabajo en la que se darán las orientaciones que deberán seguir para avanzar en los contenidos programáticos mientras se mantengan las actuales condiciones de aislamiento social. Estas guías están diseñadas para lograr el avance semanal. Por lo tanto, es necesario entregarlas en la forma y fechas indicadas en cada caso. Otras actividades serán adelantadas, como video-conferencias en los horarios programados y junto con las guías se compartirán videos tutoriales de temas específicos. Todas las actividades serán anunciadas por el correo institucional y las evidencias serán compiladas a través de Moodle. NUMERO DE GUIA: 3 SEMESTRE ACADEMICO PRIMER SEMESTRE 202 1 PRESENTACION DE LA GUIA: Conocidas las definiciones de esfuerzos normales y cortantes, vamos a revisar donde están localizados estos esfuerzos en un elemento de máquina, teniendo en cuenta la orientación y posición de elementos diferenciales en la sección transversal. Se tendrán en cuenta situaciones de esfuerzo combinado con lo que se buscarán los esfuerzos principales utilizando el círculo de Mohr para su determinación. La guía consta de tres partes: un marco teórico con conceptos fundamentales, un cuestionario y una sección de ejercicios. Cada estudiante resolverá la guía y la evidencia, mediante fotos o escáner, la llevará a un único archivo pdf de su actividad semanal para ser entregada a través de Moodle. MARCO TEÓRICO: Los criterios para evaluar la integridad estructural de un elemento de máquina revisan la condición de diferentes elementos diferenciales de volumen en la localización y dirección más crítica. Primero se determina cual es la posición más crítica, la que soporta los mayores esfuerzos tanto normales como cortantes en las direcciones perpendicular y paralela a la sección transversal. Con este elemento de volumen, se hacen entonces rotaciones de ejes de manera que se encuentra una orientación especial en la que se tienen los esfuerzos normales de mayor magnitud y otra orientación donde se encuentran los esfuerzos cortantes de mayor magnitud. A los esfuerzos dirigidos con estas orientaciones, se les llaman los esfuerzos principales. Círculo de Mohr para esfuerzo plano Para encontrar la orientación de los esfuerzos principales, se pueden usar expresiones que relacionan funciones trigonométricas con ángulos dobles. Estas expresiones también sirven para encontrar la magnitud

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de los esfuerzos normales y cortantes en cierta dirección específica que sirven para evaluar, por ejemplo, los esfuerzos normales y cortantes a los que está sometida una soldadura. Ecuaciones como está son las que se muestran a continuación, tomadas como imagen del texto guía. ECUACIONES PARA TRANSFORMACIÓN DE ESFUERZO PLANO ESFUERZOS NORMALES Y CORTANTES ORIENTADOS CON UN ÁNGULO Φ ESFUERZOS PRINCIPALES ESFUERZO CORTANTE MÁXIMO El círculo de Mohr, es un método gráfico de gran importancia para el diseñador por permitirle visualizar la orientación de los esfuerzos principales y del máximo esfuerzo cortante. También extrapolar la situación de esfuerzo plano a la situación 3D. Se aconseja leer detenidamente el aparte 3 - 6 del texto guía y hacer ejercicios al respecto. Estado General de esfuerzo Aún en situaciones de esfuerzo plano, es conveniente realizar un análisis de esfuerzo 3D, para asegurar de que se están analizando los esfuerzos máximos a los que está sometido el elemento estructural. Algunos tipos de carga, también inducen en el elemento situaciones de esfuerzo 3D, tales como los esfuerzos de contacto, los esfuerzos por contracción y los esfuerzos hidrostáticos. En la dirección que corresponde a los esfuerzos principales, en el elemento diferencial de volumen solo existen esfuerzos normales, denominados σ 1 , σ 2 y σ 3. Contra ellos está formuladas las teorías de falla.

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Considere que, en una planta industrial, se desea conocer los esfuerzos a los que está sometido la base de una máquina hecha de acero de medio carbono. Para ello se instala una roseta de deformación como la de la siguiente imagen Los valores medidos de deformación corresponden a: ε 1 = 0, 52 micras ε 2 = 0, 36 micras ε 3 = 0, 6 4 micras Aplique las siguientes ecuaciones para determinar εx, εy y γxy (sistema de 3 ecuaciones con 3 incognitas). Como la roseta se coloca en una superficie, mide el estado de deformación plana. Suponiendo σz = 0 (σz = 0 no significa εz = 0 (¿porqué?)), determínense los valores de σx, σy y γxy de esfuerzo plano en la superficie resolviendo el siguiente sistema de ecuaciones. ζxy = G γxy

  1. Los esfuerzos cortantes transversales son relevantes en los casos de vigas cortas. a. Muestre el desarrollo de la magnitud del esfuerzo cortante transversal para una viga de sección rectangular b. En una tabla muestre la distribución del esfuerzo cortante transversal para secciones rectangulares, circulares y el perfil I estructural, tal como se ve en la tabla 3 - 2 del texto guía. c. Si una viga corta es una viga de sección tal que los esfuerzos cortantes transversales son más relevantes que los esfuerzos normales, concluya según la lectura del numeral 3-11 del texto guía “Esfuerzos cortantes para vigas en flexión”, que se indica como una viga corta.
  2. Haga un resumen y muestre un ejemplo de cálculo del esfuerzo cortante y deformación en un elemento de sección no circular, sometido a carga de torque. a. De sección rectangular,

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b. De sección de pared delgada cerrada, c. De sección de pared delgada abierta.

  1. Determine el diámetro mínimo que debe tener el eje de una máquina, que se fabricará en acero AISI- 1045 normalizado, si soporta el esfuerzo cortante que induce la transmisión de una potencia de 30 hp si gira a: a) 3600 rpm, b) 18 0 rpm EJERCICIOS
    1. En la figura se muestra un eje secundario con dos poleas de banda en V. La polea A recibe potencia de un motor mediante una banda con las tensiones mostradas. La potencia se transmite a través del eje y se pasa a la banda en la polea B. Suponga que la tensión de la banda en el lado flojo en B es de un 15% de la tensión en el lado apretado. a) Determine las tensiones en la banda sobre la polea B, suponiendo que el eje funciona a una velocidad constante. b) Encuentre las magnitudes de las fuerzas de reacción en el cojinete, suponiendo que los cojinetes actúan como soportes simples. c) Elabore los diagramas de fuerza cortante y de momento flector para el eje. Si es necesario, haga una serie para el plano horizontal y otra para el plano vertical. d) En el punto de momento flector máximo, determine el esfuerzo flector y el esfuerzo cortante en torsión. e) En el punto de momento flector máximo, determine los esfuerzos principales y el esfuerzo cortante máximo.
    2. La barra en voladizo que se muestra en la figura está hecha de un material dúctil y está cargada estáticamente con Fx = 0, Fy = 125 lbf y Fz = 75 lbf. a) Analice la situación del esfuerzo en la barra AB, mediante la obtención de la siguiente información. i) Determine la ubicación precisa del elemento de esfuerzo crítico. ii) Bosqueje el elemento de esfuerzo crítico y determine las magnitudes y direcciones de todos los esfuerzos que actúan sobre él. (La fuerza cortante transversal solo puede despreciarse si la decisión está plenamente justificada.)