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19-5-2015 GRUPO: Tercero “C” | P.I.F.S TURBINA DE GAS MONOGRAFÍA
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19-5-2015
GRUPO: Tercero “C” | P.I.F.S
turbina de gas Monografía
CARRERA DE TSU EN MECATRÓNICA
MAYO-AGOSTO/2015.
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE
Unidad I:
Introducción a los Sistemas Mecánicos
Materia:
Sistemas Mecánicos
ALUMNO:
Flores Sánchez Pablo Iván
Grupo:
“3°-C”
PROFESOR:
Ing. Marcelo Morales Clemente
FECHA:
18/05/15
CARRERA DE TSU EN MECATRÓNICA
MAYO-AGOSTO/2015.
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE CAMPECHE
INDICE
Introducción.......................................................................................................................................3
Objetivo..............................................................................................................................................5
Desarrollo...........................................................................................................................................6
Conclusión........................................................................................................................................18
Fuente Bibliográfica.........................................................................................................................18
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Introducción
El diseño de cualquier herramienta que realice un trabajo es motivo de estudio
desde la antigüedad el desarrollo de todos estos elementos a sido plasmado el
diseño de estos materiales a sido la base de los primeras herramientas
mecánicas.
En la actualidad los Elementos que conforman un sistema que realice un trabajo
son estudio de desarrollo con el fin de optimizar los tiempos de producción y
aumentar el valor cuantitativo a su vez el cualitativo optimizando y disminuyendo
su energía inicial en la antigüedad estos problemas fueron abordados los
materiales usados era hueso, madera, piel,piedra, hierro y posteriormente
aleaciones, polímeros e híbridos.
El ser humano siempre intenta realizar trabajos que sobrepasan su capacidad
física o intelectual. Algunos ejemplos de esta actitud de superación pueden ser:
mover rocas enormes, elevar coches para repararlos, transportar objetos o
personas a grandes distancias, extraer sidra de la manzana, cortar árboles,
resolver gran número de problemas en poco tiempo... Para solucionar estos
grandes retos se inventaron las máquinas: una grúa o una excavadora son
máquinas; pero también lo son una bicicleta, o los cohetes espaciales; sin olvidar
tampoco al simple cuchillo, las imprescindibles pinzas de depilar, el adorado
ordenador o las obligatorias escaleras.
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Los sistemas mecánicos son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente
por componentes, dispositivos o elementos que tienen como función específica
transformar o transmitir el movimiento desde las fuentes que lo generan, al
transformar distintos tipos de energía.
Su función consiste en comprimir el aire de admisión, hasta la presión indicada
para cada turbina, para introducirla en la cámara de combustión. Su diseño es
principalmente axial y necesita un gran número de etapas, alrededor de 20 para
una razón de compresión de 1:30, comparada con la turbina de expansión.
Su funcionamiento consiste en empujar el aires a través de cada etapa de alabes
por un estrechamiento cada vez mayor, al trabajar en contra presión es un
proceso que consume mucha energía, llegando a significar hasta el 60% de la
energía producida por la turbina. Para disminuir la potencia necesaria para este
proceso, puede optarse por un diseño que enfríe el aire en etapas intermedias,
favoreciendo su compresión, aunque reduce la eficiencia de la turbina por la
entrada más fría del aire en la cámara de combustión.
El control de la admisión de aire en el compresor puede realizarse según dos
posibilidades.
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Objetivo
Se caracterizan por presentar elementos o piezas sólidos, con el objeto de realizar
movimientos por acción o efecto de una fuerza.
En ocasiones, pueden asociarse con sistemas eléctricos y producir movimiento a
partir de un motor accionado por la energía eléctrica.
En general la mayor cantidad de sistemas mecánicos usados actualmente son
propulsados por motores de combustión interna.
En los sistemas mecánicos. se utilizan distintos elementos relacionados para
transmitir un movimiento.
Como el movimiento tiene una intensidad y una dirección, en ocasiones es
necesario cambiar esa dirección y/o aumentar la intensidad, y para ello se utilizan
mecanismos.
En general el sentido de movimiento puede ser circular (movimiento de rotación) o
lineal (movimiento de translación) los motores tienen un eje que genera un
movimiento circular
Prácticamente cualquier objeto puede llegar a convertirse en una máquina sin más
que darle la utilidad adecuada. Por ejemplo, una cuesta natural no es, en principio,
una máquina, pero se convierte en ella cuando el ser humano la usa para elevar
objetos con un menor esfuerzo (es más fácil subir objetos por una cuesta que
elevarlos a pulso); lo mismo sucede con un simple palo que nos encontramos
tirado en el suelo, si lo usamos para mover algún objeto a modo de palanca ya lo
hemos convertido en una máquina.
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Desarrollo Manivela:
Se llama manivela a la pieza normalmente de hierro, compuesta de dos ramas, una de las cuales se fija por un extremo en el eje de una máquina, de una rueda, palanca etc. y la otra forma el mango que sirve para mover al brazo, la máquina o la rueda. Puede servir también para efectuar la transformación inversa del movimiento circular en movimiento rectilíneo. Cuando se incorporan varias manivelas a un eje, éste se denomina cigüeñal.
El mecanismo de biela y manivela es extensamente empleado en diversas máquinas, fundamentalmente para transformar el movimiento alternativo de los pistones de un motor de combustión interna en movimiento rotatorio de otros componentes.
Leva: En ingeniería mecánica, una leva es un elemento mecánico que está sujeto a un eje por un punto que no es su centro geométrico, sino un alzado de centro. En la mayoría de los casos es de forma ovoide. El giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte con una pieza conocida como seguidor. Existen dos tipos de seguidores: de traslación y de rotación.
La unión de una leva se conoce como unión de punto en caso de un plano o unión de línea en caso del espacio. Algunas levas tienen dientes que aumentan el contacto con el seguidor.
La forma de una leva depende del tipo de movimiento que se desea que imprima en el seguidor. Ejemplos: árbol de levas del motor, programador de lavadoras, etc.
Las levas se pueden clasificar en función de su naturaleza. Hay levas de revolución, de traslación, desmodrómicas (las que realizan una acción de doble efecto), etc.
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La máquina que se usa para fabricar levas se llama generadora.
Biela: Se puede denominar biela a un elemento mecánico que sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la máquina. En un motor de combustión interna conectan el pistón al cigüeñal.
Actualmente las bielas son un elemento básico en los motores de combustión interna y en los compresores alternativos. Se diseñan con una forma específica para conectarse entre las dos piezas, el pistón y el cigüeñal. Su sección transversal o perfil puede tener forma de H, I o + . El material del que se fabrican es de una aleación de acero, titanio o aluminio. En la industria automotor todas se fabrican por forja, pero algunos fabricantes de piezas las hacen mediante mecanizado.
Palancas de primer segundo y tercer grado
Bueno primero que nada una palanca es una máquina simple cuya función es transmitir fuerza y desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.
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Palanca: Generalmente está formada por una barra rígida que puede oscilar en torno a una pieza fija, que sirve de punto de apoyo.
LAS PALANCAS SE PUEDEN CLASIFICAR EN TRES TIPOS:
o Palanca de primer grado
o Palanca de segundo grado
o Palanca de tercer grado
PALANCAS DE PRIMER GRADO
En la palanca de primer grado, el Punto de apoyo se encuentra situado entre la Potencia y la Resistencia. Ejemplos balanza, alicate, tijera, tenaza.
PALANCAS DE SEGUNDO GRADOSe caracterizan porque la Resistencia se encuentra entre el Punto de apoyo y la fuerza. Ejemplos carretilla, rompenueces, destapador de botellas.
PALANCAS DE TERCER GRADOLa fuerza esta entre el punto de apoyo y la resistencia. Ejemplos pinza de depilar, martillo y caña de pescar. El punto de apoyo se sitúa en un extremo de la barra, la
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fuerza resistente en el otro extremo, y la fuerza se aplica en una posición intermedia
Polea simple: la polea simple se encarga solamente de invertir el sentido de la fuerza aplicada. Por lo tanto no existe ventaja mecánica, sólo puede haber pérdidas debidas al rozamiento.
El polipasto: El polipasto es una máquina simple que se usa para levantar cargas muy pesadas a una cierta altura. Está formado por un bloque de poleas fijo al techo, y otro bloque de poleas móvil, acoplado al primer bloque mediante una cuerda. Se usa de forma similar a la polea simple, pero en el caso del polipasto la fuerza que hay que aplicar es menor, de manera que se consigue una ventaja mecánica.
El torno o cabestrante: es una maquina simple formada por un tambor con una cuerda y una manivela, que se usa para levantar cargas hasta la altura del tambor. Cuando el brazo de la manivela es más largo que el diámetro del tambor, existe ventaja mecánica.
Definir mecanismo, máquina y cinemática de máquinas.
Mecanismo: Es un dispositivo mecánico que tiene el propósito de transferir el movimiento y/o fuerza de una fuente a una salida.
El concepto de mecanismo tiene su origen en el término latino mechanisma y se refiere a la totalidad que forman los diversos componentes de una maquinaria y que se hallan en la disposición propicia para su adecuado funcionamiento.En las máquinas, se llama mecanismo a la agrupación de sus componentes que son móviles y se encuentran vinculados entre sí a través de diversas clases de uniones; esto hace que dicha estructura pueda transmitir fuerzas y movimientos. El mecanismo es el encargado de permitir dicha transmisión.
Algunos ejemplos donde aparece el término: “No entiendo el mecanismo de esta máquina: ¿por qué no funciona correctamente?”, “Necesito comprar unas piezas para reparar el mecanismo del reloj”.
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Se refiere a la totalidad que forman los diversos componentes de una maquinaria y que se hallan en la disposición propicia para su adecuado funcionamiento.
Maquina: Es conjunto de mecanismo que tiene el propósito de realizar un trabajo.
Es un aparato creado para aprovechar, regular o dirigir la acción de una fuerza. Estos dispositivos pueden recibir cierta forma de energía y transfórmala en otra para generar un determinado efecto.
Del latín machĭna, un máquina es un aparato creado para aprovechar, regular o dirigir la acción de una fuerza. Estos dispositivos pueden recibir cierta forma de energía y transformarla en otra para generar un determinado efecto.
En este sentido, también tendríamos que exponer que se conoce como máquina, de igual modo, a lo que sería la locomotora del tren. Es decir, a aquella parte del vehículo ferroviario que es la que se encarga de que aquel funcione y se pueda
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poner en marcha para transportar mercancías o personas.
Cinemática de máquinas: Es la ciencia que trata del estudio del movimiento relativo.
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Definición: La cinemática de las maquinas se define como aquella división del diseño de máquinas que concierne con el diseño cinemático de eslabonamientos, levas, engranes, etc. A fin de precisar el significado de la cinemática de las maquinas se requiere de dos definiciones adicionales.
La cinemática (del griego κινεω, kineo, movimiento) es la rama de la física que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo
originan (las fuerzas) y se limita, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo. La aceleración es el ritmo con el que cambia la velocidad. La velocidad y la aceleración son las dos principales magnitudes que describen cómo cambia la posición en función del tiempo.
Las conexiones
En el eje o columna de la dirección, en el extremo opuesto del volante, dentro de la caja de la dirección hay un pequeño engranaje llamado engranaje de piñón. Cada movimiento del volante produce un movimiento igualmente simultáneo en el piñón. Los dientes de engranaje del piñón coinciden con las ranuras de engranajes de la columna de dirección, llamada la cremallera, en el interior de la caja que ambos comparten. Esta caja se extiende a lo ancho desde un lado del automóvil hasta el otro, entre las ruedas delanteras.La cremallera es básicamente un engranaje grande que ha sido cortado y aplanado, en lugar de ser redondo como otros engranajes. Mientras el piñón y la barra de dirección están montados de forma tal que puedan sólo rotar, la cremallera está libre para deslizarse de un lado a otro dentro de la caja. Cada vez que se mueve el volante de dirección, el piñón rota contra la cremallera, forzándola a que se mueva hacia un lado u otro.
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La cremallera está conectada a las ruedas delanteras con varillas metálicas, llamadas barras o tirantes de acoplamiento, que sobresalen por los extremos de la caja de la dirección. Los extremos de los tirantes de acoplamiento están diseñados para permitir que éstos se muevan hacia arriba y abajo con las ruedas delanteras cada vez que estas golpean resaltos o hace girar el volante de dirección, la cremallera se mueve halando un tirante y empujando al otro. El resultado es que las ruedas delanteras giran, haciéndole cambiar de dirección al auto.
La fuerza
Con una acción tan simple y directa desde el volante hasta las ruedas delanteras para cambiar la dirección del auto, se requiere una gran cantidad de fuerza para mover el volante. Es por esta razón que los modelos subcompactos con tracción delantera ofrecen sistemas de dirección de piñón y cremallera asistidos con activación motriz.La fuerza para ayudar al cambio de dirección proviene de una bomba, que recibe su mando del motor, con. fluido a presión dentro de la caja de dirección.Los sellos alrededor de la cremallera, dentro de la caja, crean una cámara que separa los dos lados de la caja. Estas cámaras están conectadas a la bomba y una con la otra por medio de conductos.Cuando se gira el volante de dirección, la válvula de carrete dirige el fluido a una u otra cámara en la caja de la dirección, para empujar la cremallera y ayudarla a moverse. La válvula de carrete siente la cantidad de fuerza aplicada a la columna de dirección, así que a medida que sea mayor la fuerza aplicada al volante, también es mayor la presión hidráulica que es enviada a la cremallera.A medida que cesa el esfuerzo de la dirección, la válvula de carrete se cierra lo suficiente, para sólo mantener la presión debida. Una pequeña barra de torsión en la válvula determina la cantidad de esfuerzo que es requerido.Algunos vehículos tienen sistemas que controlan la cantidad de presión, y por lo tanto el nivel de esfuerzo para poder asistir la dirección, basándose en la velocidad del vehículo. De esta forma, el volante puede ser mucho más ligero en maniobras como la de estacionar, mientras todavía ofrece una buena sensación de respuesta cuando se conduce a alta velocidad.
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Existen varios tipos de mecanismos de la dirección, están los de tornillo sin fin y los de cremallera.
Mecanismos de dirección de tornillo sinfín
Consiste en un tornillo que engrana constantemente con una rueda dentada. El tornillo se une al volante mediante la "columna de dirección", y la rueda lo hace al brazo de mando. De esta manera, por cada vuelta del volante, la rueda gira un cierto ángulo, mayor o menor según la reducción efectuada, por lo que en dicho brazo se obtiene una mayor potencia para orientar las ruedas que la aplicada al volante.
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En la figura inferior se ha representado el sistema de tornillo y sector dentado, que consiste en un tornillo sinfín (7), al que se une por medio de estrías la columna de la dirección. Dicho sinfín va alojado en una caja (18), en la que se apoya por medio de los cojinetes de rodillos (4). Uno de los extremos del sinfín recibe la tapadera (5), roscada a la caja, con la cual puede reglarse el huelgo longitudinal del sinfín. El otro extremo de éste sobresale por un orificio en la parte opuesta de la carcasa, donde se acopla el retén (20), que impide la salida del aceite contenido en el interior de la caja de la dirección.
Engranando con el sinfín en el interior de la caja de la dirección se encuentra el sector (11), que se apoya en el casquillo de bronce (17) y que por su extremo recibe el brazo de mando (28) en el estriado cónico, al que se acopla y mantiene por medio de la tuerca (30) roscada al mismo eje del sector. Rodeando este
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mismo eje y alojado en la carcasa se monta el retén (24). El casquillo de bronce (17), donde se aloja el eje del sector, es excéntrico para permitir, mediante el tornillo con excéntrica (10) acercar más o menos dicho sector el sinfín. Con el fin de efectuar el ajuste de ambos a medida que vaya produciéndose desgaste. El tornillo de reglaje (10) se fija por medio de la tuerca (8) para impedir que varíe el reglaje una vez efectuado. La posición del casquillo (17) se regula por la colaboración de la chapa (22) y su sujeción al tornillo (27).
Mecanismo de dirección de cremallera
Esta dirección se caracteriza por la sencillez de su mecanismo desmultiplicador y su simplicidad de montaje, al eliminar gran parte de la tiranteria direccional. Va
acoplada directamente sobre los brazos de acoplamiento de las ruedas y tiene un gran rendimiento mecánico.Debido a su precisión en el desplazamiento angular de las ruedas se utiliza mucho en vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tracción delantera, ya que disminuye notablemente los esfuerzos en el volante. Proporciona gran suavidad en
los giros y tiene rapidez de recuperación, haciendo que la dirección sea muy estable y segura.El mecanismo esta constituido por una barra (1) tallada en cremallera que se desplaza lateralmente en el interior del cárter. Esta barra es accionada por un piñón helicoidal (2) montado en el árbol del volante y que gira engranado a la cremallera.
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En el esquema inferior se ve el despiece del sistema de dirección de cremallera, que consiste en una barra (6), donde hay labrada una cremallera en la que engrana el piñón (9), que se aloja en la caja de dirección (1), apoyado en los cojinetes (10 y 16). El piñón (9) se mantiene en posición por la tuerca (14) y la arandela (13); su reglaje se efectúa quitando o poniendo arandelas (11) hasta que el clip (12) se aloje en su lugar. La cremallera (6) se apoya en la caja de dirección (1) y recibe por sus dos extremos los soportes de la articulación (7), roscado en ella y que se fijan con las contratuercas (8). Aplicado contra la barra de cremallera (6) hay un dispositivo (19), de rectificación automática de la holgura que pueda existir entre la cremallera y el piñón (9). Este dispositivo queda fijado por la contratuerca (20).
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Al girar el volante en uno u otro sentido también lo hace la columna de la dirección unida al piñón (9), que gira con ella. El giro de este piñón produce el movimiento de la barra de cremallera (6) hacia uno u otro lado, y mediante los soportes de articulación (7), unidos por unas bielas a los brazos de acoplamiento de las ruedas, se consigue la orientación de estas. Esta unión se efectúa como se ve en la figura inferior, por medio de una rótula (B), que permite el movimiento ascendente y descendente de la rueda, a cuyo brazo de acoplamiento se une. La biela de unión resulta partida y unida por el manguito roscado de reglaje (A), que permite la regulación de la convergencia de las ruedas.
Conclusión
El estudio de los elementos que conforman un sistema el manejo de la fuerza con respecto a su conexión, aumento o disminución de la fuerza por medio de Engranes para que todo el equipo funcione correctamente, con el fin de optimizarlo o reproducirlo con las características adecuadas para que sea resistente, el ensamble entre cada pieza asi podremos conocer como está compuesto un sistema y reproducirlode manera adecuada tomando en cuenta las dimensiones del equipo
Fuente BibliográficaRobert L.Norton
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Diseño de Maquinaria
Cuarta edición
Síntesis y análisis de máquinas y mecanismos
MC graw hill
capitulo 2 Fundamentos de cinematica
capitulo 4 analisis de posicion
sujeccion , apoyo y transmision de movimiento
Richard g. Budynas
Diseño en ingenieria mecanica de Shisley
Diseño de elementos mecanicos pag 346
