Tecnología Mecánica
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La Tecnología Mecánica es la aplicación práctica de la mecánica física; por tanto, se ocupa del estudio de las fuerzas y movimientos de los sistemas mecánicos. Sin embargo, el término tiene otros significados, compatibles con el anterior.
Mecánica: son los trabajos u operaciones con piezas de metal, así se denomina como mecánica a cualquier actividad en la manipulación o trasformaciones de piezas de metal, la metalurgia no es mecánica dado que trasforma un mineral, con componentes metálicos pero de características no metálicas, desde el punto de vista físico, en metal propiamente dicho. La tecnología Mecánica se puede definir como la ciencia encargada del estudio de la transformación de los materiales metálicos para la obtención de piezas o artículos de consumo.
Sumario
Concepto
- Parte de la física que estudia las fuerzas.
- Trabajos y operaciones con material metálico.
- Trabajos repetitivos según un proceso previamente establecido.
Lo que da lugar a la mecánica industrial que estamos tratando, la tecnología mecánica puede adoptar cualquiera de los anteriores significados o una combinación de ellos La mecánica clásica, sea cual sea el objeto de su estudio, presenta una división clara en función de que los sistemas sobre los que actúan las fuerzas se muevan (dinámica), o no (estática). Los sistemas mecánicos móviles reciben la denominación genérica de mecanismos o máquinas, mientras que los que permanecen estáticos se denominan estructuras, construcciones o edificios.
Objeto de la Tecnología Mecánica
- Procesos de fabricación.
- Reparación y mantenimiento
- Herramientas.
- Máquinas simples.
- Cuña, Palanca, Plano inclinado, Polea, Rueda, [[Tornillo], Mecanismos.
- Elementos de máquinas.
- Unión, Transmisión, Regulación, Seguridad.
- Tribología.
- Vibraciones, Equilibrado.
- Máquinas.
- Motrices: térmicas, hidráulicas, eléctricas.
- Compresor (máquina), Bomba (hidráulica).
- Máquinas herramienta, Control numérico por computadora.
- Robots.
- Vehículos.
- Manutención.
- Construcción.
- Maquinaria de construcción.
- Cimentaciones.
- Estructuras.
- Infraestructuras.
- Metrología.
- Instrumento de medición.
Tolerancias y Ajustes:
Una vez comprobada la imposibilidad de construir piezas idénticas cuando se habla de un proceso de mecanizado, introducimos el concepto de tolerancia. Este concepto es útil cuando se fabrican grandes series, tanto para el montaje en la máquina que se está fabricando, como en el repuesto. Asumir y fabricar con tolerancias significa un avance en la fabricación de la maquinaria moderna.
Tolerancia
La tolerancia es el margen de medidas límite que puede tener una pieza. Si tenemos una cota nominal (C), la tolerancia es la diferencia entre una cota máxima (CM) y una cota mínima (Cm): T = CM – Cm. Podemos decir que fijar el valor de la tolerancia no es suficiente, sino que tendremos que establecer también los valores de esa tolerancia respecto a la cota nominal y en ese sentido se pueden establecer diversas situaciones:
- La diferencia que existe entre la cota máxima y la cota nominal se llama diferencia superior (S): S = CM – C.
- La diferencia que existe entre la cota mínima y la cota nominal se llama diferencia inferior (i): i = Cm – C.
Normalización de la Tolerancia:
En los países de del sistema métrico se establecieron las normas ISA-3, que dieron origen posteriormente a las ISO. Los valores de las tolerancias ISO vienen expresados en micras (µ). En los países anglosajones también se utilizan fracciones de pulgada. Las tolerancias ISO se definen por:
- Calidad: es su valor expresado en micras.
- Posición: es la situación de la tolerancia respecto a la línea de cero o nominal de la pieza.
En el sistema ISO se establecieron 18 calidades: IT01, IT0, IT1, IT2, IT3, IT4, IT5, IT6, IT7, IT8, IT9, IT10, IT11, IT12, IT13, IT14, IT15, IT16. Los valores de cada una de esas calidades van variando.
Ajustes
Cuando una pieza tiene que encajar en otra, previamente deben conocerse las medidas de ambas. Para simplificar, diremos que son agujeros las piezas que contienen y ejes las contenidas. Si la cota inferior de la pieza que contiene es exactamente igual a la cota exterior de la pieza contenida, el ajuste es perfecto. Pueden darse los siguientes casos:
- Ajuste con juego o móvil: cuando el diámetro del agujero es mayor que el del eje
- Juego máximo: Jmax = CM agujero – Cm eje.
- Juego mínimo: Jmin = CM eje – Cm agujero
- Ajuste con aprieto o fijo: cuando el diámetro del eje es mayor que el del agujero.
- Ajuste indeterminado: puede ser aprieto o juego
Definimos aprieto máximo (AM) como la diferencia entre la medida máxima del eje y la mínima del agujero, y aprieto mínimo (Am), como la diferencia entre la medida mínima del eje y la máxima del agujero.
Reglas generales para la elección de los ajustes
El proyectista en principio puede dividir en dos partes el problema que plantea la elección del tipo de ajuste, por un lado, fijar los límites del ajuste y por otro, establecer las dimensiones normalizadas de las piezas que van a ajustar. Para elegir la tolerancia tenemos que conocer como mínimo los siguientes datos:
- Acabado superficial de la pieza
- Naturaleza del metal de las piezas
- La extensión de la superficie en contacto de las piezas
- Las deformaciones
- Naturaleza y dirección de los esfuerzos
- Temperatura (debe tenerse en cuenta la temperatura de referencia, es decir, 20ºC)
- Lubricación
Calidad
La calidad es algo que es consustancial con cualquier actividad. Una empresa será más creíble, más apetecible en la medida que produzca mayor grado de satisfacción al usuario. Cuando este elige un producto o servicio, se deja llevar más por la calidad que por el precio.
Por tal motivo, las empresas se preocupan de detectar los defectos y necesitan de una inspección y de un control de la producción, que por un lado garantiza la seguridad y por otro sirvan para ir mejorando el producto. También sirve para eludir la responsabilidad legal del fabricante en caso de fallo del producto.
La calidad, en el ámbito que sea, suele estar normalizada internacionalmente, no habiendo en ese sentido problemas de definición de calidad. Donde surgen es en la ejecución de los ensayos, por eso es conveniente que la metrología y la calibración de los aparatos esté garantizada.
La operación de calibración consiste en comparar un instrumento de medida o un patrón con otro de referencia, indicando las diferencias entre ambos.
La calibración es necesaria en dos aspectos: preventivo, para garantizar mediante la trazabilidad a patrones reconocidos internacionalmente todos las medidas que se efectúen, y correctivo, para garantizar que todo aparato está dentro de las tolerancias, reparándolo en caso de estar fuera.
