Materiales Tornillos,rosca,tuercas Esparagos, Tipos De Tubos Y Soldadura 3d4z1u

Unidad: 4

Departamento: Materia:

Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos Ingeniería Petrolera análisis e interpretación de planos y diseño de ingeniería

Ingeniería petrolera

Edición: 1

Fecha de edición: 05/dic/2014 Grupo: 5° “B”

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INDICE 1._ CIERRES DE ROSCA. ............................................................................................................. 5 1.1

ROSCA DE TORNILLO. ................................................................................................. 6

1.2

FORMAS DE ROSCA. .................................................................................................... 8

1.3

REPRESENTACIONES DE ROSCAS ......................................................................... 9

1.4

REPRESENTACION SIMPLIFICADA DE LAS ROSCAS. ..................................... 14

1.5

REPRESENTACION SIMBOLICA DE LA ROSCA: ................................................ 14

1.6

ROSCA IZQUIERDA Y ROSCA DERECHA ............................................................. 16

1.7

ROSCAS UNICAS Y MULTIPLES. ............................................................................. 17

1.8 ROSCAS EN PULGADAS. ................................................................................................. 18 1.9

ROSCA METRICA. ........................................................................................................ 21

1.10

GRADOS Y CLASES DE ROSCAS. ......................................................................... 23

2.- TORNILLO ................................................................................................................................. 27 2.1 TIPOS DE TORNILLOS (CABEZA REDONDA, PLANA, OVALADA, FILETE, RACIMO, ABANICO, HEXAGONAL, OVAL Y ARMADURA). ............................................. 28 2.2 PERNOS. (DOS PUNTOS DE DOBLE EXTREMO Y DE ROSCA CONTINUA.) ..... 30 2.3 TORNILLOS DE MÁQUINAS, TORNILLOS DE SOMBREROS, TORNILLOS CAUTIVOS, AUTO PERFORANTES, PERNOS Y ESTOPEROLES. ............................... 31 2.4 CLASE Y PROPIEDADES DE LOS CIERRES (GRADOS 1, 2, 3, 4, 5,6.) ................ 33 2.5 ESTILOS DE PUNTA (TAZA, PLANO, MEDIO, PERRO Y OVALADO.) ................... 34 3. TUERCAS ................................................................................................................................... 35 3.1 TUERCAS HEXAGONALES CON ALETAS, TUERCAS HEXAGONALES RANURADAS.............................................................................................................................. 36 4. RONDANAS............................................................................................................................... 37 4.1 CLASIFICACIÓN DE LAS RONDANAS: ......................................................................... 37 5. MATERIALES DE FABRICACIÓN. ......................................................................................... 40 5.1 METALES FERROSOS. ..................................................................................................... 41 5.2 HIERRO FUNDIDO. ............................................................................................................ 43 5.3 TIPOS DE HIERRO FUNDIDO (HIERRO DÚCTIL, HIERRO GRIS, HIERRO BLANCO, HIERRO DE ALTA ALEACIÓN, HIERRO MALEABLE.) ................................... 43 Ingeniería petrolera

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5.4 ACERO AL CARBONO. (ACEROS FUNDIDOS, DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA ALEACIÓN.) ................................................................................................................................ 45 5.5 CLASIFICACIÓN DEL ACERO. (COMPOSICIÓN QUÍMICA: CARBONO MAGNESIO, FOSFORO, SILICIO, AZUFRE, COBRE Y PLOMO). ................................... 47 5.6 SOCIEDADES E INSTITUTOS DE CLASIFICACIÓN. ( SAE, AISI, ASTM, ASME). 49 5.7 SISTEMAS DE DESIGNACIÓN DEL ACERO (SAE 2540). ......................................... 51 6. TUBERIA ..................................................................................................................................... 54 6.1 TUBO ESTANDAR Y TUBERIA EN GENERAL (TIPOS, TAMAÑOS, ESPESORES). ....................................................................................................................................................... 56 7. MATALES NO FERROSOS. (NÍQUEL, COBRE, ZINC, MAGNESIO, ALUMINIO, TITANIO Y BERILIO.) ................................................................................................................... 59 8.1 RESINA DE ACETAL, ACRILOS, CELULÓSICOS, NAYLON, POLICARBONATOS POLIETILENO, POLIPROPILENO Y VINILOS. .................................................................... 65 9.

SOLDADURA ......................................................................................................................... 68 9.1 PROCESOS DE SOLDEO (ARCO ELÉCTRICO, POR GAS, POR RESISTENCIA.) ....................................................................................................................................................... 69 9.2 TIPOS DE UNIÓN Y A QUE SOLDADURA SON APLICABLES. ................................ 71 9.3 SÍMBOLOS DE SOLDADURA........................................................................................... 71

CONCLUSIÓN ................................................................................................................................ 74 BIBLIOGRAFIAS ............................................................................................................................ 75


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1._ CIERRES DE ROSCA.

Una Rosca es una arista helicoidal de un tornillo (rosca exterior) o de una tuerca (rosca interior), de sección triangular, cuadrada o roma, formada sobre un núcleo cilíndrico, cuyo diámetro y paso se hallan normalizados. Se denomina rosca al fileteado que presentan los tornillos y los elementos a los que éstos van roscados (tuercas o elementos fijos).Las roscas se caracterizan por su perfil y paso, además de su diámetro. Una rosca es una hendidura helicoidal continua sobre la superficie externa o interna de un cilindro o cono. La función de la rosca es la de insertar un elemento (tornillo, perno, tubo) en el interior de un hueco con forma similar y con una rosca equivalente, a través de un movimiento circular, con el objeto de integrar ambas piezas. Según el tipo de rosca, el conjunto puede tener la función de asegurar una pieza o, en roscas de mayor precisión, la de evitar todo tipo de fugas de fluidos. Esto último sucede específicamente en el caso de tubos roscados utilizados para el paso de agua, aceite, gas y otros. Técnicamente una rosca es una arista de sección uniforme que tiene la forma de una helicoide sobre la superficie externa o interna de un cilindro, o con la forma de una espiral cónica sobre la superficie externa o interna de un cono, o de un cono truncado. Al roscado de un cilindro se lo llama rosca cilíndrica y al efectuado en un cono o en un cono truncado, rosca cónica. Partes de la Rosca Paso de la Rosca (P) Número de hilos de rosca por pulgada, significa el número de paso por pulgada y se halla dividiendo 1 por el número de hilos por pulgada. Para roscas cuadradas o Acmé cada paso incluye un hilo de rosca y un espacio. Hilos por pulgada. Es el recíproco del paso y el valor especificado para regir el tamaño de la forma de la rosca. Diámetro Mayor o Nominal (D)Es el diámetro más Ingeniería petrolera

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grande de un tornillo. Diámetro Menor o de la raíz (d) Es el diámetro más pequeño de un tornillo. Diámetro Primitivo o de paso (Dp). En una rosca, el diámetro de un cilindro imaginario cuya superficie corta a las formas o perfiles de los filetes de modo que sus anchos y los huecos entre ellos sean iguales. El juego entre dos roscas que emparejan se regula principalmente por estrechas tolerancias sobre los diámetros primitivos. Profundidad de las Roscas (Pr) La distancia entre la cresta y la raíz medida perpendicularmente al eje. Usos y aplicaciones: Las roscas cónicas se usan en uniones de cañerías y en algunas otras aplicaciones donde se requieren uniones herméticas para líquidos. Las cilíndricas, por el contrario, son ampliamente usadas en una gran variedad de aplicaciones. El uso más común es en piezas tales como bulones, tornillos y tuercas, o como parte integral de piezas que de ben entre sí. Sin embargo, también se usan para trasmitir movimientos de motores, como el husillo principal de los tornos y otras máquinas-herramientas y para proveer movimientos precisos y controlados para efectuar mediciones, como en los calibres micro métrico.

1.1 Se

ROSCA DE TORNILLO. denomina tornillo a

operador mecánico cilíndrico

un

elemento

con

una

u

cabeza,

generalmente metálico, aunque pueden ser de plástico, utilizado en la fijación temporal de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.1 El tornillo deriva directamente de la máquina simple conocida como plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado. Los tornillos permiten


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que las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo requiera. Los tornillos están fabricados en muchos materiales y aleaciones; en los tornillos realizados en metal su resistencia está relacionada con la del material empleado. Un tornillo de aluminio será más ligero que uno de acero (aleación de hierro y carbono), pero será menos resistente ya que el hierro tiene mejor capacidad metalúrgica

que

el

aluminio;

una

aleación

de duraluminio mejorará

las

capacidades de resistencia del aluminio pero disminuirá las de tenacidad, ya que al endurecer el aluminio con silicio o metales como cromo o titanio, se aumentará su dureza pero también su coeficiente de fragilidad a partirse. Los metales más duros son menos tenaces ya que son cualidades antagónicas. La mayoría de las aleaciones especiales de aceros, bronces y aceros inoxidables contienen una proporción de metales variable para adecuar su uso a una aplicación determinada. Siempre hay que usar el tornillo adecuado para cada aplicación. Si usa un tornillo con demasiada resistencia de tensión (dureza) que no está ajustado al valor de diseño, podría romperse, como se rompe un cristal, por ser demasiado duro. Esto es porque los tornillos de alta tensión tienen menor resistencia a la fatiga (tenacidad) que los tornillos con un valor de tensión más bajo. Un tornillo compuesto por una aleación más blanda se podría deformar, pero sin llegar a partirse, con lo cual quizá no podría desmontarse pero seguiría cumpliendo su misión de unión.


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1.2


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FORMAS DE ROSCA.

Además de la gran división entre roscas cónicas y roscas cilíndricas, existe una clasificación más detallada de las mismas, según su forma, la amplitud de sus estrías (el paso) y otras características. Roscas de Paso Grueso: como su nombre lo indica, el paso, es decir, la amplitud de cada estría, es amplio. Por lo tanto, este tipo de rosca no tiene gran precisión en cuanto a la unión del elemento que se inserta (el macho) y la pieza hueca donde se instala (la hembra). Se utilizan para trabajos normales que requieran firmeza aunque no una unión tan estrecha. Roscas de Paso Fino: generan una mayor firmeza en la unión, y se utilizan sobre todo en mecánica, en la industria automotriz y vehicular en general. Roscas de Paso Extrafino: se utilizan cuando es requerida una mayor precisión, como en el caso de elementos que deben unirse a paredes delgadas. Roscas de Ocho Hilos: se denominan así porque su paso consiste en ocho estrías por pulgada; estas roscas son las indicadas para tuberías de agua y otros fluidos. Las características de su superficie permiten mayor resistencia a la presión y evitan las fugas de gases y líquidos. Según la forma de cada hilo o estría, las roscas pueden ser: en V, redondeadas, cuadradas, witworth (cuya forma es de trapecio) y trapezoidales. Denominaciones de las roscas más comunes existe gran variedad de roscas. Entre las más usuales, pueden destacarse las siguientes: BSP: rosca Witworth Gas. Ingeniería petrolera

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BSF: rosca Witworth de paso fino. BSPP: rosca Witworth cilíndrica, utilizada para tubos. BSPT: rosca Witworth cónica para tubos. NPS: rosca americana cilíndrica; se utiliza para la unión de tubos. NPT: rosca americana cónica para tubos.

1.3

REPRESENTACIONES DE ROSCAS

Formas y representaciones de roscas los dispositivos de sujeción son importantes en la construcción de productos manufacturados, en las máquinas y dispositivos empleados en los en los

procesos

de

manufactura

y

en

la

construcción de todos los tipos de edificaciones. los dispositivos de sujeción se utilizan tanto en el reloj más pequeño como en el trasatlántico más

grande.

Hay

dos

clases

básicas

de sujetadores: permanentes y desmontables. Los remaches y las soldaduras son sujetadores

son

permanentes.

Los pernos,

tornillos,

espárragos,

tuercas,

pasadores, anillos y chavetas son sujetadores desmontables. Debido al progreso de la industria, ha sido necesario normalizar los dispositivos de sujeción y se han desarrollado características y nombres definidos. una parte esencial del dibujo es el conocimiento completo del diseño y de la representación gráfica de los sujetadores más comunes. Representación de roscas la representación real de la rosca de un tornillo se emplea poco en los dibujos de trabajo, debido a que requiere un dibujó muy laborioso y exacto que incluye desarrollos repetidos dela curva helicoidal de la rosca. Actualmente, la práctica general es la representación Ingeniería petrolera

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simbólica de las roscas. en general, hay tres tipos de convenciones utilizadas por la representación de roscas de tornillos: pictórica, esquemática y simplificada. la representación simplificada se debe utilizar siempre que resulte suficiente para ilustrar claramente las características. Las representaciones esquemática y pictórica requieren un tiempo de dibujar mayor, pero a veces resultan necesarias para evitar confusión con otras líneas paralelas o para ilustrar claramente algunos aspectos

particulares

de

las

roscas.

Ejemplos:

representación

pictórica

presentación esquemática representación simplificada.

Representación pictórica esta es una aproximación muy cercana a la apariencia real de la rosca, como puede observar su simplificación consiste en que la cresta y las raíces de las roscas completas demuestran agudas, ya que se emplean líneas rectas para su construcción, en lugar de utilizar una línea de doble curvatura. Representación esquemática la representación esquemática se debe utilizar en lugar de la representación simplificada cuando se sea necesario dar más énfasis al aspecto de la rosca de una pieza o cuando la representación simplificada puede llegar a confundirse con otras líneas paralelas, gargantas, ranuras o detalles adyacentes. Representación simplificada la representación simplificada se debe utilizar siempre que proporcione la información deseada, sin confusión, ya que exige el mismo esfuerzo y tiempo de dibujo. En este sistema, las crestas de la rosca se representan con una línea de entorno gruesa (excepto en las vistas ocultas) y las raíces con una línea continua delgada.

Rosca de tornillo iso: el american national standards commitee ha desarrollado un documento sobre roscas métricas de tornillos para proporcionar una lista autorizada de roscas y tornillos de unión aceptada por la iso. Actualmente se Ingeniería petrolera

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cuenta con 4 recomendaciones que son:

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Iso/r68-iso perfiles básicos para las

roscas triangulares de tornillos Iso/r261-iso roscas métricas para tornillos. Roscas métricas iso para tornillos de uso general-tolerancias principales y datos básicos.es de lamentar que este documento aún no sea emitido y que no se cuente con estándares definitivos. Actualmente los estándares con que se cuenta son: roscas métricas iso para tornillos práctica americana para medición y calibración de roscas métricas para tornillos. El perfil de esta rosca, es similar a la de rosca nacional americana estándar,

ya que el ángulo entre sus flancos,

también mide 60°, sólo que la cresta es plana y la raíz redonda. El perfil de rosca métrica iso es de sección triangular equilátera, con aristas inferiores redondeadas y arista superior chaflanada.

Rosca de tornillo nacional: el diámetro del tornillo, el primer número registrado en los cuadros de tamaño, debe coincidir con el diámetro interno de las tuercas correspondientes y las arandelas. el diámetro se mide desde el eje, justo debajo de la cabeza del tornillo. los tamaños 0 (3/50 de pulgada - 0,15 cm) a 16 (3/8 de pulgada - 1,5 cm) fueron estandarizados por la sociedad estadounidense de ingenieros mecánicos (asme por sus siglas en inglés) utilizando sistemas de tamaños de componentes listos para usar en el momento. los diámetros de tornillos medidos en fracciones de pulgada estándar de estados unidos se agregaron recientemente. los aumentos en los números (0-16) coinciden con los aumentos en los ejes y diámetros de las cabezas, pero no en el largo del tornillo. Cada tamaño de diámetro puede tener un largo diferente, dependiendo del trabajo. El segundo número en los cuadros de tamaños de tornillos, seguido del numeral, se refiere a la cantidad de roscas por pulgada del eje del tornillo. por lo tanto, un tornillo de tamaño 1/4-28 tiene 1/4 de pulgada (0,6 cm) de diámetro con 28 roscas por pulgada (2,5 cm) y un tornillo #6-32 tiene 32 roscas por pulgada (2,5 cm) en su eje. Ingeniería petrolera

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Rosca de tornillo unificada (pulgadas): Los valores métricos en las tablas que limitan las dimensiones se han traducido de los valores en pulgadas tabulados en el usas b1.1.en todos los casos, los valores métricos han sido redondeados hacia los valores internos de la zona de tolerancia, esto es, los límites máximos han sido redondeados hacia los valores bajos y los límites mínimos hacia los valores altos. La designación que se haga de una rosca estándar unificada para tornillos se expresará en dimensiones métricas y debe hacerse como sigue: En los dibujos o documentos en los que utilicen unidades métricas la designación debe expresar, en la secuencia adecuada, el tamaño normal (indicado en décimas de pulgada), el número de hilos por pulgada, el símbolo de la serie y el símbolo de la clase de hilos en el tornillo. todas las dimensiones complementarias deben estar expresadas en unidades métricas. Las dimensiones equivalentes en pulgadas se indicarán dentro de un paréntesis y serán incluidas solamente si se desea. Ejemplo: (sobre un dibujo o documento métrico) 0.250-28 unf-2 pd 5.735 - 5.652 (0.2258 - 0.0255 pul) (Opcional) (Sobre un dibujo o documento en pulgadas) 0.250-28 unf-2 pd 0.2258- 0.0255 (5.735 - 5.652 mm)

rosca cuadrada: esta rosca puede transmitir todas las fuerzas en dirección casi paralela al eje, a veces se modifica la forma de filete cuadrado dándole la conicidad o inclinación de 5´a los lados.


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Rosca de gusano: la rosca acmé de filete truncado es resistente y adecuada para las aplicaciones de transmisión de fuerza en que las limitaciones de espacio la hacen conveniente.

Rosca contrafuertes: está diseñada para transmitir potencia en una sola dirección. Se usa de manera común en grandes cañones. En gatos hidráulicos y otros mecanismos que requieren una gran fortaleza.

Rosca de nudillos: se fabrica por medio del rodeado de hojas de metal, pero en ocasiones también se funde en formas modificadas, las rocas de nudillos se utilizan para bombillas y conexiones eléctricas, tapas de botellas etcétera.


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1.4


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REPRESENTACION SIMPLIFICADA DE LAS ROSCAS.

La representación simplificada se debe utilizar siempre que proporcione la información deseada, sin confusión, ya que exige el mismo esfuerzo y tiempo de dibujo. En este sistema, las crestas de la rosca se representan con una línea de entorno gruesa (excepto en las vistas ocultas) y las raíces con una línea continua delgada.

1.5

REPRESENTACION SIMBOLICA DE LA ROSCA:

Hoy es bastante normal la representación simbólica de las roscas, para un agujero roscado que está oculto a la vista se dibujan líneas invisibles paralelas al eje que representa la raíz y los diámetros mayores. Se utiliza en diámetros pequeños donde sería poco práctico o difícil dibujar las roscas completas.

Roca simplificada: La representación simplificada que se muestra que debe utilizar siempre que proporcione la información deseada, sin confusión, ya que exige el mismo esfuerzo y tiempo de dibujo. En este sistema, las crestas de la rosca se representan con una línea de entorno gruesa (excepto en las vistas ocultas) y las raíces con una línea continua delgada.


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Rosca detallada: Es la forma más real de dibujar una rosca. Se utiliza en roscas de 1” aproximadamente y mayores. En este método se sustituyen las líneas elípticas por líneas rectas.

Rosca esquemática: La representación esquemática que se debe utilizar en lugar de la representación simplificada cuando se sea necesario dar más énfasis al aspecto de la rosca de una pieza o cuando la representación simplificada puede


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llegar a


confundirse

con otras

líneas

paralelas,

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gargantas,

ranuras

o

detalles adyacentes.

1.6

ROSCA IZQUIERDA Y ROSCA DERECHA

Rosca derecha : es aquella que avanza en una tuerca cuando se gira en la misma dirección que las manecillas del reloj. una rosca siempre se considera derecha, o RH a menos que se especifique lo contrario Rosca izquierda: es aquella que avanza en la tuerca en sentido contrario a las manecillas del reloj, una rosca izquierda siempre se etiqueta como LH en el dibujo


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1.7


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ROSCAS UNICAS Y MULTIPLES.

Un rosca de una entrada podría imaginarse como un cordón enrollado en forma de hélice sobre una varilla cilíndrica; una rosca de dos entradas sería equivalente a tomar dos cordones (imagíneselos de diferente color) y enrollarlos simultáneamente en forma de hélice. Podemos definir ahora el avance de una rosca como la distancia recorrida por una tuerca cuando ésta se gira una vuelta; si la rosca es simple (de una entrada) el avance es igual al paso. Una roca sencilla: como su nombre lo dice está compuesta de un borde, y por lo tanto el avance es igual al paso. Las roscas múltiples están compuestas de dos o más bordes que corren uno junto al otro la línea de la pendiente es la hipotenusa de un triángulo recto cuyo lado más corto es igual a 5p. para roscas sencillas p para roscas dobles 1.5 P para rocas triples (y así sucesivamente). Esto se aplica a todas las formas de roscas. En las rocas dobles, el avance es dos veces el paso y así sucesivamente. en el dibujo de una rosca triple o sencilla un raíz esta opuesta a una cresta en el caso de una rosca doble avanza dos veces más que una rosca sencilla. Las roscas múltiples se usan en cualquier lugar que se requiera mover rápido pero no alta resistencia, como en puntas giratorias de plumas tapas de pasta dental, vástagos de válvulas, etcétera. Las rocas de un vástago de válvula frecuentemente tienen roscas múltiples para impartir acción rápida al abrir y cerrar la válvula. las rocas múltiples en un eje pueden reconocerse y contarse al observar el número de inicio de roca en el extremo del tornillo existen 3 métodos para representar las rocas de tornillos en dibujos. la rosca es


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Múltiple el avance es igual al número de entradas multiplicado por el paso. La ventaja de una rosca de varias entradas es que el montaje y desmontaje son más rápidos, pero tiene la gran desventaja de que se afloja mucho más fácilmente, ya que posee un mayor ángulo de la hélice 1; debido a esto, rara vez se utilizan. Muestra roscas de una y cinco entradas; se puede observar el mayor ángulo de la hélice de la rosca de cinco entradas.

1.8 ROSCAS EN PULGADAS. Para roscas dimensionadas en pulgadas, el paso es igual a 1 dividido entre el numero de roscas por pulgadas, en la tablas se muestra mas informacion sobre numeros estandar de roscas por pulgadas para diferentes series y diametros , por ejemplo una rosca gruesa unificada de una pulgada de diametro tiene ocho cuerdas por pulgada y el paso P es igual a 1/8 pulgada. Si una rosca tiene ssolo cuatro cuerdas por pulgada el paso y las mismas roscas son muy grandes, si tiene 16 cuerdas por pulgadas, el paso es de 1/16 pulgada (.063 pulg.) y las roscas son relativamente pequeñas. El paso o el numero de cuerdas por pulgada puede medirse con una escala o con una norma de paso de rosca.


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Rosca en pulgadas ISO: UNC, UNF y 8UN.


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1.9


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ROSCA METRICA.

La rosca métrica, cónica, exterior de paso fino se utiliza para las uniones con estanqueidad en la rosca de los tapones, engrasadores, etc. etc. Hasta M26, inclusive, no es necesario un producto para estanqueizar en el caso de los aceites; para otros medios gaseosos y otros medios líquidos, se recomienda utilizar un producto estanqueizante por encima de la rosca. Generalmente la rosca cónica exterior se emplea con rosca cilíndrica interior, según DIN 158. La rosca métrica, cónica, exterior de paso fino se designa por el diámetro nominal, precedido de la letra M, y seguido por el paso, separado por el signo de la multiplicación; por ejemplo: M20x1,5

Comparativa paso fino, paso grueso. La tendencia general de los últimos 20 años, va en la dirección de la utilización generalizada del paso grueso. No se puede decir pues, que los pasos finos sean técnicamente superiores. No obstante, los pasos finos se utilizan en casos particulares, como por ejemplo: reglajes, tornillos de motores, etc. Estos casos son menos numerosos y los elementos de fijación de paso fino se vuelven poco a poco elementos especiales Ingeniería petrolera

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con sus consiguientes inconvenientes económicos, de disponibilidad, y de plazo. El paso fino es el más comúnmente utilizado en la industria del automóvil. Las ventajas más importantes del paso fino son: una resistencia a la tracción más fuerte, a causa de presentar una secciónresistente más grande. tendencia mínima a aflojarse por vibraciones debido al paso más pequeño. reglajes más precisos. Sin embargo la mayor parte de los montajes no están cargados estáticamente sino dinámicamente; siendo la resistencia a la fatiga el criterio número uno para el cálculo y diseño. En estos casos el paso grueso resiste mejor a la fatiga, ya que, la carga en el fondo del hilo de rosca disminuye a medida que el paso aumenta. El argumento consistente en decir que el paso grueso resiste menos al aflojamiento por vibraciones, ha ido perdiendo peso a causa del desarrollo de sistemas de frenado y de blocaje, ya sean mecánicos o químicos, que ofrecen mejores soluciones a la pérdida de precarga, sobretodo después de esfuerzos diná-micos transversales. Las ventajas del paso grueso son: menos sensible a los choques, y generalmente, el ensamblado más fácil yrápido. posibilidad de revestimientos de mas espesor debido al juego de tolerancias, ya que, los pasos de rosca son más amplios. riesgo menor del arrancado del roscado.


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1.10 GRADOS Y CLASES DE ROSCAS. La forma de filete truncado o corto (sin punta) de 60º se prefiere algunas veces, cuando en vez de rosca de varias entradas, una rosca sencilla de forma nacional tendía demasiada profundidad. el estándar británico en la rosca withworth, a 55º, con creta y raíces redondeadas. Para roscas pequeñas se emplea la rosca estándar de la asociación británica, a 47 ½ º, medida en el sistema métrico. los estándares, o normas, francés y métrico internacional tienen una forma semejante a la rosca estándar nacional americana, pero están dimensionados en el sistema métrico. Las formas en v no son convenientes para transmitir fuerza o potencia, ya que una parte del empuje tiende a reventar la tuerca. No ocurre esto cuando se emplea la roca con filete cuadrado, pues transmite todas las fuerzas en dirección casi paralela al eje del tornillo. la rosca de filete cuadrado puede tener la mitad del número de hilos en el mismo espacio axial que una rosca en v del mismo paso y, en consecuencia, el esfuerzo solo tiene la mitad de la resistencia a la cortadura. A causa de las dificultades que presenta su talla, la rosca acmé ha reemplazado generalmente a la de filete cuadrado. Es más resistente, más fácil de tallar, y permite el empleo de una tuerca partida o de desembrague que no puede utilizarse con una rosca de filete cuadrado. La rosca acmé de filete truncado es resistente y adecuada para las aplicaciones de transmisión de fuerza en que las limitaciones de espacio la hacen conveniente. la rosca trapecial en dientes de sierra, usada para transmisión de fuerza en un solo sentido, tiene el rendimiento de una de filete cuadrado y la resistencia de la rosca v. antiguamente se producía con un flanco (o cara) de presión vertical; la más reciente, con inclinación de 7º, es más fácil de hacer. se llama también a veces “rosca de cierre”, porque se utiliza en los grandes cañones para absorber la reculada. Ingeniería petrolera

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La rosca de filete redondo o de la forma de filete truncado o corto (sin punta) de 60º se prefiere algunas veces, cuando en vez de rosca de varias entradas, una rosca sencilla de forma nacional tendía demasiada profundidad. el estándar británico en la rosca withworth, a 55º, con creta y raíces redondeadas. Para roscas pequeñas se emplea la rosca estándar de la asociación británica, a 47 ½ º, medida en el sistema métrico. los estándares, o normas, francés y métrico internacional tienen una forma semejante a la rosca estándar nacional americana, pero están dimensionados en el sistema métrico. Las formas en v no son convenientes para transmitir fuerza o potencia, ya que una parte del empuje tiende a reventar la tuerca. No ocurre esto cuando se emplea la roca con filete cuadrado, pues transmite todas las fuerzas en dirección casi paralela al eje del tornillo. la rosca de filete cuadrado puede tener la mitad del número de hilos en el mismo espacio axial que una rosca en v del mismo paso y, en consecuencia, el esfuerzo solo tiene la mitad de la resistencia a la cortadura. a causa de las dificultades que presenta su talla, la rosca acmé ha reemplazado generalmente a la de filete cuadrado. es más resistente, más fácil de tallar, y permite el empleo de una tuerca partida o de desembrague que no puede utilizarse con una rosca de filete cuadrado. La Rosca Acmé de filete truncado es resistente y adecuada para las aplicaciones de transmisión de fuerza en que las limitaciones de espacio la hacen conveniente. La Rosca Trapecial en dientes de sierra, usada para transmisión de fuerza en un solo sentido, tiene el rendimiento de una de filete cuadrado y la resistencia de la rosca V. Antiguamente se producía con un flanco (o cara) de presión vertical; la más reciente, con inclinación de 7º, es más fácil de hacer. Se llama también a veces “rosca de cierre”, porque se utiliza en los grandes cañones para absorber la reculada.


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La rosca de Filete redondo o de cordón es especialmente adecuada cuando las roscas han de ser moldeadas o laminadas en chapa metálica. Puede observarse en jarras de vidrio, y en forma de poca altura en bases de lámparas incandescentes comunes. Las roscas interiores se hacen por tallado (o corte), mientras que las exteriores se hacen por tallado o laminado. Las pruebas demuestran que las roscas laminadas son considerablemente más fuertes que las roscas talladas. Por forjado en frío, la laminación agrega tenacidad y resistencia a la porción roscada.es especialmente adecuada cuando las roscas han de ser moldeadas o laminadas en chapa metálica. Puede observarse en jarras de vidrio, y en forma de poca altura en bases de lámparas incandescentes comunes. Las roscas interiores se hacen por tallado (o corte), mientras que las exteriores se hacen por tallado o laminado. Las pruebas demuestran que las roscas laminadas son considerablemente más fuertes que las roscas talladas. Por forjado en frío, la laminación agrega tenacidad y resistencia a la porción roscada.

Roscas unificadas. No todas las combinaciones de diámetro y paso que figuran en el estándar americano para “Roscas de Tonillo Unificada y Americana” aparecen en los estándares británico y canadiense. Las combinaciones usadas en común por los tres países se llaman Roscas Unificadas (Unified threads) y se identifican por la letra U en la designación de la serie. Las roscas unificadas solo emplean las clases 1A y 1B, 2A y 2B, y 3A y 3B. Cuando se usa una de estas clases y no aparece la U en la designación, la rosca se conforma a los principios en los que están basadas las roscas unificadas. La tabla de las roscas de tornillo Unificada y Nacional Americana indica las clases para las cuales tiene cada serie datos tabulados en los estándares. Las roscas de combinaciones de diámetro y paso, pero de una clase para la cual no hay datos Ingeniería petrolera

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tabulados en el estándar, se designan por UNS si se trata de una combinación unificada y por NS si no lo es. Roscas acmé y acmé de filete truncado o corto. Estas roscas han sido estandarizadas por el ANSI en una serie de combinaciones de diámetro y paso. Además, el estándar proporciona especificaciones para dos aplicaciones generales de las roscas Acmé: para fines generales y para centralización. Las tres clases de roscas 2G, 3G y 4G, estandarizadas para fines generales tienen holguras o juegos en todos los diámetros para conseguir movimiento libre. Las roscas Acmé para centralización tienen un ajuste estrecho en el diámetro mayor para mantener el alineamiento del tornillo y la tuerca y están estandarizadas en cinco clases: las 2C, 3C, 4C, 5C y 6C. La Acmé de filete truncado o corto solo tiene una clase para uso general. Roscas trapeciales en dientes de sierra. Estas roscas se han estandarizado de una manera diferente de las de otros tipos. En ellas se definen completamente la forma de la rosca y la clase de ajuste. No se define la serie de estas roscas, pero se proporciona una tabla de diámetros recomendados y sus pasos asociados. Como el número de pasos asociados varía de tres a once (dependiendo del diámetro de la rosca), la designación de una serie de rosca sólo servirá para agregar una complicación. Tres clases de ajuste son estándares: el de clase 1 (libre), el de clase 2 (medio) y el de clase 3 (estrecho).


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2.- TORNILLO Los tornillos son elementos que tienen filetes enrollados en forma de hélice sobre una superficie cilíndrica y son unos de los elementos más utilizados en las máquinas. Podemos clasificar los tornillos, de acuerdo con la función que cumplen, en tornillos de unión y tornillos de potencia. Los tornillos de unión: son los que sirven para unir o asegurar dos o más partes estructurales o de maquinaria, como es el caso de los tornillos, pernos, espárragos y tornillos prisioneros o de fijación. Los tornillos de potencia: son aquellos destinados a la transmisión de potencia y movimiento; generalmente convierten un movimiento de giro en un movimiento de traslación. Los tornillos se usan en estructuras, máquinas herramientas, vehículos, prensas y elementos de elevación, entre otros. En muchos casos, los tornillos están sometidos a cargas variables combinadas, por lo que debe aplicarse una teoría de falla por fatiga. Un tornillo puede fallar en el núcleo o en los filetes; se debe tener en cuenta el diámetro del tornillo, así como el número de filetes en o con la tuerca. El capítulo está organizado de la siguiente manera. La sección 8.2 presenta diversos aspectos sobre Tornillos de unión: comenzando por las características, dimensiones, roscas normalizadas y grados de los tornillos, pasando por el análisis elástico de los pernos, y finalizando con el diseño de este tipo de tornillos. En la sección 8.3 se estudian los Tornillos de potencia: se presentan aspectos como la eficiencia de los tornillos, el par

de

giro,

auto

aseguramiento

y

esfuerzos. Se

presenta

también

un procedimiento de diseño de tornillos de potencia


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2.1 TIPOS DE TORNILLOS (CABEZA REDONDA, PLANA, OVALADA, FILETE, RACIMO, ABANICO, HEXAGONAL, OVAL Y ARMADURA). Cabeza plana: se usa en carpintería, en general, en donde es necesario dejar la cabeza del tornillo sumergida o a ras con la superficie. Cabeza oval: la porción inferior de la cabeza tiene una forma que le permite hundirse en la superficie y dejar sobresaliendo sólo la parte superior redondeada. son más fáciles para sacar y tienen mejor presentación que los de cabeza plana. se usan para fijación de elementos metálicos, como herramientas o chapas de picaportes. Cabeza redondeada: se usa para fijar piezas demasiado delgadas como para permitir que el tornillo se hunda en ellas; también para unir partes que requerirán arandelas. en general se emplean para funciones similares a los de cabeza oval, pero en agujeros sin avellanar. Cabeza hexagonal: tornillos específicos con cabeza y tuerca hexagonal y paso fino, para

sujeción de cuchillas en aperos

agrícolas como fresadoras, rota atores y motocultores y picadoras de todo tipo. Cabeza ovalada:

tornillos especialmente indicados para aperos

agrícolas de labor del suelo, p.e. unión de puntas y rejas en arados de vertedera. Cabeza cuadrada: tienen roscas gruesa, finas o de paso 8 y son de clase 2ª pero por lo general están equipados con roscas Ingeniería petrolera

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gruesas debido a que este tipo de tornillo se utiliza comúnmente en los grados más burdos de trabajo. Cabeza hexagonal con roldana: usado para unir perfiles a estructura. Cabeza de armadura: tornillo para unir laminas y es muy resistente debido asu forma. Filete: la ranura profunda y cabeza pequeña permiten que durante el ensamble se pueda aplicar un torque elevado. Racimo:esta cabeza cubre una superficie grande. se usa cuando se requiere unaf uerza adicional de sujeción, los orificios están sobredimensionados, o el material es suave. Rondana (de aletas): esta configuración elimina la necesidad de un paso adicional de ensamble

si

se requiere una rondana, aumenta las áreas de presión de la cabeza yprotege

el

acabado de material durante el armado.


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2.2 PERNOS. (DOS PUNTOS DE DOBLE EXTREMO Y DE ROSCA CONTINUA.) El perno o espárrago es una pieza metálica larga de sección

constante

cilíndrica,

normalmente

hecha

de acero o hierro. Está relacionada con el tornillo pero tiene un extremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro

extremo roscado para

o remache,

y

se

usa

para

la chaveta, tuerca, sujetar

piezas

en

una estructura, por lo general de gran volumen. Un perno se diseña para ensamblar con una tuerca, un tornillo debe usarse en un orificio ciego, o de otro tipo de orificio preformado existente en el elemento. Sin embargo, debido a su diseño básico, es posible utilizar ciertos tipos de tornillo en combinación con una tuerca. Los pernos auto soldables son esencialmente un proceso de soldadura de arco eléctrico, utilizando el perno mismo como electrodo. El perno y el casquillo de cerámica (ferrule) son colocados sobre una base y después se acciona el mecanismo para realizar la soldadura. La punta del perno es presionada contra la pieza a trabajar y el gatillo es accionado. El arco eléctrico formado entre el perno y la superficie a trabajar, crea un charco de metal derretido que es confinado en el chasquillo de cerámica, quedando el perno materialmente ahogado en el charco. El metal se solidifica en una milésima de segundo y el perno queda absolutamente soldado por su base. Reguladores de tiempo de uso pesado controlan cada paso del proceso. La principal razón de implementación de este proceso es reducir costos incrementando la velocidad de instalación de los pernos. Una manufacturera y distribuidora de pernos auto soldables y equipo para realizar el proceso es Nelson Ingeniería petrolera

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Stud Welding.Un esparrago (o perno con doble rosca, birlo) es una varilla con rosca en sus dos extremos; uno entra en un agujero roscado ye l otro recibe una tuerca

Los sujetadores roscados incluyen pernos pasantes, tornillos de cabeza, tornillos de máquina, tornillos prisioneros y una variedad de implementos especiales que utilizan el principio del tornillo.

2.3 TORNILLOS DE MÁQUINAS, TORNILLOS DE SOMBREROS, TORNILLOS CAUTIVOS, AUTO PERFORANTES, PERNOS Y ESTOPEROLES. Tornillos de máquinas: Los tornillos de máquinas son tanto de cuerda fina como de gruesa, y existe una gran variedad de cabezas. Se pueden utilizar en orificios ciegos, o contuerces. Tornillos de sombrero: Un tornillo de sombrero es un cierre roscado que se une a dos o más partes atravesando por un orificio abierto en una parte y atornillándose en un

orificio

ciego practicado

en

la

otra

parte.

Un

tornillo

de

sombrerose aprieta o afloja girando su cabeza. Los tornillos de sombrero comienz ancon un diámetro de 6 mm, y hay cinco tipos básicos de cabeza. Tornillos cautivos: Los tornillos cautivos permanecen unidos al o material padre

aún

cuandosu elemento acompañante se retira. Se utilizan paran cumplir conrequerimi entos

militares,

para

impedir

que

se

pierdan,

para

acelerar

lasoperaciones de ensamblado y desensamblado, y para impedir los dañosporque cayeran sobre partes móviles o circuitos eléctrico. Ingeniería petrolera

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Tornillos auto perforantes: Los tornillos auto perforantes cortan o forman una rosca compañera cuando seintroducen en orificios taladrados o labrados. Estos cierres de una piezapermite n la instalación rápida, debido a que no se utilizan tuercas y sólo se requiere por un lado de la junta.

Los tornillos auto perforantes tienen puntos

especiales para taladrar y por tanto hacer sus propios orificios .Esto elimina el taladrado o golpeteo, pero deben introducirse con un destornillador potente. Pernos:

Un

perno es

un cierre

roscado

que

atraviesa por

orificios practicados en las partes por ensamblar y se atornillan en una tuerca. Existen pernos y tuercas en una gran variedad de formas y tamaños. Los diseños más populares son de cabeza cuadrada y hexagonal. Estoperoles: Los estoperoles son ejes roscados en ambos extremos, y se emplean enensambles. Un extremo del estoperol se atornilla en una de las partes delensam ble, y la otra, tal como una rondana o cubierta, se guía sobre el estoperol a través de

un orificio abierto

en ellas y

se

unidas por

medio

mantienen de una

tuerca que se atornilla en el extremo expuesto

del

estoperol.


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2.4 CLASE Y PROPIEDADES DE LOS CIERRES (GRADOS 1, 2, 3, 4, 5,6.) Los cierres mantienen juntas a dos o más partes, pero también pueden desempeñar otras funciones. Una función auxiliar importante es el sellado de fugas de gases y líquidos. Los tornillos incluidos en este capítulo son de tres clases: Clase T: Tornillos ordinarios, cuyas características se especifican en 2.5.3.Clase TC: Tornillos calibrados, cuyas características se especifican en 2.5.4.Clase TR: Tornillos de alta resistencia, cuyas características se especifican en 2.5.7.Tuercas y arandelas: Las tuercas y arandelas empleadas con tornillos de las clases T y TC tienen sus características especificadas en 2.5.5.Las tuercas y arandelas empleadas con tornillos de la clase TR tienen sus características especificadas en 2.5.8 y 2.5.9, respectivamente. Condiciones de uso: Los tornillos ordinarios se emplean con productos de acero de los tipos A37y A42 y los calibrados con productos de acero de los tipos A37, A42, A52.Los tornillos de alta resistencia pueden emplearse con aceros de cualquier tipo. Rosca para tornillos ordinarios y calibrados Los tornillos y tuercas tienen rosca triangular ISO de paso grueso, en calidad basta, con las dimensiones nominales y las tolerancias dimensionales indicadas a continuación. Dimensiones nominales: El perfil de la rosca triangular ISO se representa en la y las dimensiones nominales de los elementos del perfil, correspondientes a los diámetros nominales objeto de la norma, se dan en la. Tolerancias dimensionales: Las tolerancias en las dimensiones transversales en el tornillo y en la tuerca,. El cálculo de éstas se ha basado en los valores que fija la norma UNE 17 707 para calidad basta, en los campos de tolerancia 8g para el tornillo y 7H para la tuerca.


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2.5 ESTILOS DE PUNTA (TAZA, PLANO, MEDIO, PERRO Y OVALADO.) Taza: es el de uso más general. Adecuado para la colocación rápida y semipermanente de elementos sobre ejes suaves, en los que la acción de corte de las aristas de la forma de taza en el eje no es objetable Plano: se emplea donde se requiere el retiro frecuente, en ejes de acero duro y donde es necesario que el daño infligido a los ejes sea más mínimo. Generalmente se practica en el eje para tener un o mejor.

Cónico: para sujetar elementos de máquinas sobre ejes en forma permanente, los que deben troquelarse para recibir puntas de cono, también se utiliza como pivotes o colgaderas. Medio perro: para la localización permanente de elementos de máquinas, aunque generalmente el punto en cono se prefiere para este propósito. El punto debe ajustar estrechamente al diámetro del orificio taladrado en el eje a veces se utiliza en lugar de un alfiler o espiga.


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3. TUERCAS Una tuerca es una pieza con un orificio central, el cual presenta una rosca, que se utiliza para acoplar a un tornillo en forma fija o deslizante. La tuerca permite sujetar y fijar uniones de elementos desmontables. En ocasiones puede agregarse una arandela para que la unión cierre mejor y quede fija. Las tuercas se fabrican en grandes producciones con máquinas y procesos muy automatizados. La tuerca siempre debe tener las mismas características geométricas del tornillo con el que se acopla, por lo que está normalizad según los sistemas generales de roscas Los términos habituales regulares y gruesos que se usan para describir el espesor de las tuercas, se reemplazan por los términos estilo 1 y estilo 2 páralas tuercas dimensionadas en el sistema métrico. La ilustra el diseño de las tuercas estilos 1 y 2, que está basado en brindar a la tuercas eficiente resistencia para reducir la posibilidad de barrido de la rosca. Estilos de tuerca hexagonal El número de caras de las tuercas suele ser 6 (tuerca hexagonal) ó 4 (tuerca cuadrada). Sobre estos modelos básicos se pueden introducir diversas variaciones que imprimen a la tuerca características especiales (ciega, con reborde, ranurada...). Un modelo de tuerca muy empleado es la palomilla (rueda de las bicicletas, tendederos de ropa...), que contiene dos planos salientes para facilitar el giro de la tuerca empleando solamente las manos. Ingeniería petrolera

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El grosor es la longitud de la tuerca. El diámetro hace referencia al diámetro del tornillo que encaja en ella. este diámetro no es el del agujero, sino el que aparece entre los fondos de la rosca. El tipo de rosca se refiere al perfil de la rosca (que está normalizado) junto con el diámetro del tornillo que encaja en ella. Las tuercas son operadores que siempre trabajan en conjunción con un tornillo. su utilidad se centra es dos apartados: unión desmontable de objetos y mecanismo de desplazamiento.

3.1 TUERCAS HEXAGONALES CON ALETAS, TUERCAS HEXAGONALES RANURADAS. Tuercas hexagonales con aletas: Estas tuercas se usan en general en aplicaciones que requieren una gran superficie de o de cojinete. Los dos estilos de tuercas hexagonales de aletas sólo difieren dimensionalmente en el

espesor. Las clases de

propiedades estándar para las tuercas hexagonales con aletas

son

idénticas alas

de las

tuercas hexagonales. Todas las tuercas dimensionadas en el sistema métrico se marcan para identificar su clase de propiedades.Las tuercas ranuradas y de castillo tienen ranuras que reciben una chaveta que pasa a través de un orificio perforado en el perno y así funciona como miembrobloqueador. Las tuercas de castillo difieren de las ranuras en que se tiene nuna corona circular de diámetro reducido.


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4. RONDANAS Las rondanas son una de las formas de herramienta más comunes y desempeñan muchas y distintas funciones en los ensambles de cierres mecánicos. Pueden necesitarse tan sólo para cubrir el claro de un orificio sobredimensionado, para dar mejor agarre a las tuercas o caras de un tornillo, o para distribuir las cargas sobre una superficie mayor. Con frecuencia, sirven como dispositivos de bloqueo para cierres roscados. También se utilizan para mantener una presión sobre un resorte, para proteger las superficies contra amarre y para brindar un sello.

4.1 CLASIFICACIÓN DE LAS RONDANAS: Las rondanas son elementos que se agregan a sistemas de tornillos paraman tenerlos apretados, pero no todos son del tipo de sujeción. Muchas de ellas desempeñan otras funciones, tales como protección de superficies, aislamiento, sellado, conexión eléctrica y como dispositivos para mantener la tensión en resortes.

Rondanas cónicas: Se usan con tornillos para añadir un agarre eficaz de la elongación de este sobre un resorte.

Rondanas helicoidales de resorte Ingeniería petrolera

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Están hechas de alambre levemente trapezoidal que forma una hélice de un espiral de modo que su altura libre es aproximadamente dos veces el espesor de la sección de la rondana. Rondanas planas aplanadas: Se usan sobre todo para proporcionar una superficie de asentamiento a una tuerca o a la cabeza de un tornillo, para cubrir orificios con claros grandes, y para distribuir sobre una superficie mayor las cargas que se aplican en los cierres, en particular en materiales suaves como el aluminio o la madera. Rondanas de dientes para sujeción: están fabricadas de acero al carbón endurecido, tienen dientes que están girados o flexionados fuera del plano de la cara de la rondana, de modo que las aristas afiladas se presentan a ambos lados: hacia la pieza y hacia la cara donde se asienta la cabeza del tornillo o la tuerca. Rondanas

de

resorte:

no

hay

diseños estándar

para las

rondanas

de

resorte estánhechas en una gran variedad de formas y tamaños y generalmente s eseleccionan del catálogo de un fabricante para algún propósito específico. Rondanas de propósito especial: existen rondanas moldeadas y troqueladas disponibles en muchos materiales y pueden usarse como sellos, aislantes eléctricos, o protección de la superficie de los elementos ensamblados se dispone de muchas rondanas planas, cónicas o de dientes, con componentes de mastique especiales adheridos con firmeza a ellas. se usan para sellar y aislar las vibraciones en las industrias de alta producción.


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5. MATERIALES DE FABRICACIÓN. Los materiales son necesarios para la fabricación de productos. En el diseño de un objeto ha de emplearse el material que mejor se adapta a sus exigencias de uso y que resulta más económico. Es necesario conocer los tipos de materiales susceptibles de ser empleados. El ser humano viene utilizando diversos materiales desde épocas ancestrales, aprovechando los recursos disponibles de su entorno, como madera, arcilla, metales, etcétera. Para designar las edades prehistóricas los historiadores utilizan el nombre del material que se usaba predominantemente en ellas. Materiales naturales Se encuentran en la naturaleza.Constituyen los materiales básicos para fabricar los demás productos.En ocasiones estos recursos son limitados y se pueden agotar, en otras ocasiones pueden reciclarse o reutilizarse.El reciclado o reciclaje es una buena solución para preservar el medio natural y ahorrar recursos naturales, al mismo tiempo que se reducen costes.Son naturales la madera, la lana, el esparto, la arcilla, el oro, etc. Materiales artificialesSe obtienen a partir de otros materiales que se encuentran en la naturaleza y no han sufrido transformación previa. También reciben este nombre los productos fabricados con varios materiales que sean en su mayoría de origen natural. Son artificiales el hormigón y los bloques de hormigón, que son productos artificiales, fabricados a partir de arena (en un 50%; material natural), grava (en un 30%; material natural), cemento (en un 20%; material artificial) y agua (material natural). Materiales sintéticosEstán fabricados por el hombre a partir de materiales artificiales. No se encuentran en la naturaleza ni tampoco los materiales que los componen. El ejemplo más característico lo constituyen los plásticos, como la baquelita, que se obtiene a partir de dos materiales artificiales: formol y fenol. Ingeniería petrolera

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Durante los últimos cien años se han descubierto multitud de materiales, así como nuevos métodos de fabricación (p.e. la vulcanización). En líneas generales, se puede afirmar que no existe ningún material perfecto que se pueda emplear para la fabricación de cualquier producto. Cada aplicación necesita de un material que cumpla unas características determinadas. Ingenieros y diseñadores necesitan sopesar las ventajas e inconvenientes de cada uno de los materiales y elegir adecuadamente aquel que mejor se adapte a las necesidades requeridas. Para elegir adecuadamente un material es necesario conocer, entre otras, su pro-piedad sensorial, óptico, térmico, magnético, químico, mecánico, etcétera. La elección de un material se debe hacer cuidadosamente desde el punto de vista de sus propiedades, dependiendo de la aplicación a la que se destine.

5.1 METALES FERROSOS. los materiales ferrosos o férricos son aquellos cuyo constituyente base es el hierro (fe). sus aplicaciones son diversas: estructuras de todo tipo,

máquinas

herramientas,

vehículos,

etc.

características

principales: superficie brillante, de color blanco azulado. punto de fusión 1535 ºc, aunque disminuye al aumentar el contenido de carbono. Elevada conductividad al calor y a la electricidad. elevada resistencia mecánica, maleabilidad y ductilidad. densidad: 7.87 g/cm2. el hierro es un metal químicamente activo (se combina con halógenos, s, p, c y si) y expuesto al aire se corroe formando el orín (fe2o3·h2o). existen cuatro variedades


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alotrópicas del hierro (diferentes tipos de estructuras cristalinas) estables a diferentes intervalos de temperatura y de contenido en carbono, que condicionan sus propiedades.

Según el contenido en carbono se distinguen los siguientes productos férreos industriales: Hierro dulce. Cuando el porcentaje de carbono es inferior a 0,03 %.Acero. Cuando el contenido de carbono está comprendido entre 0,03 y 1,67 %. Fundición. El porcentaje de carbono está comprendido entre 1,67 y 6,67%.Las aleaciones con un contenido de carbono superior al 5% carecen de interés industrial, ya que son extremadamente frágiles.


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5.2 HIERRO FUNDIDO. Debido a su bajo costo, el hierro fundido a menudo se considera un metal sencillo de producir y de especificar. Sin embargo, en realidad la maleabilidad del hierro fundido es más compleja que la del acero otros materiales conocidos de diseño. En tanto que la mayor parte de los demás metales suelen especificarse por medio de un análisis químico estándar, los mismos análisis del hierro fundido puede producir varios tipos de hierro diferente por completo, dependiendo de la rapidez de enfriamiento, del espesor de la pieza fundida y el tiempo en que permanece la pieza en el molde. Mediante el control de estas variables, la función puede producir una diversidad de hierros para usos en los que se necesita resistencia al calor o al desgaste, o bien, para componentes de alta resistencia mecánica.

5.3 TIPOS DE HIERRO FUNDIDO (HIERRO DÚCTIL, HIERRO GRIS, HIERRO BLANCO, HIERRO DE ALTA ALEACIÓN, HIERRO MALEABLE.) Hierro dúctil: el hierro dúctil, a veces llamado hierro nodular, no se encuentra con tata facilidad como el hierro gris es as difícil de controlar en la producción. Sin embargo, se puede

usar el hierro dúctil cando se requiere una mayor

ductilidad o resistencia mecánica que la que se puede lograr en la del hierro gris. El hierro dúctil se utiliza en aplicaciones para cigüeñales, debido a su buena maquinabilidad, resiste a la fatiga y elevado módulo de elasticidad; en los engranes de servicio pesado, por su alta Ingeniería petrolera

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resistencia en el punto de fluencia y resistencia al desgaste, y la bisagra de las puestas de automóviles, en virtud de su ductilidad. Hierro gris: el hierro gris es una solución sobre saturada de carbono en una matriz de hierro. El Hierro

blanco:

el hierro

blanco

se

produce

mediante un proceso llamado templado, en la cual se impide la precipitación de grafito. El hierro gris o el de dúctil se puede templar con el fin de producir a superficie de hierro blanco. Sin embargo en las piezas fundidas que son por completo de hierro blanco Debido a su dureza extrema, el hierro blanco se usa principalmente para aplicaciones en la que se requiere resistencia al desgaste y a la abrasión, como en los revestimientos de molinos

en las boquillas para la limpieza con chorro de perdigones. Otro se

incluye los zapatos de los frenos de ferrocarriles, los rodillos de los tres de laminación, el equipo para mezclar arcilla y para la fabricación de ladrillos, así como trituradores

pulverizadores. El hierro blanco simple (si aleación)

regularmente es de menor costo que otros hierros fundidos. La desventaja principal del hierro blanco es que es muy quebradizo Exceso de carbono se precipita en la formación de escamas de grafitos. Las aplicaciones típicas de hierro gris incluyen los mono bloqué automotrices. Volante, discos y tambores de frenos, base de máquinas y engranes. Normalmente, el hierro gris da buen

servicio e

cualquier aplicación en

maquinaria debido a s resistencia a la fatiga. Hierro maleable: el hierro maleable es n hierro blanco que se a llevado una condición de maleable por un proceso de tratamiento térmico en dos etapas. Ingeniería petrolera

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Hierro de alta aleación: los hierros de alta aleación son hierros dúctiles, grises o blancos que tienen más de 3% de contenido de aleación. Estos hierros tienen propiedades que son significativamente diferentes a las de los no aleados y suelen producirse en funciones especiales. Es un material fundido comercial semejante al acero en muchos aspectos. Es fuerte y dúctil, tiene buenas propiedades respecto al impacto y la fatiga, así como excelentes características de maquinado. Los dos tipos básicos de hierro maleable son el ferrifico y el perlitico. Los de grado ferrifico son más maquinales y dúctiles, en tanto que los de grado perlitico son más fuertes y duros.

5.4 ACERO AL CARBONO. (ACEROS FUNDIDOS, DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA ALEACIÓN.) El acero al carbono es en esencia una aleación de hierro carbono con cantidades pequeñas de otros elementos (agregados intencionalmente o presente de manera inevitable), como silicio, magnesio, cobre azufre. Los aceros se pueden moldear o laminar en diversas formas, apartar de las cuales se pueden maquinar, forjar, perfilar, estampar o generar de cualquier otra manera las piezas acabadas. El acero forjado se vacía en lingoteras o en moldes de arena. Después de la solidificación, el tal se recalienta se latina en caliente a unido en varios pasos para darle la forma forjada acabada. El acero laminado en frio se caracteriza por una superficie escamosa y descarburizada. Acero

fundido:

El

acero

fundido

comienza

fundiéndose, para después verterse en lingotes o moldes. Después de que se enfría, el acero se Ingeniería petrolera

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calienta de nuevo y se enrolla según la forma que requiera su acabado final. Esto significa que el acero fundido tiene algunas de las propiedades estructurales del acero forjado, tales como el peso adicional del metal requerido que le proporciona su integridad estructural, lo que los hace similares. El acero fundido es también menos probable que se utilice en aplicaciones de alta tensión, ya que puede ser más duro y más frágil que el acero forjado. Acero al carbono y de baja aleación: los aceros al carbono y de baja aleación son adecuados para la formación de piezas perfiladas e intricadas con resistencia y rigidez elevada. Varias ventajas hacen de la fundición de acero n método de construcción, por ejemplo: 1. La estructura metalografía de las funciones de acero es uniforme en todas direcciones. No tiene variaciones direccionales en las propiedades que se presentan en los productos de acero forjado. 2. Los aceros fundidos se encuentran en una alta gama de propiedades mecánica, dependiendo de las composiciones y de los tratamientos térmico. 3. Las fundiciones de acero se pueden reconocer, normalizar, templar, endurecer o carbonizar. 4. Las fundiciones de acero son tan fáciles de maquinar como los aceros forados. 5. La mayor parte de las composiciones de aceros fundidos al carbono y de baja aleación se suelda con facilidad porque su contenido de carbono está por debajo de 0.45%. Acero de alta aleación: el criterio alta aleación se aplica e forma arbitraria a las fundidas de acero que contienen como mínimo 8%de níquel y/o cromo. Este tipo de fundiciones se san en su mayor parte para resistir la corrosión o para suministrar resistencia mecánica a temperaturas por encima de 1200°F (560 °C).


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5.5 CLASIFICACIÓN DEL ACERO. (COMPOSICIÓN QUÍMICA: CARBONO MAGNESIO, FOSFORO, SILICIO, AZUFRE, COBRE Y PLOMO). Son varias las formas para identificar un acero especificado: por las propiedades químicas o mecánicas, por su capacidad para satisfacer la especificación de una norma o práctica aceptada por la industria, o por su modo de fabricarse hasta obtener una pieza específica. Composición química: se puede dar instrucciones al fabricante de acero para que produzca una composición en una de tres maneras: 1- mediante un límite máximo 2- mediante un límite mínimo 3- mediante un rango aceptable Los siguientes son algunos de los elementos que comúnmente se especifican: Carbono: el carbono es el elemento principal de endurecimiento de acero. A medida que el contenido de carbono se incrementa hasta alrededor de 0.85%, aumenta la dureza y la resistencia a la tensión, pero la ductilidad y la soldabilidad disminuyen. Manganecio: el manganecio colabora en menor medida a la dureza y resistencia mecánica. Las propiedades dependen del contenido de carbono. Al aumentar el manganeso se incrementa la rapidez de penetración del carbono durante la carburizacion, pero disminuye la soldabilidad. Fosforo: grandes cantidades de fosforo incrementan la resistencia mecánica y la dureza, pero reduce la ductilidad afectan la tenacidad, en particular en los grados de carbono as altos. El fosforo en los aceros de bajo carbono y fácil maquinado mejora la maquinalidad.


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Silicio: un desoxidante importante en la industria del acero, es el sillico, incrementa la resistencia mecánica y la dureza, pero en menor grado que el manganeso. Sin embargo reduce la maquinabilidad. Azufre: el aumento en el contenido de azufre reduce la ductibilidad transversal, la tenacidad al impacto con entalladura y la soldabilidad. El azufre se agrega para mejorar la maquinabilidad del acero. Carbono: el cobre mejora la resistencia a la corrosidad atmosférica cuando su contenido se da en cantidades superiores a 0.15%. Plomo: el plomo mejora la maquinabilidad del acero.

Clasificacion del acero dependiendo su composicion quimica


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5.6 SOCIEDADES E INSTITUTOS DE CLASIFICACIÓN. ( SAE, AISI, ASTM, ASME). Clasificación SAE: clasifica los aceros en: al carbono, de media aleación, aleados, inoxidables, de alta resistencia, de herramientas, etc. 1- Aceros de muy bajo % de carbono (desde SAE 1005 a 1015) 2- Aceros de bajo % de carbono (desde SAE 1016 a 1030) 3- Aceros de medio % de carbono (desde SAE 1035 a 1053)

AISI: american ion and steel institute es una asociación de productores de acero que publica las especificaciones de este material para la industria fabricante del Ingeniería petrolera

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mismo coopera con la SAE en el uso de los mismos números para el mismo acero. 1. ASTM: american society for testing and materials este grupo se interesa en los aterialews de todas las clases y escribe especificaciones. Las especificacioes del acero de la ASTM para la placa de acero los perfiles estructurales so sados por todos los fabricantes de acero e Estados Unidos Cada 2. La ASTM tiene seis especificaciones que cubren los aceros de la aleación y alta resistencia. Estos son: 3. ASTM

A94

usada

principalmente

para

estructuras

remachadas

y

atornilladas para fines estructurales específicos. 4. ASTM

A242 usada principalmente para estructurales cuando

son importantes el peso ligero o la baja masa de durabilidad. 5. ASTM A374 usada cuando se requiere alta resistencia mecánica y cuando la resistencia a la corrosión atmosférica debe ser por lo menos igual a la del acero simple con contenido de cobre. 6. ASTM A375 esta especificación difiere ligeramente de la ASTM A374 en que el material se puede especificar en la condición de recocido o normalizada. 7. ASTM A440 esta cobre los aceros de manganoso intermedio y altas resistencia para aplicaciones e la que no se suelda. 8. ASTM A441 este cobre los aceros HSLA de manganeso intermedio, que se puede soldar con facilidad cado se aplica los procedimientos apropiados de soldadura autógena.

APLICACIONES:


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Soldadura de los aceros inoxidables austenísticos tipo 18%Cr-8%Ni tanto en los tenores de carbono normal como bajo, tales como AlSI: 301,302,304L y 308L. Puede utilizarse con buen resultado para la soldadura de los aceros austeníticos estabilizados tipos AISI: 321 y 347. Soldadura de tuberías y conexiones en aceros ASTM: A182 Gr. F304L; A249 Gr. 304L; A312/A632/A688 Gr.TP 304L; A511/A554 Gr. MT 304L. Soldadura de láminas planchas y pletinas en aceros A167 Gr.304L; A240 Gr.304L, 304LN. Barras de aceros A276/A479 Gr. 304L. Aceros forjados para servicio de presión y alta temperatura de los tipos A336 Gr. 304LN, F304L. Aceros fundidos tipos A297 Gr. HF; A351 Gr. CF3,CF3A y similares. Puede ser usado en la soldadura de aceros inoxidables ferríticos y martensíticos entre sí o con aceros de las series 2 XX y 3XX, en la unión de aceros al Mn. Las aplicaciones típicas abarcan la construcción de tanques, cisternas, montaje de tuberías para las industrias: química, petroquímica, alimenticia, textil, cervecera etc.

5.7 SISTEMAS DE DESIGNACIÓN DEL ACERO (SAE 2540). Las especificaciones para la barra de acero se basan en un código que describe la composición de cada tipo de acero cubierto. Incluye tanto acero simple al carbono como acero de aleación. El código es un sistema de cuatro números cada cifra en el número tiene la siguiente función específica: la primera cifra o la de la izquierda representa la clase principal de acero. La segunda representa una subdivisión de esta clase principal. Por ejemplo la serie tiene un 1, como la cifra de la izquierda, cubre los aceros al carbono. La segunda cifra divide esta clase en acero normales de bajo azufre, los grados de alto azufre y fácil maquinado y otro grado que tiene más alto manganeso que el normal.


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Originalmente la segunda cifra representaba el porcentaje del principal elemento de aleación que estuviera presente y esto es cierto para muchos de los aceros de aleación. Sin embargo, esto fue modificado paran tomar en cuenta todos los aceros de los que se dispone. La tercera y cuartan cifra representan el contenido de carbono en centésimas de 1%; por tanto, la cifra xx15 significa 0.15 de 1% de carbono. Ejemplo: El SAE2335 es un acero de níquel que contiene 3.5% de níquel y 0.35 de 1% de carbono La AISY solo emplea 3 números para la designación de los aceros inoxidables y resistentes a la temperatura. Las Asociaciones ASME y la ASTM siguen usando el mismo sistema que para los aceros al carbón, los aceros inoxidables son designados por la SAE con 5 dígitos los dos últimos indican el contenido el carbono los tres primeros la clase y el contenido el elemento de aleación ejm: el SAE 30915. Carbón 0.09 – 0.20 Manganeso 0.20 –0.70 Silicio 0.75 – Máximo Cromo 17.0 –20.0 Níquel 8.0 –10.0


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El ASTM – A 202 se refiere a los aceros aleados con cromo – manganeso y silicio de planchas y otros recipientes de presión, la composición de aceros fabricados bajo esta especificación debe ser la siguiente

Carbono - 0.17% Máximo Manganeso – 1.05 al 1.40% Silicio - 0.60 a 0.90% Cromo – 0.35 a 0.60% Fósforo – 0.035% Máximo Azufre – 0.04% Máximo


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6. TUBERIA Son elementos básicos para la conducción de los fluidos; se fabrican de una gran variedad de materiales de

diferentes

especificaciones,

cuya

selección

depende, entre otras, de la naturaleza del fluido que se va a conducir y de las condiciones de caudal, presión y temperatura. Los tubos terminados pueden ser lisos o con soldadura y a estos últimos se conocen como tubos de costura, además pueden ser roscados o no. Las tuberías se fabrican en diversos materiales en función de consideraciones técnicas y económicas. Suele usarse el poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV), hierro fundido, acero, latón, cobre, plomo, hormigón, polipropileno, PVC,1 y termoplástico polietileno de alta densidad (PEAD), etcétera. -Tubería de hierro fundido , adecuada para conducción subterránea de gases o de agua, instalaciones sanitarias y sistemas de vapor a baja presión. -Tubería de acero, usada principalmente donde existen temperaturas y presiones elevadas. Su aleación con níquel o con cromo, conocida comercialmente como la de acero inoxidable, da al tubo resistencia a la corrosión; también se usa en la conducción de fluidos alimenticios leche, jugos, aceites, etc.)


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-Tubería galvanizada, es el mismo tubo de hierro común con un baño de zinara evitar la oxidación, usada en la conducción de agua potable.

-Tubería de plástico, empleada exactamente en la industria química en lugarde los tubos metálicos ya que no se corroen por su gran resistencia a losagentes químicos y atmosféricos.

-Tuberías fabricadas con otros materiales, como por ejemplo: de latón, usada generalmente para conducción de líquidos calientes, si costo es elevado; de cobre, empleada principalmente en la conducción de combustibles y de plomo, empleada extensamente en la industria química, particularmente cuando se conducen ácidos. La tubería de estos materiales se mencionan a título simplemente informativo por tener menor importancia para el contenido del módulo y de ellos simplemente se dice que se designan por su diámetro exterior y su espesor. Acero estirado o Sin costura (sin soldadura). La tubería es un lingote cilíndrico que se calienta en un horno antes de la extrusión. En la extrusión se hace pasar por un dado cilíndrico y posteriormente se hace el agujero mediante un penetrador. La tubería sin costura es la mejor para la contención de la presión gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. Además, es la forma más común de fabricación y por tanto la más comercial.


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Con costura longitudinal. Se parte de una lámina de chapa, la cual se dobla para darle forma a la tubería. La soldadura que une los extremos de la chapa doblada cierra el cilindro. Por tanto, es una soldadura recta que sigue toda una generatriz. Variando la separación entre los rodillos se obtienen diferentes curvas y con ello diferentes diámetros de tubería. Esta soldadura será la parte más débil de la tubería y marcará la tensión máxima isible. Con soldadura helicoidal (o en espiral). La metodología es la misma que el punto anterior, con la salvedad de que la soldadura no es recta sino que recorre la tubería siguiendo la tubería como si fuese roscada.

6.1 TUBO ESTANDAR Y TUBERIA EN GENERAL (TIPOS, TAMAÑOS, ESPESORES). La tubería de hierro fundido y la de acero son, generalmente, normalizadas. Las que se emplean comúnmente son las estándar, la extrafuerte y la doblemente extrafuerte; todas ellas especificadas por el diámetro nominal (DN). En el tubo estándar el espesor de las paredes es el más delgado de los tres tipo mencionados y se conoce comercialmente como tubo de la serie(Schedule) 40; el tubo extrafuerte tiene pared más gruesa que el estándar y corresponde a la serie 80; y él tubo doblemente extrafuerte, con espesor de pared más grueso aún, comercialmente es el tubo de la serie 160. El diámetro nominal (DN) y el exterior (DE) conservan sus mismos valores en las tres series; en cambio, el diámetro interior (DI) varía Ingeniería petrolera

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Grupo: 5° “B”

correlativamente con el espesor de la pared del tubo. El uso inicial de estos tubos fue para la conducción de fluidos a bajas presiones y su diámetro interior se usó como identificación que correspondía al diámetro nominal. La primera modificación importante, para ahorrar material, fue la de reducir el grosor de la pared del tubo, con lo cual se aumentó el diámetro

interior;

sin

embargo

se

continuó

identificándolos

comercialmente con el diámetro nómina. La primera modificación importante, para ahorrar material, fue la de reducir el grosor de la pared del tubo, con lo cual se aumentó el Diámetro

interior;

sin

embargo

se

continuó

identificándolos

comercialmente con el diámetro nominal inicial (tubería estándar). La segunda modificación importante fue la de aumentar el grosor de sus paredes

para

conducir

fluidos a altas presiones, disminuyendo

de

esta

forma el diámetro interior, (tubería

extrafuerte

y

doblemente extrafuerte), se continuó la identificación por el diámetro nominal inicial;

las

modificaciones

mencionadas

no

alteraron

las

especificaciones los acoples y el diámetro exterior de los tubos se Ingeniería petrolera

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mantuvoigual.se muestra la variación de los diámetros internos y los espesores de pared, al igual que el diámetro exterior en las tres series, para un tubo de acero normalizado con diámetro nominal de una pulgada. La tubería galvanizada, como ya se explicó en tipos de materiales son los mismos tubos de hierro común con baño de zinc. Puesto que estos tubos solamente se emplean para la conducción de agua a baja presión no se fabrican sino de una sola especificación, a saber: tubos de pared delgada equivalentes a los tubos estándar de hierro y de acero. Por consiguiente no se fabrican tubos galvanizados extrafuertes y doblemente extrafuertes, a menos que se requieran para un diseño especial. La tubería de plástico no está normalizada y, por consiguiente, las especificaciones son adoptadas por cada fabricante. No soportan ni altas temperaturas ni altas presiones. Generalmente son más costosas que las de hierro, las de acero y las galvanizadas.


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7.


MATALES

NO

FERROSOS.

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(NÍQUEL,

COBRE,

ZINC,

MAGNESIO, ALUMINIO, TITANIO Y BERILIO.) La familia de los metales no ferrosos tiene una variedad más amplia de características y propiedades mecánicas, por ejemplo: el metal más ligero es el litio y el más pesado es el osmio este último es casi el doble del peso de plomo. El mercurio se funde alrededor de los -30 ºC y el tungsteno se funde a los 3410 ºC. La disponibilidad, la abundancia y el costo para convertir el metal en formas útiles desempeñan un papel importante en la selección de un metal no ferroso. Aun cuando casi el 80% de los elementos se les llama no metales, solo aproximadamente dos docenas se usan como materiales estructurales de ingeniería. Muchos se usan como recubrimientos en aparatos electrónicos, como materiales nucleares y como constituyentes menores en otros sistemas. ALUMINIO La densidad del aluminio es de un tercio de la del acero, el latón, el níquel o el del cobre. Pero algunas aleaciones de aluminio son más fuertes que el acero estructural, en la mayor parte de las condiciones de servicio el aluminio tiene alta resistencia a la corrosión y forma sales incoloras que podrían manchar o decolorar los componentes adyacentes. Cobre Existen 250 tipos de aleaciones del cobre, con este se fabrican varillas, laminas, tubos y alambres. Cada una de estas aleaciones tiene una propiedad distinta a la otra y las hace únicas, se pueden agrupar en varios encabezados generales, como cobres, latones, bronces al aluminio, bronces al silicio, cobre al berilio, cobre, niqueles y plantas niqueladas.


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Las aleaciones de cobre se usan más en donde son necesarias una o más de las propiedades siguientes, conductividad térmica o eléctrica, resistencia a la corrosión, resistencia mecánica, facilidad de formado, facilidad de unión y color. Los usos principales de las aleaciones son: 1.- el cobre como forma pura como conductor en la industria eléctrica. 2.- tubería de cobre y su aleación par agua, drenaje, acondicionamiento del aire y líneas de refrigeración. 3.- los latones, bronces fosforados y plantas niqueladas como resortes, o en la construcción severa para el hierro o el acero. Una ventaja del cobre y sus aleaciones, es que no ofrecen otros metales, en la amplia variedad de colores de los que dispone. Niquel El níquel puro forjado comercialmente es un metal blanco grisáceo que puede adquirir un alto pulido. Debido a sus combinaciones de propiedades mecánicas atractivas, resistencia a la corrosión y formalidad, el níquel o a sus aleaciones se usas en una gran variedad de aplicaciones estructurales que por lo común requiere una resistencia específica a la corrosión. Magnesio El magnesio con densidad de 1.74 g/cm3, es el metal estructural más ligero del mundo. La combinación de baja densidad y buena resistencia mecánica hace posible que se logren aleaciones con una elevada relación resistencia mecánica a peso.


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Zinc El zinc es un metal relativamente barato que tiene resistencia mecánica y tenacidad moderada y una alta resistencia a la corrosión en muchos tipos de servicios. Sus características principales que influyen en la selección de aleaciones de zinc para las fundiciones a presión incluyen la exactitud dimensional que puede obtenerse, la facilidad para fundir secciones delgadas, la superficie lisa, la estabilidad dimensional y su adaptabilidad a una amplia variedad de acabados. Titanio El titanio es n metal ligero, es 60% más pesado que el aluminio, pero 45% más ligero que las aleaciones de acero, es el cuarto elemento metálico más abundante en la corteza terrestre y el noveno elemento más común. Las aleaciones a base de titanio son mucho más fuertes que las aleaciones de aluminio, y superiores en muchos aspectos a la mayor parte de las aleaciones de acero. Berilio El berilio tiene una alta relación resistencia mecánica a peso comparable a la alta resistencia del acero, sin embrago, es más ligero que el aluminio. Su punto de fusión es de 1285 ºC y tiene excelente conductividad térmica. No es magnético y es un buen conductor de la electricidad.


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8. PLÁSTICOS Y TERMOPLÁSTICOS. (ABS; ACRILONITRILO, BUTADIENO Y ESTIRENO.) Un polímero termoplástico tiene una estructura molecular mayoritariamente lineal con o sin ramificaciones Las moléculas quedan enmarañadas unas con otras, pero sin que se produzca la reticulación entre sí con enlaces covalentes (enlaces químicos). La elevación de la temperatura hace que la fuerza de los enlaces secundarios se debilite (porque la movilidad molecular aumenta) y esto facilita el movimiento relativo de las cadenas adyacentes al aplicar un esfuerzo, fluyendo como un líquido altamente viscoso. Un termoplástico reblandece (se ablanda) llegando a fluir cuando se somete a un calentamiento y vuelve a ser Sólido y rígido (se endurece) cuando baja la temperatura. Estos procesos son totalmente

reversibles

y

pueden

repetirse

de

forma

reiterada.

Este

comportamiento permite que el plástico sea moldeado un número indefinido de veces, por efecto combinado de la presión y la temperatura, pues basta calentarlo para que reblandezca, se haga viscoso y sea introducido en un molde para que al enfriarse adquiera la forma del mismo. La degradación irreversible se produce cuando la temperatura de un termoplástico fundido se eleva hasta el punto que las vibraciones moleculares son tan violentas que pueden romper los enlaces covalentes. Los termoplásticos son relativamente blandos y dúctiles. La mayoría de los polímeros lineales y los que tienen Estructuras ramificadas con cadenas flexibles son termoplásticas El acrilonitrilo butadieno estireno o ABS es un plástico muy resistente al impacto (golpes) muy utilizado en automoción y otros usos tanto industriales como domésticos. Es un termoplástico amorfo. Se le llama plástico de ingeniería, debido a que es un plástico cuya elaboración y procesamiento es


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más complejo que los plásticos comunes, como son las polioleofinas (polietileno, polipropileno). Los bloques de acrilonitrilo proporcionan rigidez, resistencia a ataques químicos y estabilidad a alta temperatura así como dureza, propiedades muy apreciadas en ciertas aplicaciones como son equipos pesados o aparatos electrónicos. Los bloques de butadieno, que es un elastómero, proporcionan tenacidad a cualquier temperatura. Esto es especialmente interesante para ambientes fríos, en los cuales otros plásticos se vuelven quebradizos. El bloque de estireno aporta resistencia mecánica y rigidez. Acrilonitrilo: 

Resistencia química



Resistencia a la fatiga



Dureza y rigidez



Resistencia a la fusión

Butadieno: 

Ductilidad a baja temperatura



Resistencia al impacto



Resistencia a la fusión Estireno:



Facilidad de procesado (fluidez)



Brillo



Dureza y rigidez


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Esta mezcla de propiedades, llamada, por los ingenieros químicos, sinergia, indica que el producto final contiene mejores propiedades que la suma de ellos. El ABS es un ejemplo claro del diseño de materiales en ingeniería química, que busca lograr compuestos de materiales ya existentes en oposición a desarrollar materiales completamente nuevos. El rasgo más importante del ABS es su gran tenacidad, incluso a baja temperatura (sigue siendo tenaz a -40 °C). Además es duro y rígido; resistencia química aceptable; baja absorción de agua, por lo tanto buena estabilidad dimensional; alta resistencia a la abrasión; se recubre con una capa metálica con facilidad.

El ABS se puede, en una de sus variantes,

cromar

por

electrólisis

dándole distintos baños de metal a los cuales es receptivo. Propiedades físico-mecánicas.


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8.1 RESINA DE ACETAL, ACRILOS, CELULÓSICOS, NAYLON, POLICARBONATOS POLIETILENO, POLIPROPILENO Y VINILOS. Resina acetálica: cierra la brecha entre los metales y los plásticos ordinarios con una combinación única de resistencia a la fluencia, rigidez, dureza, estabilidad dimensional, resistencia a la fatiga, resistencia a solventes y combustibles, resistencia a la abrasión, bajo desgaste y baja fricción. cierra la brecha entre los metales y los plásticos ordinarios con una combinación única de resistencia a la fluencia, rigidez, dureza, estabilidad dimensional, resistencia a la fatiga, resistencia a solventes y combustibles, resistencia a la abrasión, bajo desgaste y baja fricción. Características de las resinas acetálicas: Combinación superior de dureza y rigidez: Serie 100 Desgaste y fricción reducidos Mejorada resistencia UV Extra dureza y resistencia al impacto Mayor rigidez y resistencia mecánica (grados con carga y reforzados de fibra de vidrio) Usos y aplicaciones Soluciones para engranes Soluciones para sistemas transportadores Sistemas de puertas Sistemas de combustible Automatización Cierres y botones .Deportes de invierno. Polietileno: También llamado polietileno ramificado, debido a que algunas veces los carbonos en lugar de tener hidrógenos unidos tienen largas cadenas de polietileno. Este material ofrece una buena resistencia a la corrosión y baja permeabilidad, puede ser usado en aplicaciones donde la resistencia a la corrosión es importante, pero la rigidez, altas temperaturas y fuerza estructural no. Es un material termoplástico parcialmente amorfo y parcialmente cristalino. El grado de cristalinidad depende del peso molecular, de la cantidad de monómero presente y del tratamiento térmico aplicado. El HDPE, representa la parte más grande de aplicaciones del polietileno. El HDPE ofrece una excelente resistencia al impacto, peso ligero, baja absorción a la humedad y alta fuerza extensible, además de que no es toxico. El proceso de obtención del HDPE se hace mediante la polimerización del etileno a baja presión. Polipropileno: El polipropileno es otro de los polímeros más versátiles. Cumple una doble tarea, como plástico y como fibra. Como plástico se utiliza para hacer cosas como envases para alimentos capaces de ser lavados en un lavaplatos. Esto es factible porque no funde por debajo de 160 oC. El polietileno, un plástico más Ingeniería petrolera

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común, se recalienta a aproximadamente 100 oC, lo que significa que los platos de polietileno se deformarían en el lavaplatos. Como fibra, el polipropileno se utiliza para hacer alfombras de interior y exterior, la clase que usted encuentra siempre alrededor de las piscinas y las canchas de mini-golf. Funciona bien para alfombras al aire libre porque es sencillo hacer polipropileno de colores y porque el polipropileno, a diferencia del nylon, no absorbe el agua.

Poliestireno: El poliestireno se utiliza mucho menos (principalmente, por razones económicas), aunque tiene campos de aplicación muy específicos en los que resulta insustituible. Adicionalmente tiene especial importancia como componente de los cauchos sintéticos (butadieno-estireno), resinas ABS (acrilonitrilobutadieno-estireno), poliésteres reticulados, etc. Poliacrilonitrilo: El poliacrilonitrilo tiene un campo de aplicación muy específico en las fibras sintéticas (fibras acrílicas).

Poliamidas: Las poliamidas pueden ser naturales o sintéticas y dentro de cada uno de estos grupos se pueden establecer diferentes tipos dependiendo de su composición. Aunque pueden agruparse desde varios puntos de vista, se ha propuesto la siguiente clasificación:


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Naylon: Los nylons han encontrado campos de aplicación como materiales plásticos en aquellos sectores o usos particulares donde se requiere más de una de las propiedades siguientes: alta tenacidad, rigidez, buena resistencia a la abrasión y buena resistencia al calor. Debido a su alto costo no han alcanzado la aplicabilidad de materiales tales como polietileno o poliestireno, los cuales tienen un precio tres veces más bajo que el del nylon.

Policarbonatos: En algunas aplicaciones el policarbonato (PC) se emplea mezclado con otros termoplásticos [concretamente con las resinas ABS y PBT (Polibutileno tereftalato)], formando aleaciones que proporcionan una economía en el coste, aunque con merma de sus excelentes propiedades. La resistencia al impacto también disminuye, resultando inferior en las mezclas con las resinas ABS, con respecto a las aleaciones con PBT, en contra de lo que se debía esperar.


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9. SOLDADURA La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos piezas de un material, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo, se puede agregar un material de aporte(metal o plástico), que al fundirse forma un charco de material fundido entre las piezas a soldar (el baño de soldadura) y, al enfriarse, se convierte en una unión fija a la que se le denomina cordón. A veces se utiliza conjuntamente presión y calor, o solo presión por sí misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la soldadura blanda (en inglés soldering) y la soldadura fuerte (en inglés brazing), que implican el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo. Los efectos de la soldadura resultan determinantes para la utilidad del material soldado. El metal de aportación y las consecuencias derivadas del suministro de calor pueden afectar a las propiedades de la pieza soldada. Deben evitarse porosidades y grietas añadiendo elementos de aleación al metal de aportación, y sujetando firmemente las piezas que se quieren soldar para evitar deformaciones. También puede suceder que la zona afectada por el calor quede dura y quebradiza. Para evitar estos efectos indeseables, a veces se realizan precalentamientos o tratamientos térmicos posteriores. Por otra parte, el calor de la soldadura causa distorsiones que pueden reducirse al mínimo eligiendo de modo adecuado los elementos de sujeción y estudiando previamente la secuencia de la soldadura.


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9.1 PROCESOS DE SOLDEO (ARCO ELÉCTRICO, POR GAS, POR RESISTENCIA.) La importancia principal del soldeo es unir varias piezas de metal de manera que puedan funcionar como una sola estructura capaz de soportar el peso a cargar. Para diseñar dicha estructura que será económica así como eficiente, el proyectista deberá tener conocimiento de los principios básicos del soldeo, además de entender las ventajas y limitaciones del proceso. Para producir un diseño económico y agradable el proyectista deberá esforzarse por utilizar el método de construcción que sea claramente el, más ventajoso para la aplicación considerada. Este método quizás implique una combinación de soldadura y empernado o la incorporación de prensadura, forjadura e incluso fundición en caso de ser apropiado. La posibilidad de usar formas de acero estructurales y tubos deberá tenerse en mente. Soldadura por arco eléctrico: En la actualidad, la soldadura eléctrica resulta indispensable para un gran número de industrias. Es un sistema de reducido coste, de fácil y rápida utilización, resultados perfectos y aplicables a toda clase de metales. Puede ser muy variado el proceso. El procedimiento de soldadura por arco consiste en provocar la fusión de los bordes que se desea soldar mediante el calor intenso desarrollado por un arco eléctrico. Los bordes en fusión de las piezas y el material fundido que se separa del electrodo se mezclan íntimamente, formando, al enfriarse, una pieza única, resistente y homogénea. Al ponerse en o los polos opuestos de un generador se establece una corriente eléctrica de gran intensidad. Si se suministra la intensidad necesaria, la sección de o entre ambos polos -por ser la de mayor resistencia eléctrica- se pone incandescente. Esto puede provocar la ionización de la atmósfera que rodea a la zona de o y que el aire se vuelva conductor, de modo que al separar los polos el paso de corriente eléctrica se mantenga de uno a otro a través del aire.


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Soldadura por resistencia: La soldadura por resistencia puede realizarse de las siguientes maneras: Por puntos. Las piezas -generalmente chapas- quedan soldadas por pequeñas zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas que, debido a su relativa pequeñez, se denominan puntos. Las chapas objeto de unión se sujetan por medio de los electrodos y, a través de ellos, se hace pasar la corriente eléctrica para que funda los puntos. Cuando se solidifican, la pieza queda unida por estos puntos, cuyo número dependerá de las aplicaciones y de las dimensiones de las chapas que se unen. Este tipo de soldadura por puntos tiene gran importancia en la industria moderna, sobre todo en chapa fina. Se emplea en la fabricación de carrocerías de automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, neveras), y en las industrias eléctrica y de juguetería.

Soldadura por gas: El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reacción de combustión del acetileno (C2H2) : que resulta ser fuertemente exotérmica, pues se alcanzan temperaturas del orden de los 3500 Centígrados. En la llama se distinguen diferentes zonas, claramente diferenciadas: Una zona fría ala salida de la boquilla del soplete sonde se mezclan los gases, a continuación el dardo que es la zona más brillante de la llama y tiene forma de tronco de cono, posteriormente se encuentra la zona reductora que es la parte más importante de la llama, donde se encuentra la mayor temperatura (puede llegar a alcanzar los 3150 ºC) y por último el penacho o envoltura exterior de la llama.


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9.2 TIPOS DE UNIÓN Y A QUE SOLDADURA SON APLICABLES. Soldando espárragos con arco eléctrico: El proceso de soldar espárragos más usados es el de arco eléctrico semiautomático. Para evitar quemaduras durante el proceso, el espesor de la placa debe ser por lo menos un quinto la soldadura del diámetro base. Soldando espárragos con descarga de capacitor: Este proceso de soldar espárragos deriva su calor de un arco producido por una descarga rápida de energía eléctrica almacenada. Consideraciones de diseño: En la mayoría de los casos, el espesor de la placa para los rios de espárrago determinará el proceso de soldadura de espárragos. La soldadura de espárragos con arco eléctrico generalmente se usa para sujetadores 8 mm más grande.

9.3 SÍMBOLOS DE SOLDADURA. los símbolos de soldadura posibilita al proyectista indicar con claridad el tipo y medida de la soldadura requerida por diseño, ya que cada vez es más importante para dicho proyectista a su vez también especificar el tipo correcto de soldadura requerida. Los puntos que deben quedar claros son el tipo de soldadura, la preparación de la junta, la medida de la soldadura y la abertura de la raíz (si existe). Estas juntas pueden ser claramente especificadas en el esquema con los símbolos de soldadura. Los símbolos de soldadura son un lenguaje abreviado. Ahorran tiempo y dinero, y si se usan correctamente aseguran entendimiento y exactitud. Es necesario que sean un lenguaje universal, y por esta razón los Ingeniería petrolera

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símbolos de la Sociedad Americana de Soldeo, ya bien establecidos, han sido adoptados.

La distinción entre los términos símbolo de soldadura y símbolo de soldeodebe entenderse. El símbolo de soldeo indica el tipo de soldadura, mientrasel símbolo de soldadura es un método para representar la soldadura endibujos, e incluye información suplementaria consistente en los siguientesocho elementos, sin embargo no es necesario utilizarlos todos a menos quese requiera para una mayor claridad.


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Se usa el extremo del símbolo para designar las especificaciones de la soldadura, procedimientos o alguna otra información suplementaria que debe usarse durante el soldeo. El uso de las palabras costado lejano y costado cercano en el pasado han creado confusión, ya que cuando las juntas son mostradas en una sección, toda soldadura está de igual modo distante para el lector, por lo tanto las palabras cerca y lejos carecerán de significado. En el sistema actual la uniones la línea de referencia. La junta y la soldadura indicada mediante un símbolo, tendrán un costado de flecha y otro costado. Las palabras costado de flecha, otro costado yambos costados son utilizados para localizar la soldadura con respecto a la unión. En el caso de los símbolos para las soldaduras de filete, de ranura y de pestaña, la flecha conecta al símbolo de la línea de referencia a un lado de la unión, y este lado se considera el costado de flecha de la junta .Este costado es opuesto al otro costado de la junta. Cuando una unión es representada por una sola línea en el esquema y la flecha del símbolo de la soldadura está dirigida hacia esta línea, el costado de flecha de la junta se considera el costado cercano de la junta. En el caso de los símbolos de soldadura de clavija, pie de agujero, de punto, de resistencia, a través de salientes y de costura, la flecha conecta a la línea de referencia con la superficie externa de uno de los de la junta en el centro de la línea de la soldadura deseada. El miembro al que la flecha señala será el costado de flecha y el miembro restante es considerado el otro costado.


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CONCLUSIÓN Después de elaborar el presente trabajo se puede concluir que la rosca es un elemento utilizado para el control de fuerza dependiendo del material en donde se coloca y que un tornillo es un operador que deriva directamente de los materiales de acero o fierros, y que este siempre trabajara asociado a un orificio roscado y cada uno con diferente tipos de puntas, los tornillos permiten que las piezas sujetas con el mismo puedan ser desmontadas cuando la ocasión se requiera, al igual que aprendimos sobre los distintos tipos de materiales ya sean sintético o incluso reciclados, también un tema de suma importancia que se vio en la investigación fue los 3 tipos de soldadura ya sea arco eléctrico, gas o por resistencia donde estos juegan un papel muy importante ya que no se pueden combinar con cualquier tipo de metal debido a la reacción química que estos materiales juntos tendrían tendrían una reacción peligrosa, también se habló sobre los tipos de tuberías y sus propiedades como los del cobre y titanio, al igual que se investigó, sobre los distintos tipos de polímeros donde estos juegan un papel muy importante en la transportación de fluidos y alguno polímeros son más resistentes que otros de esta madera reafirmamos nuestros conocimientos sobre la ingeniería en general pero con un enfoque más proyectivo hacia la ingeniería petrolera.


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Volver arriba↑ IES Marenostrum de Alicante, Dpto. de Tecnología (2008). «Tornillo». Archivado desde el original el 03-03-2009.

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http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn101.html


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Materiales Tornillos,rosca,tuercas Esparagos, Tipos De Tubos Y Soldadura 3d4z1u

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