acoplamiento por medio de bridas

7/25/2019 Acoplamiento Por Medio de Bridas

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ACOPLAMIENTO POR MEDIO DE

BRIDAS

Bridaes el elemento que une dos componentes de un sistema de tuberas,

permitiendo ser desmontado sin operaciones destructivas, gracias a

una circunferencia de agujeros a travs de los cuales se montan pernos de unin.

Las bridas son aquellos elementos de la lnea de tuberas, destinados a permitir la

unin de las partes que conforman esta instalacin, ya sean tubera, vlvulas,

bombas u otro equipo que forme parte de estas instalaciones.

La brida es un elemento que puede proveerse como una parte separada o venirunida desde fabrica a un elemento para su instalacin, ya sea una vlvula o un

tubo, etc. Existe una diversidad de diseos, dimensiones, materiales y normas de

fabricacin

La brida tiene un proceso de fabricacin y produccin muy distinto de una caera.

Luego de ser fabricadas, las bridas deben unirse a las caeras para permitir unir

tramos de caeras entre s o unir tramos de caeras a otras instalaciones.

Existen diversos tipos de uniones entre las bridas y las caeras. Ests pueden ser

soldadas, roscadas o no tener unin mecnica alguna entre la brida y la caera

como el caso de las bridas Lap !oint.

Partes de una Brida

"la #uello $imetro de pernos #ara

Tipos de bridas

Los diseos de las bridas %abituales son& 'ridas con cuello para soldar ()* + )elding *ec- 'ridas desliantes (/0 + /lip+0n-


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'ridas roscadas (12 + 1%readed- 'ridas para junta con solapa (L! + Lap !oint-

'ridas con asiento para soldar (/) + /ocet )elding-

'ridas ciegas ('L + 'lind-

'ridas de aislamiento elctrico

'ridas en oc%o

1. Acoplamiento de bridas

3na conexin o acoplamiento rgido muy empleado entre dos rboles es el

que se representa en la figura, y que consiste en unas bridas o discos que

forman cuerpo con cada rbol, y que se unen entre s mediante pernos o

tornillos. El par torsor se transmite por la resistencia al esfuero cortante de los

pernos.

/uponiendo que el esfuero se distribuye uniformemente en cada perno viene

dada por la frmula del esfuero cortante simple 4 5 ". , es decir, (

.d678- , y act9a en el centro del perno, tangente a la circunferencia de radio

: donde se situaba estos. El par torsor que resiste cada perno es 4:, y para

un numero cualquiera n de pernos, la capacidad del acoplamiento viene dada

por.


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T=P .R . n= .d

2

4 . R . n

#uando un acoplamiento tiene dos series concntricas de pernos. Llamando

46 y46, y la resistencia del acoplamiento es&

1.1. Torsinen tubos de pared delgada:

"dems de los rboles de transmisin que estn sujetos a torsin al transmitir

potencia, existen elementos estructurales frecuentemente sometidos a torsin. La

pared puede ser de espesor uniforme o variable. La distribucin de las tensiones

de cortadura por torsin sobre una extensin de pared relativamente reducida,

est muc%o ms prxima a la uniformidad que lo est en el caso del rbol macio.

/i el espesor de la pared es pequeo en comparacin con las dems dimensiones

del cilindro y no %ay esquinas pronunciadas u otros cambios bruscos en su

contorno, que puedan dar lugar a concentracin de tensiones, la teora da unos

resultados que pueden considerarse coincidentes con los obtenidos

experimentalmente.

La seccin de un cilindro de pared delgada est sometida a un momento de

torsin ;t.


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Las resultantes de estos esfueros cortantes longitudinales son&

F1=q

1 L < F2=q2 L

En donde q se suele llamar flujo de cortante.

q1 L=q

2 L

q1=q

2

La igualdad de los valores del flujo cortante en dos lugares arbitrariamente

escogidos prueba que debe ser constate en todo el permetro del tubo.

La fuera tangencial qdL que act9a en una longitud dL , contribuye al par

resistente con un momento diferencial r (q dL) con respecto a un determinado

centro. El momento torsionante es independiente del centro de momentos que se

considere, igualando 1 a la suma de los momentos diferenciales.

T=

rqdL

$onde r dL es el doble del rea del tringulo rayado cuya base es dL y cuya

altura es el radio r. 4uesto que q es constante, el valor de la integral es q veces el

rea encerrada por la lnea media de la pared del tubo&

T=2Aq

Es esfuero cortante medio, en cualquier punto de espesor t, viene dado por&

=q

t=

T

2At


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1.2. Resortes Helicoidales

En la figura se representa

un resorte %elicoidal de

espiras cerradas,

estirado bajo la accin

de una fuera axial P.El

resorte est formado por un

alambre o varilla redonda

de dimetro denrollada en forma de %lice de radio medio R.

4ara determinar los esfueros producidos por 4 se cortar el resorte por una

seccin de exploracin m-n, y determinar las fueras resistentes que se necesitan

para el equilibrio de una de las porciones separada por esta seccin. $espus se

analia la distribucin de esfueros que originan estas fueras resistentes.


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La figura anterior representa el diagrama de cuerpo libre de la porcin superior del

resorte.

4ara el equilibrio en direccin axial, la fuera resistente 4 r, es igual a P. El

equilibrio %oriontal tambin se cumple ya que ni P ni Pr, tienen componentes enesta direccin. 4ara el equilibrio de momentos, como P yPr, opuestas y paralelas,

producen un par PR, en la

seccin debe existir otro par

resistente 4: igual y opuesto

al anterior, originado por un

esfuero cortante de

torsin, distribuido en la

seccin de corte. /e representa por 15 4:. El esfuero resultante en cada punto

es el vector suma de los vectores 1= y 16.

El esfuero cortante mximo tiene lugar en el punto de la seccin ms prximo al

eje de resorte y viene dado por la suma del esfuero cortante directo 1=5 47" y el

mximo valor del esfuero cortante producido por la torsin 165 1r7!. es decir&

T=T1+T2=4 P

d2+16(PR)

d3

>ue puede escribirse en la forma&

T=16PR

d3(1+ d4R )


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En la barra recta de la figura a la torsin produce la misma deformacin ?s en las

fibras "' y #$ y, por tanto, la distorsin 5 ? s7L es la misma en ' que en $ puesto

que los elementos "' < #$ tienen la misma longitud inicial. En cambio, en la barra

curva de la figura b la situacin es diferente, ya

que aunque las fibras "' y #$, la distorsin en

' es mayor que en $, por lo que el esfuero

cortante por torsin en las fibras internas "' es

mayor que en las externas #$. La importancia

de este efecto depende de la magnitud de la

diferencia de longitud inicial entre "' y #$.

Evidentemente esta diferencia depende del

grado de curvatura de alambre o barra, es decir,de la relacin d7:. la siguiente ecuacin toma en cuenta este efecto adicional la

cual es utiliada para resortes pesados en los que la curvatura del alambre es

grande y m es ms pequeo&

Tmax=16PR

d3( 4 m14m4+ 0,615m )

En donde m56:7d5 $7d es la relacin de dimetro medio de las espiras aldimetro del alambre. 4ara resortes ligeros, en los que la relacin m es muy

grande&

Tmax=16PR

d3(1+ 0,615m )

Distencin de un resorte: 4rcticamente toda la elongacin de un resorte seg9n

el eje se debe a la torsin del alambre. En la figura se supone por un momento

que todo el resorte, excepto la pequea longitud dL, es rgido, el extremo " girara

%acia $ un pequeo ngulo d . #omo este ngulo es muy pequeo, el arco


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"$5"'@ d puede considerarse como una recta perpendicular a "', de donde,

por la semejana de los tringulos "$E y '"# se tiene&

AE

AD=BC

AB 0 sead

ABd=

R

AB

$e donde

d=Rd

:eemplaando e integrando

=(PR )dLJG

=P R

2L

JG

/ustituyendo L por 6A:n, que es la longitud de n espiras de radio :, y ! por A

d4

7B6 resulta&

=64PR

3n

G d4

2. Ejercicios

=- 3n acoplamiento de bridas para un rbol de acero de C,6D de # y =CCmm dedimetro tiene que transmitir toda la resistencia al eje. $espreciando el efectodel debilitamiento del c%avetero cules sern las dimensiones de la c%avetausada para conectar el rbol y el acoplamiento. 3sar acero de C,6D de # parala c%aveta.


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rbol y c%aveta& C,6D #

rbol& =CCmm

4or ser del mismo material el rbol y la c%aveta la longitud necesaria de la c%avetapara transmitir toda la potencia se obtiene igualando la resistencia al corte con laresistencia a la torsin del eje.

2MtDLw

=16Mt

D3

/i optamos w=D

4 y reemplaamos&

8Mt

D2

L=16Mt

D3

D=2L

L=D2

=100mm

2

L=157,08mm

< el anc%o se obtiene de la ecuacin que optamos

w=D

4

w=100mm

4

w=25mm

"l ser un acero C,6D de # adoptamos de la tabla 6 del libro Fallance depropiedades de los aceros al carbono tpicos para un acero /.".E. =C6D+recocido ytemplado&


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adm=4711Kgr

m2

adm=2883Kgr

m

2

< calculamos la altura de la c%aveta seg9n&

!=2admadm

w

!=

22883Kgr

m2

4711Kgr

m2

25mm

!=30,6mm

Es una c%aveta rectangular con las siguientes medidas

G56Dmm H %5BC,Imm y L5=DJmm

6- $os rboles de =DCmm estn unidos por un acoplamiento de bridas. #adacubo del acoplamiento est previsto de una c%aveta de BKxBKmm por =DCmmde largo. "mbas mitades del acoplamiento estn atornilladas juntas medianteI bulones de = distribuidos sobre una circunferencia de 6KCmm de dimetro.El material del rbol, c%aveta y bulones tienen una resistencia a la rotura por

traccin y compresin de4700

Kgr

m2 y una resistencia por rotura al corte de

3500 Kgr

m2 . La carga se aplica con c%oque y se desea un factor aparente de

seguridad de I. $eterminar la forma probable de falla. $eterminar la potencia que puede transmitirse con seguridad a =CC rpm.

Mactor de seguridad (M/-5 I


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:esistencia a la rotura por traccin y compresinadm=4700

Kgr

m2

:esistencia a la rotura al corteadm=3500

Kgr

m

2

#onsiderando nuestra resistencia mxima al utiliar un M/5I

4ara la rotura por traccin y compresin

F"=adm

max

max=adm

F"=

4700Kgr

m2

6=783,33Kgr

m2

4ara la rotura al corte

F"=adm

max

max=admF" =

3500Kgr

m

2

6 =583,33Kgrm2

4ara determinar la forma probable de falla se calculara los momentos torsores alos que estn sometidos la c%aveta y los bulones de la brida. La c%aveta severificara al aplastamiento y al corte. El elemento que resista menor momentotorsor ser la forma ms probable de falla del sistema ya que es el que menosaguantara.

#%aveta verificada al aplastamiento

Mt=maxDL!

4

Mt=

783,33Kgr

m215m15m3,8m

4


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Mt=1674,368Kgm

#%aveta verificada al corte

Mt=

maxDLw

2

Mt=

583,33Kgr

m215m15m3,8m

2

Mt=2493,736Kgm

'rida con I bulones

Mt=Ar#a$%&'nant(dad d#$%&)n#*maxD(*tan(a$%&)n#*

4

Mt=

(2,54m)26583,33Kgr

m214 m

4

Mt=2482,85Kgm

La forma ms probable de falla es rotura de la c%aveta por aplastamientos deacuerdo a las dimensiones y los materiales de las pieas.

'- La potencia mxima que puede transmitir con seguridad a )5=CC rpm es&

+=Mt,

+=1674,368Kgm100

1

m(n1m(n

60*#g

+=2790,61Kgrm=37,2-P


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CARRERA PROFECIONAL

ING. DE MINAS

ASIGNATRA

RESISTECIA DE MATERIALES


14/14

DOCENTE

ING. !AN CARLOS "ALDE# LOAI#A

TEMA

ACOPLAMIENTO POR MEDIO DE BRIDAS

ALMNO

BELLOTA G#MAN ABEL DIAMONT

TRNO: NOC$E

PER%ARE&IPA

'()*

acoplamiento por medio de bridas

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