TIPOS DE UNIONES MECANICAS

TIPOS DE UNIONES

UNIONES RÍGIDAS, FIJAS.
• Las uniones fijas son aquellas uniones cuyos elementos de unión son imposibles de separar sin producir algún desperfecto o rotura en alguno de ellos.
• Las uniones fijas más comunes hoy en día son las uniones fijas soldadas, las remachadas y por roblones, por ajuste a presión y mediante adhesivos.


➤Remaches y roblones
Un remache es una pequeña varilla cilíndrica con una cabeza en un extremo, que sirve para unir varias chapas o piezas de forma permanente, al deformar el extremo opuesto al de la cabeza, por
medio de presión o golpe, obteniendo en él otra cabeza. A este proceso se le llama remachado o roblonado.
El remachado puede realizarse a mano o mediante una remachadora, que puede ser manual.

➤ Remaches y roblones
Los remaches y roblones se fabrican de metal, de acero de bajo contenido
en carbono, o de materiales más dúctiles como el aluminio, como los remaches tipo "POP"

Remaches de aluminio tipo "POP"

Para unir dos piezas por un agujero que pasara nuestro remache, el cual mediante una remachadora cerramos la cabeza del remache consiguiendo así una acumulación del mismo en la parte opuesta a su cabeza.

Secuencia de remachado con remache tipo "POP"

Una variante de este método de remachado es muy conocida su aplicación en la industria aeronáutica para fijar chapas a la estructura del avión.


Los roblones son remaches grandes de diámetro superior a 10 mm. En este caso, el remachado se realiza en caliente: se eleva la temperatura del roblón al rojo vivo, de manera que el material se reblandece y se puede deformar fácilmente. (roblonado).

➤ Unión por ajuste a presión
Una unión por ajuste a presión o por aprieto es aquella que se realiza cuando el eje es más grande que el agujero donde va a ir colocado.
Esta unión impide el movimiento entre ambas piezas.
Podemos diferenciar pues, dos elementos: el eje es la pieza interior y el agujero es la pieza exterior.
Dependiendo de la diferencia entre las dos medidas, el aprieto será más fuerte o más débil.
En el primer caso, para introducir una pieza dentro de la otra, será necesario calentar la pieza donde esté situado el agujero para que se dilate y, seguidamente, poder introducir el eje con facilidad. Cuando ambas piezas alcanzan la temperatura ambiente, la unión estará realizada.

Con este método se introduce, por ejemplo, el bulón en la biela y esto, a su vez, en el conjunto biela-pistón de un motor de automóvil en e que el bulón va fijo a la biela.
Para ajustes con poca diferencia se introduce una pieza en la otra por medio de presión, ya sea aplicando un método manual o ayudándose de prensas hidráulicas.

UNIONES RÍGIDAS, FIJAS,SOLDADAS
La soldadura es unir dos metales de idéntica o parecida composición por la acción del calor, directamente o mediante la aportación de otro metal también de idéntica o parecida composición. Durante el proceso hay que proteger al material fundido contra los gases nocivos de la atmósfera, principalmente contra el oxígeno y el nitrógeno.

➤Soldadura blanda
Aplicación: Unión de componentes electrónicos a circuitos impresos, unión de cables eléctricos, de chapas de hojalata y en fontanería para unir tuberías de plomo.

➤Soldadura fuerte
Aplicación: Como material fundente desoxidante se emplea bórax. Un soplete de gas aporta el calor necesario para la unión. Este tipo de soldadura se lleva a cabo cuando se exige una resistencia
considerable en la unión de dos piezas metálicas.

➤Soldadura oxiacetilénica o autógena
Aplicación: Para soldar es necesario fundir zonas a unir de los dos metales.
Luego se le añade el metal de aportación en forma de varillas. Para realizar la soldadura se necesita el siguiente equipo

➤Soldadura eléctrica
Este tipo de soldadura utiliza corriente eléctrica para calentar la zona o puntos de unión, consiguiendo una temperatura superior a la de fusión del metal.

Los métodos más utilizados son:
➯Soldadura por resistencia: Consiste en unir chapas o piezas muy finas sujetas entre dos electrodos, por los que se hace pasar una corriente eléctrica que funde estos puntos. Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al pasar una corriente eléctrica a través de la
unión. Los propios electrodos son los que sujetan las piezas que hay que unir hasta que los puntos se han solidificado.

➯Soldadura eléctrica por arco voltaico: si dos conductores, unidos cada uno a un polo de un generador, se acercan, llega un momento en que, a una cierta distancia, salta un arco entre ambos. Este arco produce una temperatura muy superior a la de fusión del acero.
El arco se crea entre una varilla de aporte de material, llamada electrodo, que debe permanecer separada de la pieza a soldar para que pueda saltar el arco, y, al mismo tiempo, desplazarse para que el material se deposite en la zona que hay que unir.

UNIONES RÍGIDAS, FIJAS, CLAVADAS
Los entramados estructurales hechos de madera maciza y tableros requieren que las uniones tablero-madera puedan conservar una adecuada resistencia mecánica, durante el tiempo y las condiciones de clima en que deban prestar servicio.

UNIONES RÍGIDAS, DESMONTABLES,ATORNILLADAS
Las uniones atornilladas se diferencian de acuerdo al tipo de elaboración de la unión, así como conforme a su función.

➤Uniones atornilladas directamente
Las piezas que se van a unir están previstas propiamente con roscas interiores y exteriores y se enroscan entre ellas directamente (directo), sin que se necesiten elementos de unión adicionales.

➤Uniones atornilladas de fijación
Las piezas constructivas se atornillan directa o indirectamente con la finalidad de la unión solamente. Como formas de rosca se emplean principalmente roscas de punta - roscas de punta métricas ISO o roscas Whitworth, las dos tienen una gran retención automática.

➤Uniones atornilladas indirectamente
Las piezas que se van a unir se atornillan a través de elementos deunión - tornillos y tuercas -, adicionalmente se pueden emplear elementos de seguridad y arandelas. Cuando una pieza constructiva ya tiene un roscado interior, se puede realizar esta unión atornillada a través del tornillo, sin el empleo de una tuerca; este procedimiento se  emplea especialmente en las piezas de trabajo que tienen paredes lo suficientemente fuertes.

➤Uniones atornilladas de movimiento
Las piezas constructivas se unen entre sí directamente con la finalidad de la unión con una transmisión de fuerza o de movimiento al mismo tiempo. Como formas de rosca se emplean las roscas de sierra, trapecio o redondas, las cuales tienen una retención automática reducida.

UNIONES RÍGIDAS, DESMONTABLES, NACHAS VETADAS
• Las uniones de chaveta son uniones soltables, en las cuales las piezas que deben realizar un movimiento rotativo, se unen entre sí, a través de elementos de unión de arrastre de forma; estos son las chavetas.

➤Unión de chaveta
1. Chaveta
2. Eje
3. Buje
4. Ranura de la chaveta de ajuste en el eje.

➤Unión de chaveta de ajuste
Estas sirven para la fijación de una pieza deuna máquina sobre un eje, cuando la pieza de la máquina sobre el eje no se debe desplazar.
Las chavetas se instalan en ranuras de ajuste exacto del eje y transmiten solamente las fuerzas rotativas entre el eje y el buje.

➤Uniones de chaveta deslizante
Estas sirven para la fijación de piezas de máquinas sobre un eje, cuando las piezas de arrastre deben ser desplazadas axialmente sobre el eje, por ejemplo en los engranajes.
1. Chaveta deslizante
2. Eje
3. Buje
4. Ranura de chaveta deslizante en el eje

➤Uniones de ejes perfilados
En la unión de bujes con ejes perfilados en arcos circulares o ejes de chaveta, se emplean los principios de la unión de chaveta de ajuste o de chaveta deslizante.
Para la unión de bujes y ejes dentados de entalladura, se emplea el principio de la unión de chavetas de ajuste.

UNIONES RÍGIDAS, DESMONTABLES, CON PASADORES
Las uniones con pasadores se diferencian conforme a la función de los pasadores en la unión de piezas sueltas.



➤Tipos de Uniones
Fijación de dos piezas sin arrastre de fuerza, por ejemplo para la fijación de dos ruedas dentadas sobre el eje, cuando se transmiten solamente momentos de giro muy reducidos. Se emplean todos los tipos de pasadores.

 

 

 

 

➤Unión con pasadores de fijación.
1. Pasador
2. Rueda dentada
3. Eje

➤Unión con pasador de arrastre
Arrastre de una pieza de una maquina a través de otra, por ejemplo: en engranajes conmutables o en embragues, que se conmutan en estado de quietud.
Se emplean pasadores cilíndricos, pasadores de ajuste estriados y pasadores elásticos.

➤Unión con pasador de sujeción
Simplemente el mantener fija una pieza a otra. Se emplean los pasadores cilíndricos y pasadores estriados.

➤Unión con pasador de articulación
Unión movible o giratoria de dos piezas. Se emplean pasadores cilíndricos, pasadores estriados cilíndricos y pasadores estriados cilíndricos centrales.

UNIONES MÓVILES, GIRATORIAS
Los elementos de unión móvil son partes de piezas, piezas complejas o subconjuntos destinados a impedir unos movimientos y favorecer otros. Ejemplo:poleas. Dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda.

UNIONES MÓVILES, DESLIZANTES
Son aquellas en la que una de las dos piezas es fija, y la otra se desliza a través de esta, con lubricante o ayuda de un tercer elemento. (Ejemplo: ballestas, muelles). Las ballestas están constituidas (fig. inferior) por un conjunto de hojas o láminas de acero especial para muelles, unidas mediante unas abrazaderas (2) que permiten el deslizamiento entre las hojas cuando éstas se deforman por el peso que soportan. La hoja superior (1), llamada hoja maestra, va curvada en susnextremos formando unos ojos en los que se montan unos casquillos de bronce (3) para su acoplamiento al soporte del bastidor por medio de unos pernos o bulones.

UNIONES MÓVILES, FLEXIBLES
Existen varios tipos de uniones mecánicas disponibles para cumplir con la necesidad más específica requerida por los distintos usuarios, cada uno de los diseños proporciona una adecuada fuerza de sujeción a las uniones mecánicas sin disminuir la integridad de la armazón de la cinta transportadora.
Sistema de unión deslizante de cuerpos geométricos", caracterizado por constar de un remache elástico, Fig. n1, que une dos o mas figuras geométrica entre si formando una cadena articulada y deslizante entre cuerpos a través de sus uniones, practicadas en la periferia de los mismos, por las cuales se deslizan los remaches a modo de correderas Fig. n 2 y n 3, pudiendo cambiar las guías de
posición permaneciendo todas unidas, consiguiéndose múltiples formas geométricas.

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ENTRADAS RELACIONADAS

• CHAVETAS Y PASADORES
• TIPOS DE UNIONES MECANICAS
• PERFILES DE ROSCAS
• Tabla de conversión de Pulgadas a Milímetros
• Tabla de conversión de Unidades de Torque
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• TABLA - Tamaños de las bocas de las llaves y su correspondiente tuerca o perno

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FUENTE:

Luis Eduardo Ladino Franco "Tipos de Uniones".

La humedad en el aire

La humedad en el aire

Un termohigrógrafo utilizado para medir sobre una banda de papel la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa.

La humedad en el aire se debe al vapor de agua que se encuentra presente en la atmósfera. El vapor de agua procede de la evaporación de los mares y océanos; de los ríos, los lagos, las plantas y otros seres vivos. La cantidad de vapor de agua que puede absorber el aire depende de su temperatura. El aire caliente admite más vapor de agua que el aire frío.
Una forma de medir la humedad atmosférica es mediante el higrómetro.
El vapor de agua tiene una densidad menor que la del aire, por tanto, el aire húmedo (mezcla de aire y vapor de agua) es menos denso que el aire seco. Por otra parte, las sustancias al calentarse dilatan, lo que les confiere menor densidad. Todo ello hace que el aire caliente que contiene vapor de agua se eleve en la atmósfera terrestre. La temperatura de la atmósfera disminuye una media de 0,6 °C cada 100 m en adiabática húmeda, y 1,0 °C, en adiabática seca. Al llegar a zonas más frías el vapor de agua se condensa y forma las nubes (de gotas de agua o cristales de hielo). Cuando estas gotas de agua o cristales de hielo pesan demasiado caen y originan las precipitaciones en forma de lluvia o nieve.

Evaluación de la humedad en el aire ambiente

Composición del aire seco

el aire seco, a nivel del mar tiene la siguiente composición en peso:

Oxígeno: 23,19%

Nitrógeno:75,47%

Argón: 1,29%

dióxido de carbono: 0,05%

Volumen específico del aire seco

El aire seco con una temperatura relativamente próxima a su temperatura crítica, se puede considerar como un gas perfecto, en el que:

${\displaystyle {v_{a}={\frac {R_{a}.T}{p_{a}}}}}$

donde:

${\displaystyle R_{a}}$ es el constante de los gases, que para el aire= 287,05 J/(Kg.K)

${\displaystyle p_{a}}$ es la presión parcial del aire en Pa

${\displaystyle v_{a}}$ es el volumen específico del aire en m³/kg

${\displaystyle T}$ es la temperatura absoluta en K

Volumen específico del vapor de agua

Por lo mismo indicado para el aire, al ser su presión baja con relación a su presión crítica, se le puede considerar un gas perfecto, por tanto:

${\displaystyle {V_{v}={\frac {R_{v}.T}{p_{v}}}}}$

En la que ${\displaystyle R_{v}}$ es la constante de los gases, que para el vapor de agua= 461,5 J/(Kg.K)

Ley de Dalton

Según la ley de Dalton, la presión total de una mezcla de varios gases es igual a la suma de las presiones parciales que cada uno de los componentes ejercitaría, si a igualdad de temperatura ocupasen por sí solos el mismo volumen que la mezcla. En la mezcla aire-vapor de agua:

${\displaystyle p=p_{a}+p_{v$

${\displaystyle p}$ es presión atmosférica

${\displaystyle p_{v}}$ es la presión parcial del vapor de agua

Aire saturado

En climatización se emplea la expresión aire saturado, con la que se quiere indicar que la presión parcial del vapor de agua en la mezcla es igual a la presión de saturación de vapor a la temperatura de la mezcla, o dicho de una forma más simple aunque menos exacta, el aire contiene la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener a la temperatura a la que se encuentra.

${\displaystyle \log p_{vs}={\frac {7,5.(T_{s}-273,16)}{T_{s}-35,85}}+2,7858}$

${\displaystyle p_{vs}}$ presión de saturación de vapor (Pa)

${\displaystyle T_{s}}$ Temperatura seca del aire (K)

Punto de rocío

Si una mezcla aire-vapor de agua se enfría a presión constante, o lo que es prácticamente lo mismo, sin variar el contenido de vapor de agua que tiene el aire, se llega a una temperatura en la que el vapor comienza a condensar. Esa temperatura es la llamada punto de rocío y a esa temperatura la humedad relativa será del 100%. Un ejemplo de ello es el rocío, que se debe a que al disminuir la temperatura de madrugada, la humedad relativa del aire alcanza el 100%, el vapor de agua que ya no admite el aire, condensa en forma líquida en la superficies de los objetos, hojas, flores, etc. Cuando esto ocurre en un local cerrado, puede producirse sobre cualquier superficie que esté por debajo de la temperatura de rocío, como en el vidrio de una ventana o un muro sin aislamiento. El rocío, en el exterior, se puede producir tanto en invierno como en verano (sobre todo en climas continentales, en los que hay gran contraste de temperaturas entre el día y la noche). Cuando este fenómeno ocurre en invierno, con temperaturas por debajo de 0°C, la helada convierte el rocío en escarcha.

Humedad específica

Es un parámetro que da lugar a confusión, ya que tiene distinta interpretación según ciencias diferentes. Con el término de humedad nos referimos a la cantidad de vapor de agua que hay en el aire. Existen diversas maneras de expresar matemáticamente la humedad del aire. Así, si relacionamos la masa de vapor de agua y el volumen que ocupa el aire húmedo a una temperatura y presión dadas, estamos hablando de humedad absoluta, que viene expresada en kg de vapor de agua/m3 de aire.
Si esa masa de vapor de agua la relacionamos con la masa del aire húmedo estaremos hablando de humedad específica en kg de vapor de agua/kg de aire húmedo.
Si utilizamos la relación entre la masa de vapor de agua y la masa de aire seco contenidos en una muestra de aire, estaremos hablando de razón o mezcla de humedad. Se expresa en kg vapor de agua/kg aire seco.
La razón de humedad es un poco mayor que la humedad específica. Cualquiera de estas formas nos indica la cantidad de vapor de agua que existe en el aire en un estado determinado.

En psicrometría

En la práctica, teniendo en cuenta que los tres valores son muy próximos, se usa, casi exclusivamente, el último valor, pero que toma, según los textos, los nombres de humedad específica o humedad absoluta, de ahí la confusión. Por tanto, en psicrometría, solo se usa un valor, que es la razón de mezcla que se define como la cantidad de vapor de agua, expresada en gramos, contenida en un kilogramo de aire seco, aunque según los textos se puede llamar humedad específica o humedad absoluta.
Tenemos que:

Y que:

${\displaystyle p_{a}.V=R_{a}.T}$

De donde:

${\displaystyle V={\frac {R_{a}.T}{p-p_{v}}}}$ es el volumen en m³ ocupado por un kg de aire seco

La cantidad ${\displaystyle w}$ en kg contenida en un kg de aire seco con un volumen ${\displaystyle V}$ puede calcularse a partir de:

${\displaystyle P_{v}.V=w.R_{v}.T}$

De donde:

${\displaystyle w={\frac {p_{v}.V}{R_{v}.T}}}$

Y sustituyendo:

${\displaystyle w={\frac {p_{v}}{p-p_{v}}}.{\frac {R_{a}}{R_{v}}}=0,622.{\frac {p_{v}}{p-p_{v}}}}$

En meteorología

La humedad específica se define como la cantidad de vapor de agua en gramos contenida en un Kg de aire húmedo.

${\displaystyle w={\frac {p_{v}}{p}}.{\frac {R_{a}}{R_{v}}}=0,622.{\frac {p_{v}}{p}}}$

Y se utiliza también el concepto llamado razón de mezcla o relación de mezcla que es la masa en gramos contenida en un kg de aire seco y que por supuesto es el mismo valor que la humedad específica de psicrometría.

Humedad relativa

También con este concepto hay que hacer algunas precisiones. Se define la humedad relativa como la relación entre la fracción molar del vapor de agua en el aire y la fracción molar del vapor de agua en el aire saturado a la misma temperatura

${\displaystyle \phi =100.{\frac {n_{v}}{n_{vs}}}}$

${\displaystyle n_{v}}$ = número de moles del vapor de agua en el aire

${\displaystyle n_{vs}}$= número de moles de vapor de agua en el aire saturado

Admitiendo un comportamiento del aire como gas ideal:

${\displaystyle p.V=n.R.T}$

y entonces:

${\displaystyle \phi =100.{\frac {p_{v}}{p_{vs}}}}$

Es decir, prácticamente, la humedad relativa se define como el tanto por ciento de presión de vapor que tiene el aire respecto de la máxima que puede tener a esa temperatura.
Existe otro concepto llamado Grado de saturación, que se define como la relación entre la cantidad de vapor de agua que contiene el aire y la cantidad máxima que podría contener si estuviese saturado a esa temperatura

${\displaystyle GS={\frac {w}{w_{s}}}\;}$${\displaystyle \;=\;{\frac {0,622.{\frac {p_{v}}{p-p_{v}}}}{0,622.{\frac {p_{vs}}{p-p_{vs}}}}}\;}$${\displaystyle \;=\;{\frac {p_{v}}{p_{vs}}}.{\frac {p-p_{vs}}{p-p_{v}}}}$

Combinando esta ecuación con la humedad relativa, se obtiene:

${\displaystyle GS={\frac {\phi }{100}}.{\frac {p-p_{vs}}{p-p_{v}}}}$

Teniendo en cuenta que en el rango de temperaturas con el que normalmente se trabaja en climatización, las presiones de vapor correspondientes oscilan entre 500 Pa y 4000Pa, que con relación a la presión total 101.325Pa del aire, hacen despreciable el segundo factor de la ecuación, se puede estimar que:

${\displaystyle \phi \backsimeq 100.GS=100.{\frac {w}{w_{s}}}=100.{\frac {g/kgaireseco}{(g/kgaireseco)delairesaturado}}}$

En consecuencia, se puede considerar sin mucho error, que humedad relativa es el tanto por ciento de vapor de agua que tiene el aire con relación al máximo que podría tener si estuviera saturado a esa temperatura

Higrómetro.

Instrumento de medida

El grado o cantidad de humedad de aire se mide con el higrómetro. Cuando el higrómetro marca el 100 % se dice que el aire está saturado, es decir, contiene el máximo de humedad que puede tener a la temperatura actual.

La humedad en la comodidad del cuerpo humano 

Sensación térmica

La humedad relativa está relacionada con la comodidad personal.​ La evapotranspiración es un fenómeno necesario para disipar el calor producido en el cuerpo humano. Curiosamente, lo que influye en la sensación de bienestar, no es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire, sino la relación entre la cantidad que contiene y la máxima que podría contener si estuviese saturado a esa temperatura, es decir, su humedad relativa. En ambientes fríos, aumenta la humedad relativa, ya que el aire admite menos vapor de agua, mientras que en ambientes cálidos, disminuye la humedad relativa o, dicho de otra forma, aumenta la disponibilidad del aire para admitir vapor de agua, lo que produce sensación de sequedad. En invierno, en ambientes calefaccionados, es necesaria la humidificación, tanto más, cuanto más se caliente el aire.
El aire humedecido por la evapotranspiración, tiende a quedarse cerca de la piel, lo que dificulta el proceso de refrigeración. Una corriente de aire puede sustituir este aire saturado por otro con menor contenido de humedad, que favorece la evaporación. De ahí que el aire movido por un ventilador o por una corriente de aire, cause sensación de frescor, aun cuando no se haya variado su temperatura; lo que refresca el cuerpo es la evaporación del sudor sobre la superficie de la piel, ya que para el cambio de fase (de líquido a vapor) necesita absorber su calor latente y lo toma de lo más cercano, que es la piel, con lo que el cuerpo se refrigera.
Cuando la humedad relativa es alta, el sudor del cuerpo no se evapora con facilidad y no puede bajar su temperatura correctamente; cuando es baja, la evaporación es excesiva, provocando sequedad de la piel y de las mucosas.

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ENTRADAS RELACIONADAS

• CAU-UNIDAD 1: BASES DE FÍSICA Y TERMODINÁMICA APLICADAS A CALDERAS.
• EFA UNIDAD 5: Aire acondicionado
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•  Refrigerantes y medio ambiente
• HUMEDAD RELATIVA Y ABSOLUTA   
• Presión-Unidades de presión y sus factores de conversión

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FUENTES:

https://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_del_aire

https://water.usgs.gov/edu/watercyclespanish.html