Análisis en piezas mecánicas
Artículos Técnicos
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Análisis de Piezas Mecánicas

Análisis de Piezas Mecánicas

Previo a su utilización, todas la piezas mecánicas han de soportar una serie de ensayos según su las condiciones a las que estará sometida durante su vida útil.

Existe una gran variedad de ensayos, los cuales se pueden clasificar de diferentes formas según las características que se tengan en cuenta. En nuestro caso, vamos a dividirlo en dos tipos: Ensayos Destructivos y No Destructivos.

  • Los Ensayos Destructivos, producen la rotura de la pieza objeto de ensayo, y se utilizan para obtener las características mecánicas y tecnológicas.

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  • Los Ensayos No Destructivos, no producen la rotura de la pieza ni ven alterada su forma inicial. Estos ensayos se utilizan principalmente para detectar algún tipo de defecto interior y tienen la ventaja de que la pieza puede ser ensayada de nuevo.

Por tanto, los Ensayos Destructivos son necesarios pero han de reducirse en todo lo posible, puesto que esto provoca un gasto en la fabricación de las piezas ya que no pueden ser utilizadas una vez realizado el ensayo. Es por esto que antes de realizar este tipo de ensayos, es necesario tener definida la pieza en todo lo posible.

Análisis de Piezas Mecánicas

Para evitar estos gastos tanto en ensayos como en la fabricación de piezas, se utilizan los programas de cálculo. Estos programas nos permiten ensayar de forma virtual las piezas bajo las condiciones de trabajo a las que estará sometida, reduciendo en gran medida el coste final de la pieza.

Hemos comentado que los ensayos destructivos se utilizan para identificar las características mecánicas de los materiales y vienen definidos por las condiciones de trabajo a las que estará sometida la pieza durante su vida útil. Según estas condiciones y centrándonos en los ensayos mecánicos (dejando de lado los tecnológicos) tendremos diferentes propiedades a estudiar:

Estáticos:

  • Dureza
  • Tracción
  • Compresión
  • Cortadura
  • Pandeo
  • Torsión

 Dinámicos:

  • Resiliencia
  • Fatiga

Para determinar estas propiedades, se aplica a la pieza las cargas reales según las condiciones de trabajo hasta llegar a su fallo, dejando inservible la pieza.

En los Programas de Cálculo, estos ensayos se suplantan por diferentes tipos de análisis, los cuales predicen el comportamiento de un cierto modelo incluido en un sistema de trabajo bajo unas condiciones predefinidas que han de ajustarse a las reales.

De forma resumida, podemos hacer la siguiente clasificación:

  • Estáticos:

Mediante los análisis estáticos de piezas o modelos compuestos, se puede simular los desplazamientos, las fuerzas de reacción, las tensiones y las deformaciones unitarias que se producen en un modelo tridimensional bajo unas condiciones de contorno previamente definidas.

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  • Fatiga:

Evalúan la fatiga en los modelos de piezas en sistemas sometidos a esfuerzos cíclicos que pueden causar que este sistema rompa a tensiones más bajas que las establecidas en los análisis estáticos e incluso muy por debajo del límite elástico.

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A.- Marcas de playa típicas de una fractura por fatiga. B.- Zona de fractura por combinación de esfuerzos cíclicos de torsión y flexión.

 

 

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  • Impacto o Caída:

Mediante el estudio de impacto o caída podemos evaluar el comportamiento de un modelo tridimensional bajo unas condiciones de choque producidas por un impacto o caída desde una altura determinada.

 Análisis de Piezas Mecánicas

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  • Frecuencia:

 

Mediante el estudio de Análisis de Frecuencia, tratamos de identificar las distintas frecuencias resonantes y sus formas modales, intentando con estos datos evitar que el modelo entre en resonancia.

 

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  • Pandeo

Podemos conocer los diferentes modos de deformación por pandeo, la carga crítica para cada caso y sus coeficientes de seguridad.

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  • Térmicos

En estos análisis identificamos los gradientes de temperatura de las piezas, así como los flujos de calor y las condiciones de conducción, convección y radiación.

Son muy útiles para predecir las condiciones térmicas que no deseamos tener durante el funcionamiento de nuestro sistema, evitando calentamientos.

Análisis de Piezas MecánicasAdemás, existen otros tipos de análisis más específicos, como pueden ser Análisis de Recipientes a Presión, Dinámica Lineal, etc.

En definitiva, los Programas de Cálculo mediante el análisis de las piezas modeladas, nos permiten evitar en la medida de lo posible gastos innecesarios en ensayos de campo que encarecerán coste final de nuestras piezas o sistemas.

 

 

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