Análisis de Sistemas Mecánicos: Desde Motores a Maquinaria Pesada

Trabajo y Potencia en Sistemas Mecánicos

Trabajo:

• w_AB = ∫(A-B) F*dr
• w = ∫(σ₁-σ₂) M*dθ
• w = ∫P*dv

Relación:

• dt = ∫F*dr/dt
• ∫M* dθ/dt
• ∫P* dv/dt

Potencia:

• P = ∫F*dv (Relación entre energía consumida o entregada por unidad de tiempo)
• P = ∫M*dw (Relación entre el momento de una fuerza y la velocidad angular, par motor)
• P = ∫P*dQ (Relación entre la cantidad de fluido que pasa en un tiempo determinado)

Potencia: Qué tan rápido se realiza un trabajo. P = T/t

Unidades: Julio (J), Newton (N), Metro (m).

Análisis de Motores de Combustión Interna

Motor de 4 Tiempos a Gasolina:

1. Admisión: El pistón desciende y la válvula de admisión se abre, permitiendo la entrada de la mezcla de aire y combustible.
2. Compresión: El volante de inercia y el cigüeñal giran, empujando la biela y el cilindro hacia arriba, comprimiendo y calentando la mezcla.
3. Combustión: La chispa inicia la explosión, aumentando el volumen de gas y empujando la biela, lo que a su vez gira el cigüeñal y el volante de inercia.
4. Escape: Al finalizar la carrera de explosión, el volumen es máximo. Se abre la válvula de escape y el volante de inercia gira el cigüeñal, empujando la biela y el pistón para expulsar los gases producidos en la explosión.

Motor Diésel:

1. Entrada de aire.
2. Pulverización del gasoil.

Equilibrio Dinámico en Piezas Mecánicas

Condiciones para el equilibrio dinámico:

1. Centro de masas en el eje de giro (equilibrio estático).
2. Eje como dirección principal de inercia.

Ensayos de Penetración Dinámica (SPT)

El ensayo de penetración estándar (SPT) es una prueba dinámica utilizada para el reconocimiento geotécnico del terreno. Se realiza en el fondo de una perforación y consiste en contar los golpes necesarios para introducir un dispositivo de muestreo a una profundidad determinada, obteniendo una muestra alterada del suelo.

Herramientas de Perforación y Fenómenos Asociados

Tricono:

Herramienta de corte ubicada en el extremo de la sarta de perforación, utilizada para cortar o triturar la formación durante la perforación rotatoria mediante cizallamiento y atrición.

Cavitación:

Se produce cuando el líquido de una bomba se convierte en burbujas de vapor a baja presión. Estas burbujas implosionan generando una onda de presión que daña el rodete de la bomba, provocando vibraciones y, eventualmente, fallos. Para evitar la cavitación, la bomba se coloca en la parte inferior.

Procesos de Molienda y Trituración

Molino de Bolas:

Cilindro con una pendiente del 5% que gira sobre su eje. El material entra al cilindro mientras bolas o barras giran y caen sobre las rocas, rompiéndolas por impacto y atrición. Son ideales para moler rocas duras y quebradizas, y para producir finos. Requieren una alimentación constante.

Trituración:

• Primaria:
  • Machacadora de mandíbulas (compresión)
  • Machacadora giratoria (compresión)
• Secundaria:
  • Trituradora giratoria de cono ancho (compresión)
  • Molinos de impacto o de martillos (impacto)
  • Molinos de barras, cilindros o rodillos (impacto y atrición)

Sistemas de Control en Maquinaria

Sistema 2D:

• Ventajas: No requiere diseños complejos, menor costo, permite conocer inclinaciones y pendientes.
• Desventajas: Solo apto para superficies planas.

Tipos de Sistemas 2D:

• Sistema Peraltador: Sensor de rotación, inclinación de hoja e inclinación de máquina.
• Sistema de Sensores: Sensor de cazo, de pluma y de balancín.
• Sistema Láser: Emisor (láser giratorio y plano láser) y receptor (en el mástil).

Sistema 3D:

Sistema GPS: 2 receptores gps, radio, ordenador a bordo. Estacion total: Estacion total, colector de datos.

Trituracion primaria: Machacadora de mandibulas: por compresion, Machacadora giratoria: por compresion.Trituracion secundaria: Trituradora giratoria de cono ancho: por compresion, Molinos de impacto o de martillos: impacto, Molinos de barras cilindros o rodillos: Impacto y atriccion.

PBomba= diferencia de altura * (densidad relativa*1000) *9,81= Pa | Q= l/s/1000= m3/s | PB*caudal= w | Potencia mecanica= (PB*caudal)/(y mecanismo)= w | Potencia electrica= (Potencia mecanica)/(y motor)= w

 Grua grande: ΣF=m*a -> T-(m*g)=masa*a | F=m*a -> -T+T1+T2=0*a -> T1+T2=T -> T1R-T2R=0 -> T1=T2=T/2 | T3R-T/2R=0 ->T3=T/2 | -TAR + T/2r=0 -> TA=T/2*r/R -> | P=T*vel = w -> Potencia mecanica= P/Pmot -> Pmot=P/potencia mecanica | 'Todo en N' 1T=1000N

 Grua Moodle: M*dist izquierda= Peso en T * dist derecha - (M*dist izquierda) -> M= dist derecha/distancia de la izquierda | O hago asi: M*20=1T*25 -> M=25/20 = 1,25T