Ingeniería mecánica

Coeficiente de pérdidas Se denomina coeficiente de pérdidas de un sistema o de una transmisión al cociente entre la energía o potencia disipada en resistencias pasivas (Ep) en forma de calor debido al rozamiento u otras causas y la energía o potencia útil de salida (Eu), siendo la suma de ambas la energía total aplicada en la entrada. Es posible relacionar este coeficiente de pérdidas con el rendimiento: Y si el rendimiento es elevado, aproximadamente: Coeficiente de seguridad El coeficiente de seguridad o factor de seguridad es un índice de la seguridad que cabe esperar de un determinado diseño desde el punto de vista de su resistencia mecánica. La forma más usual de definir el coeficiente de seguridad de un diseño mecánico es una de las siguientes: Como cociente entre la resistencia del material (S) y la tensión realmente existente (σ):              Como cociente entre la fuerza última o máxima para un funcionamiento correcto (Fu) y la fuerza realmente existente (F):              En el proyecto de elementos mecánicos, existen dos alternativas para incluir un coeficiente de seguridad en el diseño: Mayorar las fuerzas realmente esperadas, multiplicándolas por el coeficiente de seguridad (coeficiente de seguridad de mayoración de carga). Minorar la resistencia realmente esperable del material, dividiéndola por el coeficiente de seguridad (coeficiente de seguridad de minoración de resistencia). Las dos aproximaciones anteriores son equivalentes siempre que las tensiones mantengan la proporcionalidad con las cargas externas aplicadas, cosa que ocurre en la mayor parte de los problemas mecánicos, aunque no en todos. Un valor del coeficiente de seguridad superior a la unidad indica seguridad ante el fallo, tanto mayor, cuanto más elevado sea su valor, mientras que un valor inferior a la unidad indica inseguridad o probabilidad elevada de que ocurra el fallo. En función de la variabilidad de las cargas aplicadas y las propiedades del material, cada valor del coeficiente de seguridad se puede asociar a una probabilidad de fallo o de supervivencia de la pieza analizada. Cojinete de fricción Un cojinete de fricción es un sistema para materializar un par cinemático de revolución entre dos piezas entre las que existe un movimiento relativo de rotación, basado en el contacto directo friccionante entre las dos piezas sin interposición de elementos rodantes, en contraposición al rodamiento o cojinete antifricción. Para reducir las pérdidas por rozamiento en los cojinetes se procura usar parejas de materiales con coeficiente de fricción reducido o interponer entre las piezas un lubricante, que puede ser sólido (como el grafito o el teflón), líquido (como el aceite) o gaseoso (como el aire a presión). En función del sistema de lubricación empleado se distinguen tres tipos básicos de cojinetes de fricción: Cojinetes autolubricantes, que no requieren lubricación externa. Cojinetes con lubricación periódica, que requieren un pequeño aporte de lubricante periódicamente. Cojinetes con lubricación permanente, que pueden ser: Cojinetes hidrostáticos, en los que el lubricante es introducido a presión con una bomba externa. Cojinetes hidrodinámicos, en los que el lubricante adquiere presión a partir del movimiento relativo de rotación entre las dos piezas del cojinete. Cojinetes de fricción partidos en los apoyos del cigüeñal de un motor En comparación a los rodamientos los cojinetes de fricción presentan, generalmente, las siguientes ventajas: Tienen un peso más reducido Ocupan menos espacio en sentido radial Permiten alcanzar mayores velocidades de rotación Son menos ruidosos Su instalación es más sencilla Mayor tolerancia ante choques Cojinetes de fricción Tienen la ventaja de su marcha tranquila y silenciosa y que pueden construirse partidos en dos, haciendo posible un montaje y desmontaje radial. Tienen el inconveniente de que no son indicados en los casos en que se deseen elevado número de revoluciones, a no ser que la carga que gravita sobre ellos sea mínima. Clases de cojinetes de fricción. El tipo más sencillo es cuando el árbol se introduce directamente en un taladro ajustado. Cuando se prevé la existencia de desgaste se introduce un casquillo. Estos tipos solo se utilizan para pequeñas cargas y trabajos de poca responsabilidad. Los más corrientes en la transmisión son: Cilíndricos fijos Se compone de una sola pieza de revolución, denominada casquillo. Se emplea cuando el cojinete no está sometido a grandes desgastes. El problema viene a raíz de que no admite corrección en el diámetro interior una vez sufre los efectos del desgaste y no se puede emplear para gorrones intermedios por la imposibilidad de montaje. Estos cojinetes se montan a presión en su correspondiente montaje. Cilíndricos ajustables o partidos El cojinete está constituido por dos mitades cuya superficie común de contacto coincide con un plano diametral para facilitar el montaje aún en el caso de gorrones intermedios. Permite el montaje de ejes y árboles con el resto de órganos montados sobre ellos debido a su aplicación de las dos mitades. Cónicos ajustables Se emplea en aquellos montajes que tengan que garantizar un juego entre el árbol y el cojinete. El cojinete exteriormente es cónico y a medida que se introduce en el agujero cónico de su soporte irá reduciendo el diámetro interior gracias al Ranurado longitudinal que lleva. Tiene la ventaja de que se pueden corregir holguras producidas por el desgaste. Compresión Forma de trabajo del material que se da  en una sección de una  pieza cuando la solicitación normal es no nula y en el sentido que provoca el acortamiento de la pieza. Concentración de tensiones La concentración de tensiones es la discontinuidad en la distribución de tensiones que se produce en la sección de una pieza en la que tiene lugar alguna discontinuidad geométrica o de la carga aplicada, tal como un taladro, un cambio de sección, una carga concentrada, etc.  En la figura se muestra un ejemplo, calculado con elementos finitos, en una pletina empotrada en un extremo y sometida a tracción, observándose la concentración de tensiones en las proximidades de un taladro practicado en la misma. En los puntos de la sección cercanos a la discontinuidad los modelos simplificados de Resistencia de Materiales no son válidos para el cálculo exacto del valor real de la tensión en dicho puntos. La tensión máxima real en las proximidades del concentrador se puede calcular como el producto de la teórica, calculada con el modelo simplificado, multiplicada por un cierto factor, denominado factor teórico de concentración de tensiones (Kt), denominado teórico por el hecho de que sólo depende de la configuración geométrica y no del material.