viernes, 30 de noviembre de 2018

INGENIERÍA POR TIPO - MECÁNICA


Esquema de una rótula mecánica. Tiene tres grados de libertad: rotación en el plano del dibujo, rotación en el plano perpendicular al dibujo y rotación alrededor del eje.
Una rótula esférica o articulación a rótula es un tipo de par cinemático que permite un relativo movimiento dentro de cierto ángulo en todos los planos que pasan por una línea. Una rótula tiene tres grados de libertad, aunque la amplitud del movimiento en dos de ellos esté limitada.













Animación de un mecanismo de rueda de Ginebra de seis engranajes: nótese que solo gira mientras está en contacto con el pivote, creando un movimiento circular intermitente.
La rueda de Ginebra, también conocida como cruz de Malta, es un mecanismo que convierte un movimiento circular continuo en un movimiento circular intermitente. Consiste en un engranaje donde la rueda motriz tiene un pivote que alcanza un carril de la rueda conducida y entonces avanza un paso. La rueda motriz dispone además de un bloque circular que le permite completar el giro manteniendo la rueda conducida bloqueada.









Introducción[editar]

El nombre deriva del primer dispositivo usado en relojes mecánicos, siendo Suiza y Ginebra importantes centros de manufactura relojera. También se le conoce como mecanismo de la cruz de Malta, debido a su parecido visual.
En la disposición más típica, la rueda motriz tiene cuatro carriles, por lo que la rueda conducida avanza un paso de 90° por cada giro de la rueda motriz. Si tiene n raíles, avanza 360/n° por cada rotación completa.
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Debido a que el mecanismo debe estar muy bien lubricado, a menudo se encuentra cerrado en una cápsula de aceite.

Usos y aplicaciones[editar]

Una aplicación de la rueda de Ginebra son los proyectores de cine. La película no corre continuamente en el proyector, sino que avanza fotograma a fotograma, permaneciendo frente a la lente 1/24 de segundo. Este movimiento intermitente se consigue utilizando la rueda de Ginebra. (Los proyectores modernos pueden usar un mecanismo controlado electrónicamente o un motor paso a paso, que permite el bobinado rápido de la película.) Los primeros usos de la rueda de Ginebra en proyectores de cine se remontan a 1896, en los aparatos de Oskar Messter y Max Gliewe, y el teatrógrafo de Robert William Paul. Los proyectores anteriores, incluyendo el de Thomas Armat, comercializado por Edison como Vitascopio, usaban un mecanismo rítmico, inventado por Georges Demenÿ en 1893, para conseguir el transporte intermitente de la película.
La rueda de ginebra también ha sido usada en relojes mecánicos, no solo como elementos motores, sino también como limitadores de la tensión del muelle, para que opere en un rango donde su elasticidad tenga un comportamiento lineal. Si uno de los carriles de la rueda se cierra, el número de vueltas que la rueda motriz puede dar es limitado. En los relojes, la rueda motriz es la que enrolla el muelle, y la rueda de Ginebra con cuatro carriles abiertos y uno cerrada es la que previene el sobre-bobinado del muelle. Este sistema, llamado paro de Ginebra, fue invención de los relojeros del siglo XVII o XVIII.
Otras aplicaciones incluye el cambio de plumas en plotteres, dispositivos de muestreo automático, tablas de clasificación y líneas de ensamblaje, cargadores para máquinas CNC, y similares. El reloj de anillo de acero usa un mecanismo de Ginebra que produce movimientos intermitentes en uno de sus anillos.
También fue utilizada para cambiar los filtros en la cámara de encuadre de la misión Dawn utilizado para la imagen del asteroide Vesta 4 en 2011. Fue seleccionado para asegurar que si el mecanismo fallara al menos un filtro sería utilizable.1

Rueda de Ginebra interna o inversa[editar]

Animación que muestra una rueda de Ginebra interna en funcionamiento.
Pese a que la rueda suele ser según el diagrama anterior, también existe un mecanismo interno. No se puede reducir tanto de tamaño y no soporta tanta tensión mecánica. El eje de la rueda motriz solo puede tener un pivote en un lado. El ángulo que la rueda motriz tiene que rotar para mover la rueda conducida siempre es menos que 180° en el mecanismo externo, mientras que en el interno el ángulo de rotación siempre es superior a 180°. Así, el tiempo que pasa en movimiento la rueda conducida es mayor que el tiempo que transcurre en reposo.
La forma externa es la más común, ya que se puede construir más pequeño y puede soportar un mayor estrés mecánico.

Rueda de Ginebra Esférica[editar]

Otra variante es la Rueda de Ginebra esférica.2

Cinemática[editar]

Curvas de movimiento para una vuelta de la rueda motriz, de arriba a abajo: θ posición angular, ω la velocidad angular, aceleración angular α y el tirón angular ja
La figura muestra los movimientos curvas para cuatro ranuras externas en la rueda de Ginebra, en unidades arbitrarias. Hay una discontinuidad en la aceleración cuando el pasador de la rueda entra y sale de la ranura. Esto genera un pico “infinito” de tirones (pico Dirac), y por lo tanto vibraciones.



























Sello mecánico (despiezo).
Los sellos hidráulicos son dispositivos los cuales tratan de impedir la salida (o entrada) de fluido de una máquina o recipiente. Son comunes en las máquinas de fluido y en dispositivos que requieren mantener algún fluido por dentro, como por ejemplo un cojinete.





















El simulador sísmico (o mesa vibratoria) es un aparato de ensayos experimentales para probar la resistencia sísmica de una estructura. Ese aparato de prueba es capaz de imponer vibraciones a elementos o a modelos de estructuras enteras, reproduciendo el movimiento del suelo en caso de terremotos.
Por eso los simuladores sísmicos son ampliamente utilizados dentro del campo de la ingeniería sísmica como herramienta fundamental para investigar la eficacia de nuevos materiales, dispositivos y técnicas constructivas antisísmicas.
Hoy en día los modernos simuladores sísmicos están típicamente dotados con una plataforma rectangular capaz de movimientos a seis grados de libertad por medio de actuadores, mientras los primeros aparatos de este tipo, inventados en la Universidad de Tokio en 1893 para caracterizar a las técnicas constructivas, operaban mediante una simple rueda mecánica.1
Algunas mesas vibratoria pueden reproducir también otros tipos de vibraciones, como las de los medios de transporte. Consecuentemente son aplicadas a los procesos de calificación de vehículos y componentes de veiculos que tienen que respetar requisitos de vibraciones muy exigentes (aplicaciones aeroespaciales2​,3​ militares,4​ etc.).

Lista de los mayores simuladores sísmicos en el mundo[editar]

Esta lista era originariamente basada en los siguientes documentos: Experimental Facilities for Earthquake Engineering Simulation Worldwide,5​ Directory of International Earthquake Engineering Research Facilities6​ y publicaciones por Chowdhury,7​ Duarte,8​ Kamimura y Nakashima9​ y EERI.10
Simuladores sísmicos en el mundo
ContinentePaísEstadoLocalización aparatoDimensiones (m)Masa máxima (t)Grados de liberdadDespl X (mm)Despl Y (mm)Despl Z (mm)Vel X (mm/s)Vel Y (mm/s)Vel Z (mm/s)Acel X (m/s2)Acel Y (m/s2)Acel Z (m/s2)Frecuencia máxima (Hz)Datos verificados
ÁfricaArgelia-CGS Laboratory, Argel 116.1 x 6.1606±150±250±100±1100±1100±1000±10±10±810013/6/2015
ÁfricaÁfrica del Sur-Universidad de Witwatersrand124 x 4101±750n/an/a±1000n/an/a±10n/an/a4017/7/2009
AsiaChina-China Academy of Building Research,1314​ Pekín6.1 x 6.1606±150±250±100±1000±1200±800±15±10±850?
AsiaChina-Guangzhou University 153 x 3206±100±100±50±1000±1000±1000±26±26±505010/7/2008
AsiaChina-Nanjing University of Technology 143 x 5153±120±120±120±500±500±500±10±10±1050?
AsiaChina-Tongji University, Shanghai 144 x 4256±100±50±50±1000±600±600±40±20±4050?
AsiaChina-Xi'a University of Architecture & Technology2 x 2?????????????
AsiaSingapore-Nanyang Technological University3 x 3101±120n/an/a±650n/an/a±20n/an/a5023/7/2008
AsiaHong Kong-City University of Hong Kong??????????????
AsiaHong Kong-Hong Kong Polytechnic University 163 x 310???????10????
AsiaIndia-Jamia Millia Islamia ,17​ New Delhi5 x 5201±500n/an/a???±20n/an/a100?
AsiaIndia-IIT Guwahati 182.5 x 2.551±500n/an/a???±20n/an/a100?
AsiaIndia-CPRI Bangalore,19​ Karnataka3 x 3106???????????
AsiaIndia-IISc,20​ Bangalore1 x 10.56±220±220±100±570±570±570±30±30±205023/7/2008
AsiaIndia-SERC,19​ Chennai (1 de 3), Tamil Nadu4 x 4303???????????
AsiaIndia-SERC,19​ Chennai (2 de 3), Tamil Nadu2 x 253???????????
AsiaIndia-SERC,21​ Chennai (3 de 3), Tamil Nadu3 x 3106???????????
AsiaIndia-Indira Gandhi Centre for Atomic Research (IGCAR), Chennai, Tamil Nadu3 x 3106±100±100±100300300?±14.715±14.7159.81100?
AsiaIndia-IIT Roorkee1922​ Uttarakhand3.5 x 3.5202?n/a??n/a??n/a???
AsiaIndia-IIT Kanpur,23​ Uttar Pradesh1.2 x 1.841±75n/an/a±1500n/an/a±50n/an/a5025/6/2009
AsiaIndia-Bengal Engineering and Science University, Shibpur,24​ West Bengal1.5 x 1.5?1?n/an/a?n/an/a?n/an/a?19/11/2009
AsiaIran-International Institute of Earthquake Engineering ans Seismology (IIEES)1.4 x 1.221±35n/an/a?n/an/a±40n/an/a??
AsiaIran-Iran University of Science & Technology (IUST)2 x 0.551±60n/an/a?n/an/a±6.5n/an/a??
AsiaIran-Sharif University of Technology (SUT))4 x 4303±125±200?±500±800?±50±40?507/19/2011
AsiaJapón-Aichi Institute of Technology11 x 61361±150??±1000??±10??50?
AsiaJapón-Building Research Institute3 x 4203???????????
AsiaJapón-Central Research Institute of Electric Power Industry 255 x 5601±500n/an/a±1500n/an/a±10n/an/a3012/3/2008
AsiaJapón-NIED ‘E-Defence’ Laboratory, Miki City 2620 x 1512006±1000±1000±500±2000±2000±700±9±9±15503/3/2008
AsiaJapón-Fujita Corporation4 x 4251±500n/an/a±1500n/an/a±10n/an/a50?
AsiaJapón-Hazama Corp Ltd.6 x 4803±300±150±100±1150??±20±3±250?
AsiaJapón-Hitachi Engineering Corp4 x 4201±150??±750??±20??30?
AsiaJapón-Ishikawajima Harima Heavy Ind Corp.4.5 x 4.5356±100±100±67±750±750±500±15±15±1050?
AsiaJapón-JDC Corp.?206±300??±1000??±10??50?
AsiaJapón-Kawasaki Heavy Industries Corp.?303±75??±400??±10??50?
AsiaJapón-Kajima Corp. Ltd. (1 de 2) 275 x 5506±200±200±100±1000±1000±500±20±20±20603/3/2008
AsiaJapón-Kajima Corp. Ltd. (2 de 2)4 x 4202±150n/a±75±1140n/a±4450±20n/a±1050?
AsiaJapón-Kumagai-Gumi Corp Ltd5 x 5646±80±260±50±600±1500±500±30±10±1070?
AsiaJapón-Kyoto University5 x 3146±300??±1500??±10??50?
AsiaJapón-Kyoto University Disaster Prevention Research Centre 283.5 diameter?6???????????
AsiaJapón-Ministry of Construction6 x 81002±75n/a?±600n/a?±7n/a?30?
AsiaJapón-Mitsubishi Electric Corp.?402±100??±700??±25??30?
AsiaJapón-Mitsubishi Heavy Industries Corp.?1003±50??±1500??±20??50?
AsiaJapón-National Research Institute of Agriculture Engineering6 x 4453±150??±750??±10??40?
AsiaJapón-NIED (Nat. Inst. for Disaster Prevention) (1 de 2)6 x 611003±1000??±2000??±10??15?
AsiaJapón-NIED (Nat. Inst. for Disaster Prevention) (2 de 2)12 x 125001±220??±900??±10??50?
AsiaJapón-Nishimatsu Construction Corp5.5 x 5.5656±500??±1500??±20??50?
AsiaJapón-Nuclear Power Engineering Corporation15 x 159082±200n/a±100±750n/a±375±18n/a±930?
AsiaJapón-NYK Corporation2.6 x 2.6206±200??±600??±20??80?
AsiaJapón-Obayashi-Gumi Corporation5 x 5463±600??±2000??±30??50?
AsiaJapón-Okumura Corp.?606±125??±1000??±30??70?
AsiaJapón-Penta-Ocean Construction Co. Ltd. (1 de 2)?606±300??±1000??±5??70?
AsiaJapón-Penta-Ocean Construction Co. Ltd. (2 de 2)?606±200??±750??±10??70?
AsiaJapón-Port and Airport Research Institute3.4 x 3.4552±200n/a±100±750±500n/a±8±15n/a50?
AsiaJapón-Public Works Research Institute (PWRI) 298 x 83006±600±600±300±2000±2000±1000±20±20±105010/5/2008
AsiaJapón-Sanryo Heavy Industries Corporation6 x 690.73???????????
AsiaJapón-Shimizu Corporation4 x 4203±200??±1000??±10??50?
AsiaJapón-Taisei Corp Ltd4 x 4202±200??±450??±10??50?
AsiaJapón-Tobishima Corp Ltd4 x 4202±75?????±15??30?
AsiaJapón-Tobishima Corp Ltd?206±200??±800??±10??30?
AsiaJapón-Tokyu Const. Corp.4 x 4306±500±200±100±1500±1000?±10??30?
AsiaJapón-Toshiba Electric Co.5 x 5202±750n/a±380±400n/a±250±10n/a±730?
AsiaCorea del Sur-Hyundai Institute of Construction Technology Development (1 de 2) 302 x 252±75±75n/a±500±500n/a±10±10n/a?5/2/2009
AsiaCorea del Sur-Hyundai Institute of Construction Technology Development (2 de 2)5 x 3301±100n/an/a±500n/an/a±10n/an/a?5/2/2009
AsiaCorea del Sur-Korea Institute of Machinery and Metals, Changwon4 x 4306±200±200±134±750±750±500±15±15±1050?
AsiaCorea del Sur-Pusan National University (1 de 3) 315 x 53002±300±200n/a±1000±1000n/a±20±20n/a6024/7/2008
AsiaCorea del Sur-Pusan National University (2 de 3) 315 x 56002±300±200n/a±1000±1000n/a±30±30n/a6024/7/2008
AsiaCorea del Sur-Pusan National University (3 de 3) 314 x 43006±300±200±150±1500±1500±1000±20±20±406024/7/2008
AsiaMalesia-Sabah University1.5 x 1.5?????????????
AsiaPakistan-Earthquake Engineering Center, University of Engineering & Technology Peshawar 326.0 x 6.0606±300±300±300±1100±1100±1100±14.7±14.7±14.750
AsiaTaiwan-National Center for Research in Earthquake Engineering 335 x 5506±250±100±100±1000±600±500±10±30±105012/3/2008
EuropaFrancia-Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), AZALEE (1 of 3) 346 x 61006±125±125±100±700±700±700±10±10±255027/01/2011
EuropaFrancia-Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), VESUVE (2 of 3) 344 x 3201±125n/an/a±1000n/an/a±10n/an/a5027/01/2011
EuropaFrancia-Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), TOURNESOL (3 of 3) 342 x 2103±125n/a±100±2000n/a±1300±10n/a105027/01/2011
EuropaFrancia-FCBA Institut technologique,35​ Bordeaux6 x 6101±125n/an/a±800n/an/a±20n/an/a5002/2011
EuropaGrecia-Aristotle University of Thessaloniki1.2 x 1.2152±50n/a±50?n/a??n/a?30?
EuropaGrecia-National Technical University of Athens 364 x 4106±100±100±100±1000±1000±1000±20±20±4010012/3/2008
EuropaItalia-Ansaldo Nucleare, Génova 373.5 x 3.563±70??±860?????60?
EuropaItalia-Dipartimento di Strutture per l'Ingegneria e l'Architettura, Universidad de Nápoles "Federico II" 384 x 4202±250±250n/a±1000±1000n/a1010n/a50-
EuropaItalia-ENEA (Casaccia R. C.) - System 1 39​ (1 of 2)4 x 4306±125±125±125±500±500±500±30±30±305013/6/2015
EuropaItalia-ENEA (Casaccia R. C.) - System 2 39​ (2 of 2)2 x 256±150±150±150±1000±1000±1000±50±50±5010013/6/2015
EuropaItalia-CESI S.p.A., Static & Dynamic Testing Laboratories, Seriate (BG)4 x 4306±100±100±100±440±440±440±50±50?12013/6/2015
EuropaItalia-European Centre for Training & Research in Earthquake Engineering (EUCENTRE) 405.6 x 71401±500--±2200--59--50-
EuropaItalia-European Centre for Training & Research in Earthquake Engineering (EUCENTRE) 40​ - Bearing Testing System1.6 x 4.45000 (vertical load)5±500±265140±2200±600±25018--20-
EuropaItalia-European Centre for Training & Research in Earthquake Engineering (EUCENTRE) 40​ - Damper Testing System1.5 x 2501±250--±1180--10--20-
EuropaMacedonia-Institute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology (IZIIS), University of SS. Cyril and Methodius in Skopje (1 de 2) 415 x 5405n/a±125±60n/a±1000±500n/a±30±158020/9/2011
EuropaMacedonia-Institute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology (IZIIS), University of SS. Cyril and Methodius in Skopje (2 de 2) 411.4 x 2.581±100n/an/a?n/an/a±20n/an/a807/7/2008
EuropaHolanda-European Space Agency (ESA) ESTEC Test Centre, Noordwijk5.5 x 5.522.56±70±70±70±800±800±800±50±50±502-10023/7/2008
EuropaPortugal-Laboratorio Nacional de Engenharia Civil (LNEC), Lisboa5.6 x 5.6403±175±175±175±200±200±200±18±11±620?
EuropaRusia-Hydroproject Research Institute5 x 5503±70±70±40±600??±20±20?40?
EuropaEspaña-CEDEX, Madrid 42433 x 3106±100±100±50???±10±10±206013/6/2015
EuropaTurquía-Bogazici University, Istanbul (1 de 2) 443 x 3101±120n/an/a±650n/an/a±20n/an/a503/3/2008
EuropaTurquía-Bogazici University, Istanbul (2 de 2) 440.7 x 0.70.13±120±120±120±1200±1200±1200±100±100±100403/3/2008
EuropaTurquía-Middle East Technical University, Ankara 452 x 1?????????????
EuropaReino Unido-University of Bristol (EERC) 463 x 3176±150±150±150±1100±1100±1100±60±60±6010029/2/2008
NorteaméricaCanadaOntarioRoyal Military College of Canada,47​ Kingston2.7 x 2.751???????????
NorteaméricaCanadáBritish ColumbiaUniversity of British Columbia (EERF Lab), Vancouver4 x 4306???????????
NorteaméricaCanadáQuébecUniversity of Sherbrooke? x ??????????????
NorteaméricaMéxicoMéxico D.F.Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Ciudad del México 484 x 4205±150±150±75±1100±1100±450±10±10±106010/9/2008
NorteaméricaUSAColoradoANCO Engineers, Inc Boulder, Colorado 493 x 3103±200±200±200±2000±2000±2000±30±30±304016/10/2012
NorteaméricaUSAAlabamaNASA3 x 4.516±2440??±100???????
NorteaméricaUSAOhioNASA Mechanical Vibration Facility (MVF), Glenn's Space Power Facility,50​ Sandusky6.7 diámetro346±15±15?±338±338????15023/6/2015
NorteaméricaUSAAlabamaWyle Laboratories (1 de 3) 516.1 x 5.5272±152??±890??±60??10016/10/2012
NorteaméricaUSAAlabamaWyle Laboratories (2 de 3) 512.7 x 2.74.53±250±250±250±1120±1120±1120±45±45±4510016/10/2012
NorteaméricaUSAAlabamaWyle Laboratories (3 de 3) 512.4 x 2.44.52±305n/a±228±1168n/a±838±70n/a±807016/10/2012
NorteaméricaUSANorth CarolinaDuke University 521.2 x 1.251±75n/an/a±500n/an/a±50n/an/a6015/4/2008
NorteaméricaUSACaliforniaUniversity of California at Berkeley 536.1 x 6.1456±127±127±51±762±762±254±15±15±202030/4/2008
NorteaméricaUSACaliforniaCalifornia State University, Fresno 542.4 x 2.0?1±125n/an/a?n/an/a?n/an/a?19/11/2009
NorteaméricaUSACaliforniaUniversity of California at San Diego 5512.2 x 7.620001±750n/an/a±1800n/an/a±10n/an/a207/7/2008
NorteaméricaUSAConnecticutUniversity of Connecticut 561.5 x 1.511±150n/an/a?n/an/a±20n/an/a508/5/2008
NorteaméricaUSAIllinoisUniversity of Illinois at Urbana / Champaign3.7 x 3.751±50??±381??±30??50?
NorteaméricaUSANew YorkUniversity at Buffalo (State University of New York) (1-2 de 3) 573.6 x 3.6506±150±150±75±1250±1250±500±12±12±1210012/3/2008
NorteaméricaUSANew YorkUniversity at Buffalo (State University of New York) (3 de 3) 573.7 x 3.7505±150n/a±75±762n/a±500±12n/a±235012/3/2008
NorteaméricaUSANew YorkRensselaer Polytechnic Institute581.7 x 2.651±130n/an/a±270n/an/a±20n/an/a508/5/2008
NorteaméricaUSANevadaUniversity of Nevada at Reno (3 aparatos) 594.3 x 4.5452±300±300n/a±1270±1270n/a±20±20n/a508/2/2010
NorteaméricaUSANevadaUniversity of Nevada at Reno 602.75 x 2.75506±75±300±100???±20±40±105013/3/2008
NorteaméricaUSANevadaDynamic Certification Laboratories 612.0 diameter4.56±140±120±150±1000±1000±1200±98±98±10810017/7/2012
NorteaméricaUSATexasRice University 620.465m²71±75n/an/a±1400n/an/a±20n/an/a508/5/2008
NorteaméricaUSAIlliniosCivil Engineering Research Lab U.S. Army, Champaign3.6 x 3.6453±300??±1300?????250?
NorteaméricaUSAVirginiaThe George Washington University - Virginia Campus 633 x 3?6???????????
OceaniaAustraliaVictoriaUniversity of Melbourne2 x 23????????????
OceaniaAustraliaNew South WalesUniversity of Technology, Sydney3 x 3101?????????5015/12/2009
Nota: esta lista se limita a las mesas vibratorias de tamaño mayor de 2 m x 2 m o con capacidad mayor que 4 t (mesas para pruebas sísmicas).

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