20 y 21 de agosto de 2015 INTEGRADORA

“2015 - Año del Bicentenario del Congreso de los Pueblos Libres”
Ministerio de Educación
Instituto Nacional de Educación Tecnológica
Olimpíada Nacional de Electromecánica 2015
Instancia jurisdiccional escolar
Fecha: 20 y 21 de agosto de 2015
INTEGRADORA
Estimados participantes:
Como futuros Técnicos Mecánicos Electricista están conformando un equipo de trabajo. Entre todos tienen
que realizar las actividades que les presentamos.
Trabajen con tranquilidad y alegría. Esto es muy importante para que alcancen los objetivos que se han
propuesto. ¡Éxitos!
ACTIVIDAD 1
A tres alumnos del último año de una Escuela Técnica, Agustín, Sergio y Cecilia, se les otorgó la pasantía en
los talleres de reparación y mantenimiento de “Trenes Argentinos”.
Dichas pasantías la llevan a cabo en el sector de “Materiales de Tracción”.
La primera actividad que les tocó desarrollar, consistió en evaluar la rotura y construcción de un nuevo eje
que accionaba el ventilador de refrigeración de un motor dispuesto en una locomotora.
Para la evaluación de la rotura se realizaron diferentes ensayos y cálculos, para los cuales debieron utilizar
sus conocimientos sobre materiales y ensayos y mecanismos de tracción.
Antes de realizar el trabajo el instructor del sector “Materiales de Tracción” quiere saber con qué saberes
llegan ustedes a la empresa y es por ello que les plantea una actividad, que se la proponemos hoy para que
ustedes también la realicen.
1.1. Los diagramas de flujo son una de las herramientas más utilizadas por los técnicos electromecánicos
para entender cómo se elabora un producto desde la materia prima hasta su producto final.
En este sentido les solicitamos realizar un diagrama general de la fusión primaria del hierro que integra a
la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso productivo.
1.2. Para la producción del acero son necesarios cuatro elementos fundamentales. Para ello la industria
cuenta con altos hornos que deben procesar estos elementos para la obtención primaria del arrabio.
a)
b)
c)
d)
¿Cuáles son esos cuatro elementos y qué características tienen?
¿Qué es el arrabio?
Realicen un esquema general de un alto horno.
¿Cómo operan los hornos de arco eléctrico, los hornos de inducción y los hornos de aire o crisol?
1.3. Los diferentes tipos de acero se agrupan en cinco clases principales: aceros al carbono, aceros
aleados, aceros de baja aleación ultra resistente, aceros inoxidables.
Olimpiada Nacional de Electromecánica 2015 / Integradora / Instancia jurisdiccional-escolar / 1
“2015 - Año del Bicentenario del Congreso de los Pueblos Libres”
Ministerio de Educación
Instituto Nacional de Educación Tecnológica
a) ¿Cómo se componen cada uno de estos aceros? ¿Cuáles son sus aplicaciones a manera de
ejemplos?
b) Según las Normas SAE, ¿cómo se clasifican los aceros al carbono y qué características tienen?
1.4. A la vista del diagrama de equilibrio de fases simplificado de la aleación hierro – carbono:
a) indiquen los nombres en cada una de las zonas A, B (eutectoide), C, D;
b) indiquen qué parte del diagrama corresponde a los aceros y qué parte a las fundiciones;
c) determinen la proporción de cada uno de los constituyentes de una aleación con un 4,3 % de
carbono a 900 °C.
1.5. En el proceso de fabricación, ¿qué características tiene el conformado por moldeo y cuáles por
forjado?
1.6. El acero es un material muy utilizado en nuestros días. El acero obtenido puede luego conformarse de
diversas maneras. Expliquen los procesos para fabricar láminas de acero.
2.1. Un árbol, de acero, debe de transmitir 120 CV a 600 rpm desde la polea A a la B. La tensión de corte
2
admisible para el material del árbol es adm = 4 200 N/cm y la tensión normal admisible es adm=728
2
kp/cm . Calcular el diámetro del árbol.
Se conocen los siguientes datos: F=2·F’, Q=2·Q’, rA=15 cm, rB=22 cm (radios de las poleas).
Olimpiada Nacional de Electromecánica 2015 / Integradora / Instancia jurisdiccional-escolar / 2
“2015 - Año del Bicentenario del Congreso de los Pueblos Libres”
Ministerio de Educación
Instituto Nacional de Educación Tecnológica
2.2. Las correas trapezoidales o correas en “V” trabajan a partir del contacto que se establecen entre los
flancos laterales de la correa y las paredes del canal de las poleas.
Utilizando correas en “V” para transmitir una potencia de 3½ CV desde la polea motora de diámetro 180 mm
y velocidad de giro 400 r.p.m. a la polea conducida de 600 mm de diámetro, siendo la distancia entre ejes de
800 mm, y teniendo en cuenta que en el laboratorio de ensayos a la tracción se determinó el coeficiente de
2
2
trabajo o de transmisión KZ = 0.20 kg/ mm para una velocidad v < 10 m/s y KZ = 0.15 kg/ mm para una
velocidad v:
10 m/s < v < 25 m/s, realizar un cálculo completo de la transmisión, determinando:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
si es admisible la distancia entre árboles ubicándose entre los valores mínimos y máximos permitidos;
los ángulos abrazados por las poleas. (marcarlos en el diagrama);
el largo de la correa;
la velocidad de la correa;
la fuerza tangencial;
la fuerza tangencial corregida;
el número de correas necesarias;
el ancho de las poleas;
los diámetros exteriores de las poleas;
el espesor de llanta;
la profundidad del canal;
el ancho máximo de garganta.
Olimpiada Nacional de Electromecánica 2015 / Integradora / Instancia jurisdiccional-escolar / 3
“2015 - Año del Bicentenario del Congreso de los Pueblos Libres”
Ministerio de Educación
Instituto Nacional de Educación Tecnológica
d
d
D2
D1
l
g
h
a
d
b
c
De
e
D (efectivo)
TABLA I – Ángulo de adherencia
Ángulo de
Factor
C1
Ángulo de
Factor
C1
180°
1.10
130°
0.88
170°
1.07
120°
0.81
160°
1.03
110°
0.74
150°
0.99
90°
0.66
140°
0.94
80°
0.58
Olimpiada Nacional de Electromecánica 2015 / Integradora / Instancia jurisdiccional-escolar / 4
“2015 - Año del Bicentenario del Congreso de los Pueblos Libres”
Ministerio de Educación
Instituto Nacional de Educación Tecnológica
TABLA II – Clase de carga
Accionamiento
Factor C2
CARGA
Motor
eléctrico
Motor a
combustión
Ventiladores (cargas constantes)
1.2
1.5
Máquinas textiles, balancines
(cargas variables)
1.3
1.6
Laminadoras, compresores, guinches
1.5
1.8
TABLA III – Dimensiones de las poleas
D
Diámetro Polea
Tipo A
hasta 100 mm
Tipo B
hasta 130 mm
Tipo C
hasta 175 mm
Tipo D
hasta 300 mm
Tipo E
hasta 400 mm
a
b
c
d
e
f
g
h
12.7
7.9
17.5
4.0
8.8
4.8
9.6
15.1
15.9
10.3
22.2
5.2
10.7
6.4
11.1
16.2
22.2
14.3
28.6
7.2
13.5
7.9
15.1
25.4
31.8
16.7
34.9
8.4
17.1
9.6
20.7
35.7
38.1
22.2
41.3
11.1
20.7
9.6
25.4
42.9
ACTIVIDAD
Seguramente, ustedes de la misma manera que Agustín, Sergio y Cecilia resolvieron muy bien la
actividad anterior.
Cuando los chicos desarmaron el eje se encontraron que los bujes y las poleas sufrieron deformaciones
y roturas que obligaron a su reemplazo. Entonces aprovecharon la oportunidad para incorporar un
equipo generador eléctrico auxiliar, como así también un sistema complementario de refrigeración para
el acondicionamiento de la cabina del conductor del tren. Por ello debieron aplicar sus conocimientos
sobre resistencia de materiales, termodinámica, máquinas y equipos eléctricos y seguridad e higiene.
Por ello realizaron la siguiente actividad que se la proponemos a ustedes.
3.1. Un ensayo de tracción de un material polimérico determina una curva experimental de fuerza en
función del incremento de longitud.
Olimpiada Nacional de Electromecánica 2015 / Integradora / Instancia jurisdiccional-escolar / 5
“2015 - Año del Bicentenario del Congreso de los Pueblos Libres”
Fuerza (N)
Ministerio de Educación
Instituto Nacional de Educación Tecnológica
Incremento de longitud (mm)
Datos del Ensayo

Dimensiones de la probeta:
Ancho: 12.61 mm
Espesor: 3.47 mm
Longitud inicial: 50 mm
Longitud final luego de la rotura: 97mm
Fuerza máxima alcanzada en el ensayo: 1290 N
Con los datos del ensayo encuentren los siguientes valores:
a) módulo de elasticidad de Young (Pa), Al 0.1;
b) resistencia a la tracción (MPa);
c) % alargamiento a la rotura .
4.1. Un gas ideal en el que Cv = n.R5/2 es trasladado del punto "a" al punto "b" siguiendo los caminos
acb, adb y ab, la presión y el volumen finales son P2 = 2P1 y V2 = 2V1.
Con estos datos y analizando la gráfica, les solicitamos:
a) calcular el calor suministrado al gas, en función de n, R y T1 en cada proceso;
b) determinar, cuál es la capacidad calorífica en función de R para el proceso ab.
Olimpiada Nacional de Electromecánica 2015 / Integradora / Instancia jurisdiccional-escolar / 6
“2015 - Año del Bicentenario del Congreso de los Pueblos Libres”
Ministerio de Educación
Instituto Nacional de Educación Tecnológica
4.2. Una máquina térmica trabaja con 3 moles de un gas monoatómico, describiendo el ciclo reversible
ABCD de la figura. Sabiendo que VC = 2 VB:
a) calculen el valor de las variables termodinámicas desconocidas en cada vértice;
b) deduzcan las expresiones del trabajo en cada etapa del ciclo;
c) calculen de forma directa en cada etapa del ciclo (siempre que sea posible) el trabajo, el calor y la
variación de energía interna;
d) encuentren el rendimiento del ciclo.
Datos
R = 0,082 atm l/mol K = 8,314 J/mol K;
5
1cal = 4,186 J; 1atm = 1,013 10 Pa, Cv = 3R/2
Las máquinas eléctricas comprenden todos los mecanismos capaces en conjunto de generar o
transformar la energía eléctrica. Son verdaderamente convertidores electromagnéticos.
Se les pide realicen la siguiente actividad:
a. clasifiquen las máquinas eléctricas rotativas a través de un cuadro de comparación, según el tipo
de corriente que utiliza (CC o CA);
b. ¿cuáles aspectos se deberán tener en cuenta a la hora de seleccionar un motor de corriente
continua?
Olimpiada Nacional de Electromecánica 2015 / Integradora / Instancia jurisdiccional-escolar / 7
“2015 - Año del Bicentenario del Congreso de los Pueblos Libres”
Ministerio de Educación
Instituto Nacional de Educación Tecnológica
c. toda máquina eléctrica rotativa consta de los siguientes elementos básicos:
• Inductor. • Inducido. • Escobillas. • Culata o carcasa. • Entrehierro. • Cojinetes.
• Describan cada una de estas partes.
d. ¿cuáles son las características más importantes de los distintos tipos de arranque de los motores
asincrónicos trifásicos?
e. El siguiente dibujo de despiece presentado corresponde a un alternador:
Despiece de un alternador
2
1
3
5
4
6
9
7
8
Identifiquen las partes básicas numeradas y describan la función de cada una.
5. 1. Para el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo, desarrollo y protección ambiental no
son conceptos antagónicos. Se trata más bien, de conceptos complementarios vinculados donde la
preservación del medio ambiente, implica también el uso racional de los recursos naturales de forma tal
de no comprometer su disponibilidad para las futuras generaciones:
a)
b)
c)
d)
definan qué se entiende por residuos;
¿cómo se clasifican los residuos?
según el lugar de origen de los residuos, se encuentran los generados en Industrias. Ejemplifiquen
Completen en el recuadro de cada rotulado su identificación:
5.2. La Ley Nacional de Higiene y Seguridad Industrial 19.587 prevé en uno de sus artículos que las
partes de las máquinas y herramientas en las que existan riesgos mecánicos y donde el trabajador no
realice acciones operativas, deberá disponer de protecciones eficaces para prevención de accidentes.
¿A qué tipo de protecciones se refiere y cuáles son los requisitos que deben cumplimentar?
Olimpiada Nacional de Electromecánica 2015 / Integradora / Instancia jurisdiccional-escolar / 8