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Nuevos Enfoques en el Diseño Optimizado de Juntas
Atornilladas y Soldadas
MSc.Ing. Edwin Peña
Febrero, 2.004
*Juntas Desmontables: Tornillos, pernos.
*Juntas Permanentes: Soldadas, pegadas.
*Juntas Desmontables Atornilladas.Principios de Diseño:*Tipo de carga a soportar*Requerimientos de hermeticidad*Materiales a unir*Vida útil esperada*Criticidad de la junta
Tipo de carga*Estática Ductilidad del material.*DinámicaNúmero de ciclos de carga, magnitud de la carga (min y máx.)
Tipo de carga según su efecto:*Flexión*Tracción (compresión)*Corte (puro o por torsión)
Requerimiento de hermeticidad:*A presión externa*A presión interna*Fluido a contener*Empaquetadura: Características físicas y químicas.*Apriete de estanqueidad
Comparacion de torques
0.0050.00
100.00150.00200.00
1 2 3 4 5 6 7
Diámetros en pulg
Torq
ue e
n Lb
f-P
ie
Diametro
TSAE
Tapli
Tperm
Materiales a unir*Creación de celdas galvánicas*Rigidez de la junta*Resistencia física y química*Espesores*Holguras geométricas
Vida útil esperada*Criterio de uso*Intensidad de trabajo*Mantenibilidad*Reemplazo*Costo
Criticidad de la junta*Factor de seguridad*Confiabilidad funcional*Factores adversos*Intesificadores de esfuerzo
Otros factores que afectan:*Condición de las superficies*Pérdida de apriete*Corrosión *Desalineación*Condición geométriica de orificio*Uniformidad de la carga
Intensificadores
*Ubicación*Magnitud*Clasificación
15% bajo la cabeza, 20% en el extremo libre de la rosca, y 65% en los hilos de la rosca en la cara de la tuerca
Ubicación de las fallas:
Intensificadores
*Ubicación*Magnitud*Clasificación
Clasificación:*Intensificadores Estáticos
Kt= Esfuerzo MáximoEsfuerzo Nominal
Clasificación:*Intensificadores Dinámicos
Kf= Esf. Máx. Prob. con muescaEsfuerzo Prob. Libre muesca
Valores convencionales de Kt*Hétenyi3,5 a 3,8*Rostcher2 a 2,3*Peterson3,85 a 4
Valores determinados en UC
Valores convencionales de KfGrad
oSAE
GradoMÉTRICO
ROSCA POR LAMINADO
ROSCA CORTADA
ENTALLE
0 a 2 3,6 a 5,8 2,2 2,8 2,1
4 a 8 6,6 a 10,9 3,0 3,8 2,3
Valores determinados en UC
0
1
2
3
4
5
6
7
0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55
Diámetros (in)
Fac
tore
s d
e co
nce
ntr
ació
n
Kt
Kf teóricos
Kf experimentales
*Juntas Permanentes Soldadas.Principios de Diseño:*Tipo de carga a soportar*Tipo de soldadura*Materiales a unir*Vida útil esperada*Tipo de junta*Criticidad de la junta
Tipo de carga*Estática Ductilidad del material.*DinámicaNúmero de ciclos de carga, magnitud de la carga (min y máx.)
Tipo de carga según su efecto:*Flexión*Tracción (compresión)*Corte (puro o por torsión)
Materiales a unir*Creación de celdas galvánicas*Rigidez de la junta*Resistencia física y química*Espesores*Altura del cordón
Vida útil esperada*Criterio de uso*Intensidad de trabajo*Mantenibilidad*Reemplazo*Costo
Criticidad de la junta*Factor de seguridad*Confiabilidad funcional*Factores adversos*Intesificadores de esfuerzo
Intensificadores
*Ubicación*Magnitud*Clasificación
Clasificación:*Intensificadores Estáticos
Kt= Esfuerzo MáximoEsfuerzo Nominal
Clasificación:*Intensificadores Dinámicos
Kf= Esf. Máx. Prob. con muescaEsfuerzo Prob. Libre muesca
Valores convencionales de Kt:Peterson: entre 2,7 y 3,4
Sorem: entre 3 y 4
Ransom:3,3 y 3,8
Valores obtenidos en UC de Kt
Kt Vs Altura de Cordon
02468
h
0.12
50.
250.
310.
380.
440.
500.
56
Altura de Cordon en Pulg
Kt Kt
