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UNIVERSIDAD DEL NORTE
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
MECÁNICA
IME 7220 02 DISEÑO MECÁNICO
Ing. Alejandro Pacheco Sanjuán

Análisis de cargas

Evaluación de cargas
El paso siguiente a la fase de diseño conceptual en el
proceso de diseño es la determinación de las cargas a las
cuales estará sometido o un cuerpo o sistema de cuerpos
interconectados. Un correcto estimado de la distribución ymagnitud de las cargas permitirá una adecuada selección
de materiales y dimensiones para satisfacer los
requerimientos de diseño.

Evaluación de cargas
Concepto de CARGA
Agente externo que puede cambiar el estado de
movimiento o reposo de un sistema o cuerpo. Las
cargas aplicadas pueden afectar el momentum
lineal o el momentum angular de un cuerpo así
como también la distribución defuerzas internas
(esfuerzos) o producir cambios reversibles o
permanentes en su geometría (deformaciones).

Tipos de cargas
clasificadas por
localización y modo de
aplicación
(a) Normal, tensión
(b) Normal, compresión
(c) Cortante
(d) Flexión
(e) Torsión
(f) Combinada

Tipos de cargas según su origen
Las cargas según su origen pueden ser:
•Activas o reactivas (contacto).
•Cargasa distancia. Fuerzas de atracción gravitacional,
eléctricas o electromagnéticas.
•Cargas Inerciales. Que aparecen cuando se desea cambiar el estado
de movimiento de un sistema
•Cargas Inducidas por agentes Térmicos
•Cargas generadas por acción de fluidos

Tipos de cargas según su severidad
La severidad de una carga está determinada principalmente por:
• Su Magnitud
• Su comportamientoen el tiempo
A magnitudes iguales según su comportamiento en el tiempo pueden ser en orden
ascendente de severidad:
Estáticas (dC/dt)≅ Cte y pequeña
Dinámicas: Varían más rápido que el primer periodo fundamental de un cuerpo o
estructura
Cíclicas. Se repiten con una frecuencia determinada
De impacto. Las más severas (cargas impulsivas)

Clases de cargas

Clase I: Elementosestacionarios cargas constantes

Prensa industrial

Clase II: Elementos estacionarios cargas que varían en el tiempo

El proyecto -Sheikh Zayed Bridge en Abu Dhabi

Clase II: Elementos móviles - cargas
constantes

Aspas de una podadora de césped

Clase IV*: Elementos móviles cargas constantes

Elevador hidráulico
Movimiento cuasi - estático

Clase IV: Elementos móviles cargas que varíanen el tiempo

Motor de combustión interna

Tipos de apoyo y conexiones

Tipos de apoyo y de reacciones (2D)

Tipos de apoyo y de reacciones (2D). Contd.

• Reactions equivalent to a
force of unknown direction
and magnitude.

• Reactions equivalent to a
force of unknown
direction and magnitude
and a couple.of unknown
magnitude

Tipos de apoyo y de reacciones (3D)

Tiposde apoyo y de reacciones (3D). Contd.

Diagrama de cuerpo libre (DCL)
Un diagrama de cuerpo libre es una representación grafica de la
forma y dimensiones de un cuerpo o estructura que muestra la
distribución de fuerzas y momentos externos que actúan sobre el.
Un diagrama de cuerpo libre debe contener:
Las dimensiones y orientaciones de los elementos o partes del sistema
además de laubicación de los centros de masa de cada uno de ellos
si es necesario.
Una representación clara de las fuerzas y momentos externos
que actúan sobre el cuerpo o sistema; esta representación debe incluir
magnitudes, direcciones y sentidos de cada una de las fuerzas y momentos.
Fuerzas y momentos de interconexión en el caso que se divida un
sistema complejo en partes, recordando aplicar la ley deacción – reacción
en la asignación de los sentidos (tercera ley de Newton).
Para el caso dinámico las fuerzas inerciales deben ser calculadas previamente
antes de proceder al análisis de cargas.

Diagrama de cuerpo libre (DCL)
Utilidad
El DCL simplifica el análisis de fuerzas porque proporciona un
lugar para almacenar una idea mientras se procede con la
siguiente.
El DCL proporciona un...