SELECCION DE UN MATERIAL PARA UN EJE DE MOTOR ELÉCTRICO

SELECCIÓN DEL MATERIAL PARA UN EJE DE MOTOR ELÉCTRICO Y COMPARACIÓN CON
EL MATERIAL REAL

PAULA ANDREA CORTÉS ARIAS
ROBERTO ANDRES JARAMILLO CORTÉS
KENNY DANIEL MEJÍA GAVIRIA
CRISTIAN RUIZ CAÑAS

DOCENTE
JUAN MANUEL MEZA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLIN
NOVIEMBRE 9 DE 2011

INTRODUCCIÓN
La selección de los materiales de los cuales están hechos los elementosmecánicos
debe estar debidamente justificada de acuerdo a las diferentes técnicas y teorías que
se tienen al alcance ingenieril. Esta selección no es caprichosa ni al azar, ya que
siempre deben tenerse en consideración un sin número de variables que afectan en
mayor o menor medida el funcionamiento del material durante las condiciones
nominales de operación. En este punto las variables deben llevarsea un equilibrio que
permita el mejor funcionamiento posible del conjunto diseñado; Sin pretender
maximizar todas las variables debido a la dificultad de acoplar los mejores valores de
cada una.
Luego de un análisis detallado de todo lo concerniente al funcionamiento y entorno de
un determinado diseño se procede a su fabricación seleccionando en primera instancia
el tipo de material. Estaselección no sólo debe estar basada en las condiciones de
operación, sino también en otro tipo de variables tales como costo y proceso de
fabricación. Involucrando estas nuevas variables debe hacerse un balance adecuado
para escoger un material que cumpla con las especificaciones de servicio, a un costo
razonable, y que pueda ser manufacturado mediante el proceso elegido o mediante
alguno delos disponibles en el medio de trabajo.
En particular el análisis que se presenta en este informe muestra el proceso lógico de
selección del material para un eje de motor eléctrico, a partir de la geometría y ciertas
condiciones supuestas de operación. En este sentido se hace necesario un estudio de
análisis de falla por fatiga partiendo de un previo análisis de esfuerzos, listando
posiblesmateriales tentativos. Con esto y la elección de condiciones detalladas de
trabajo se especifican en forma detallada se escoge un material que cumple con la
totalidad de exigencias para el diseño. Un importante aspecto de este análisis es el
estudio del comportamiento a cargas por fatiga de algunos materiales, debido a que
dicho comportamiento difiere de manera apreciable al comportamiento de losmismos
bajo condiciones estáticas de operación.
Por último, a partir de pruebas de metalografía y espectrometría se caracteriza el
material real del que está construido el eje y se hace una comparación con el material
escogido. En esta parte se hace necesario tener en cuenta que tratamientos ya sean
térmicos o mecánicos adicionales se le han hecho al eje, con el propósito cumplir lasespecificaciones de funcionamiento. Debido a que el tipo de tratamiento da la
posibilidad de elegir materiales con propiedades mecánicas mucho menores a las
requeridas, aumentándolas en las partes críticas donde los esfuerzos se hacen
considerablemente mayores. Desde lo anterior se puede dar una idea de las
complicaciones y consideraciones que se deben tener en cuenta a la hora de elegir unmaterial para determinada aplicación.
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1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

El desarrollo de este análisis gira en torno al eje de un motor eléctrico de una potencia
de 2 hp marca Siemens, el cual se muestra en la figura 1. Se supone que el eje
trabajará solo en un sentido, para la simplificación del problema evitando tener en
cuenta la inversión de giro que puede ser un factor determinante en otrotipo de
estudio. Por esta razón el desarrollo de este problema sirve como guía para casos
similares, pero siempre se deben verificar que las condiciones de operación coincidan.
A partir de las condiciones de operación que se especificarán más adelante se escogerá
el material más adecuado para la aplicación estudiada. Este estudio se hará de manera
teórica mostrando los cálculos realizados,...