Inicio Docencia Listado de Asignaturas

Imagenes DIM

8BAV9679.jpg

Visitas

Ver contenido por hits : 128868
PDF Imprimir E-mail

Cálculo de Máquinas I y Cálculo de Máquinas II

 Estas asignaturas pretenden dotar a los alumnos de una metodología apropiada que les permita abordar una situación genérica en el diseño de conjuntos o elementos mecánicos.

Cálculo de Máquinas I trata problemas de análisis de máquinas existentes, realizando cálculos y selecciones de distintos elementos, empleando tanto catálogos comerciales como normativas vigentes. Se estudian en detalle diseño de ejes y selección de cojinetes y rodamientos, profundizando también en teorías de lubricación.

Cálculo de Máquinas II trata problemas de síntesis, en los que se diseñan diferentes elementos y uniones para múltiples máquinas y mecanismos. Se estudian en profundidad transmisiones rígidas y deformables, como parte esencial del sistema transmisor de una máquina. Se detallan también conceptos sobre medios de unión, acoplamientos, frenos y embragues.

En ambas asignaturas se presta especial atención al cumplimiento de normativa y al empleo adecuado de coeficientes de seguridad, para optimizar el funcionamiento de los elementos y máquinas diseñados.

 

 

 


Se alcanzan así los niveles de estudio denominados “C” y “D” en Ingeniería de Máquinas, según se expone en la tabla siguiente, con los que los alumnos quedan capacitados para tomar decisiones relacionadas con el cálculo, construcción y ensayo de máquinas y de sus elementos constitutivos. El nivel de evaluación del correcto funcionamiento se alcanza tras cursar asignaturas posteriores como “Vibraciones en Máquinas”, “Ensayo y Mantenimiento de Máquinas” o “Seguridad y Normativa de Máquinas”.

 

 

NIVELES DE ESTUDIO

ELEMENTO / MIEMBRO

CONJUNTO

0) Conocimientos previos

Dibujo industrial

Resistencias pasivas

Teoría general del engrase

Materiales (análisis de deformaciones, tensiones, características y ensayos)

Sistema receptor:

Necesidades

Función

Características

Sistema motriz:

Propiedades

Función

Sectores industriales

Métodos de cálculo

Modelos de comportamiento (mecánicos, químicos, termodinámicos)

A) Cinemático (Diseño Inicial)

Clasificación por pares cinemáticos

Descripción de elementos de máquinas

Análisis de mecanismos

Síntesis de mecanismos

B) Dinámico (Predimensionado)

Predimensionado de elementos

Análisis dinámico:

Regulación

Frenado

Volantes

C) Cálculo y Diseño

Empleo de coeficientes de seguridad

Cálculo, comprobación y selección de elementos

Estudio y diseño de uniones

Regímenes de lubricación y selección de lubricantes

Diseño de conjunto

Fiabilidad del conjunto

Sistema de sustentación:

Carcasa, estanqueidad, bancada

 

Sistema de lubricación y refrigeración

D) Construcción

Tecnologías de fabricación

Acabado superficial

Ajustes y tolerancias

Normalización

Previsión y normas de montaje

Programa de mantenimiento

Ensayos

Reglamentación

E) Correcto Funcionamiento

Vibraciones en servicio

Equilibrado (procedimiento)

Desgaste, corrosión y fatiga

Mantenimiento correctivo, preventivo y predictivo

Equilibrado estático y dinámico

Empleo de aislamientos

Ensayos y verificaciones

Dimensionales

Funcionales

Ruidos y vibracione

Tabla.- Niveles de estudio en Ingeniería de Máquinas.

 


Por razones de una mejor adecuación al proyecto de aplicación práctica EDIMPO, que acompaña a ambas asignaturas (ver abajo), se invirtió el orden de impartición de estas asignaturas, con resultados satisfactorios.

El aprendizaje se estructura en base a los siguientes módulos, que agrupan temas con conceptos afines:



Contenidos de Cálculo de Máquinas II:
Módulo I.- Transmisiones por Engranajes    
     1.    Información general de la asignatura.
     2.    Las Transmisiones Mecánicas. Tipos, características y aplicaciones.
     3.    Transmisiones por Engranajes. Cinemática y Dinámica.
     4.    Diseño y Cálculo de Transmisiones por Engranajes.
     5.    Fabricación de engranajes.
     6.    Lubricación EHD. Lubricación de Engranajes.
Módulo II.- Transmisiones Deformables    
     7.    Transmisiones por Correas.
     8.    Transmisiones por Cadenas.
     9.    Transmisiones por Cables.
     10.    Resortes. Diseño y Cálculo.
Módulo III.- Acoplamientos, Embragues y Frenos    
     11.    Uniones entre Árboles: Acoplamientos y Embragues.
     12.    Embragues y Frenos de Fricción.

Contenidos de Cálculo de Máquinas I:
Módulo I.- Árboles y Uniones de Cubos y Árboles    
     1.    Información general de la asignatura.
     2.    La Resistencia de los elementos mecánicos.
     3.    Ejes y árboles. Diseño, cálculo y selección del material.
     4.    Uniones de árboles y cubos.
     5.    Uniones atornilladas. Transmisiones por husillo.
Módulo II.- Cojinetes    
     6.    Lubricación. Lubricación hidrodinámica.
     7.    Diferentes tipos de cojinetes.
     8.    Cojinetes de película hidrodinámica.
     9.    Rodamientos.
     10.    Rodamientos de contacto angular.
Módulo III.-Mecanismos Planetarios    
     11.    Cinemática y Dinámica de Mecanismos Planetarios.


Experiencias de enseñanza basada en problemas “Problem Based Learning”
Proyecto EDIMPO.- “Enseñanza del Diseño Interactivo de Máquinas por Ordenador”


Dicho proyecto permite al alumno aplicar todos los conocimientos adquiridos en las asignaturas de diseño de máquinas impartidas por la División. Como resultados los alumnos presentan una memoria técnica descriptiva y los correspondientes planos de fabricación de un reductor de velocidad de doble etapa, todo ello complementado con la utilización de dos módulos informáticos: cálculo de elementos de máquinas y dibujo. Este trabajo se lleva a cabo en las asignaturas “Cálculo de Máquinas I” y “Cálculo de Máquinas II”, sirviendo como complemento de aplicación a las explicaciones teóricas de las mismas.

Fruto de un proyecto de colaboración con IBM, se desarrolló una versión inicial denominada EDIMPO v.1. Esta primera versión del programa de cálculo (1989-1994) se empleaba, junto con el programa de diseño en dos dimensiones CADAM, en una estación de trabajo IBM 6150.

Con la llegada del uso masivo de los PCs, se adaptó la versión anterior a un programa de cálculo bajo Windows 3.11, que se usó desde 1994 hasta 1998 junto al programa AUTOCAD, que posibilitaba la creación de librerías de elementos normalizados. La llegada del sistema operativo Windows 95 y sucesivos, junto con la incorporación del programa de diseño Solid Edge en sus diferentes versiones, estuvieron asociadas a la mejora de la interfaz del programa de cálculo, denominada EDIMPO v.2. (1999-2002), al diseño en tres dimensiones y a la creación de bibliotecas de elementos en tres dimensiones.

A partir de 2003 y hasta la actualidad se ha continuado el desarrollo, documentación y mejora de la interfaz de comunicación con el usuario, con una nueva versión EDIMPO v.3., que trabaja en Windows XP. En paralelo, se han creado bibliotecas de un gran número de elementos de máquinas parametrizados. Las figuras siguientes muestran como resultado el plano de conjunto del reductor diseñado por uno de los grupos de trabajo y el diseño final.

 

 

 

La necesidad de impartir estas asignaturas de forma conectada se aprecia no sólo en base a la realización del proyecto de trabajo en equipo mencionado, sino que tiene implicaciones científico-tecnológicas más profundas.

Una de las asignaturas, “Cálculo de Máquinas II”, trata en detalle todos los aspectos relacionados con el SISTEMA TRANSMISOR de una máquina, aportando los conceptos fundamentales para diseñar, calcular y proyectar los elementos fundamentales de dicho sistema, tal como asignaturas de otros departamentos como Máquinas Térmicas aportan los conceptos necesarios para proyectos en relación al sistema motor de una máquina.

En todo caso el estudio del SISTEMA TRANSMISOR de una máquina no puede aplicarse sin conocimientos adecuados sobre el SISTEMA DE SUSTENTACIÓN, ya que ambos sistemas se consideran de forma conjunta en cualquier proyecto relacionado con el diseño o la optimización de máquinas. La asignatura “Cálculo de Máquinas I” es la encargada de aportar los conocimientos para apoyar cualquier desarrollo asociado a este último sistema.

Ambas asignaturas aportan de forma conjunta bases necesarias para cualquier tipo de labores de mantenimiento de máquinas en instalaciones industriales, así como conceptos necesarios sobre seguridad y normativa de necesidad para cualquier posible graduado en Ingeniería.   



Situación en otras Universidades – Adaptación al EEES


Se exponen a continuación ejemplos de implantación satisfactoria de nuevos grados en el marco del Espacio Europeo de Educación Superior, cuya presencia de asignaturas similares a las impartidas actualmente en la División de Ingeniería de Máquinas de la ETSI Industriales UPM es muy superior a la propuesta en nuestra Escuela para los nuevos programas Grado en Ingeniería Industrial y Grado en Ingeniería Mecánica.

Se han seleccionado las más prestigiosas universidades de Ingeniería nacionales y europeas.  

CENTROS NACIONALES:

Universidad Carlos III de Madrid:
•    Grado en Ingeniería Mecánica

   - Mecánica de Máquinas – 6 ECTS
   - Teoría de Máquinas – 6 ECTS
   - Vibraciones – 3 ECTS opt.
   - Cálculo y Diseño de Máquinas – 6 ECTS
   - Mantenimiento y Diagnóstico de Máquinas – 3 ECTS opt.


OTROS CENTROS EUROPEOS:


Technische Universität München:
•    Mechanical Engineering Degree (Bachelor)

      4 primeros semestres
   - Fundamentals of Product Development – 6 ECTS
   - Machine Elements I – 6 ECTS
   - Machine Elements II – 6 ECTS
4 semestres adicionales de especialización en campo muy concreto:
    Vehículos, Maquinaria, Energía y otros.

University of Cambridge:
•        Mechanical Engineering Degree (Bachelor)

4 primeros semestres
   - Product Design and Development
   - Mechanical Engineering – Applied Tasks on Machine Design
   - Integrated Design Project
4 semestres adicionales de especialización (módulos optativos, al menos 30% en relación directa con asignaturas impartidas por la División de Ingeniería de Máquinas) entre ellos:
   - Machine design - tribology
   - Machine design - transmissions
   - Dynamics
   - Vibration
   - Design methods
   - Design case studies

 

Propuesta ANECA:

TITULACIONES DE GRADO

DE LA RAMA DE LA INGENIERÍA INDUSTRIAL


Informe ANECA (2006-2007) en relación a las titulaciones de grado de la Ingeniería Industrial y las competencias que precisan los egresados para cumplir de forma satisfactoria las distintas actividades que vayan a encontrar en el mundo laboral.


 

De las 14 actividades propuestas, al menos 6 de ellas (Diseño de máquinas, Mantenimiento de maquinaria, Desarrollo de nuevos productos, Gestión e implantación de la calidad, Prevención de riesgos laborales y Seguridad e higiene en el trabajo) se corresponden de forma directa con los contenidos impartidos en:


-    Teoría de Máquinas y Mecanismos
-    Cálculo de Máquinas I y II
-    Proyecto de Máquinas
-    Diseño y fabricación con materiales plásticos
-    Ensayo y mantenimiento de máquinas
-    Seguridad y normativa de máquinas
-    Vibraciones y ruidos en máquinas (especialmente por sus implicaciones en tareas de seguridad y mantenimiento)