Plan Mecanismos y elementos de máquinas - 2020

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INGENIERÍA FERROVIARIA 
PLAN ANUAL DE ACTIVIDADES ACADÉMICAS 
AÑO 2020 
 
1. DATOS DE LA ASIGNATURA 
 
Asignatura Mecanismos y Elementos de Máquinas 
Régimen Anual 
Horas Semanales 4 (cuatro) 
Horas/año 128 
 
2. EQUIPO DOCENTE 
EQUIPO DOCENTE 
CARGO APELLIDO Y NOMBRES 
Profesor Titular Ing. Marcelo Barone 
Jefe de Trabajos Prácticos Ing. Nelson Martino 
 
3. FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA DENTRO DEL PLAN DE 
ESTUDIOS 
 
La materia mecanismos y elementos de máquinas, es un curso orientado al 
campo de la mecánica en general y la utilización en la industria ferroviaria, 
principalmente para el proyecto y fabricación de componentes y dispositivos 
mecánicos. Dicho curso aplica los principios físicos de la mecánica, ciencia de 
los materiales y análisis estructural para el estudio de los elementos utilizados 
en la actualidad para los fines de la construcción y mantenimiento de sistemas 
mecánicos ferroviarios y en general. 
 
4. OBJETIVOS GENERALES 
El objetivo de esta materia es el estudio de los mecanismos y elementos que 
integran los dispositivos y la maquinaria moderna actual de ferrocarriles y de 
equipos utilizados en diversas industrias. Formar al alumno en los criterios de 
selección y aplicación de diferentes mecanismos y sus componentes. Estudiar 
los sistemas de transmisión y transformación de la energía mecánica y 
desarrollar los fundamentos del diseño racional de los elementos utilizados 
para asegurar su correcto funcionamiento. 
Al finalizar el curso el alumno tendrá formado un criterio que le permita 
determinar el campo de aplicación de los distintos mecanismos y elementos de 
máquinas para poder encarar los desafíos propios de la actividad de un 
ingeniero en el área mecánica ferroviaria. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INGENIERÍA FERROVIARIA 
5. PROGRAMA SINTÉTICO (contenidos mínimos) 
 
Unidad N° 1: 
Máquinas. Solicitaciones y Tensiones. Circulo de Mohr. Teorías de rotura. 
Concentración de tensiones. Sensibilidad a la entalla. Fatiga. Diagrama de Smith y 
Goodman. Tensión limite. Método de Soderberg. Coeficientes de seguridad. Cargas de 
impacto. Factor de choque. 
 
Unidad N° 2 
Árboles y ejes. Definiciones y usos. Solicitaciones provocadas sobre el árbol por 
diferentes elementos montados sobre el mismo. Formula de ASME. Concentración de 
tensiones en secciones críticas. Verificaciones de rigidez de flexión y de torsión. 
Velocidad crítica. Balanceos. 
 
Unidad N° 3 
Cojinetes de deslizamiento, lubricación, Rodamientos. 
 
Unidad N° 4 
Elementos de fijación. Tornillos. Chavetas. Remaches. 
Resortes. Relación entre carga y tensión. Relación entre carga y deformación. 
 
Unidad N° 5 
Elementos de transmisión de potencia Flexibles: Correas, Cadenas 
Mando por cables. Transmisión de movimiento y esfuerzos por cables. 
 
Unidad N° 6 
Mecanismos articulados. Definición. Cadena de elementos articulados. Mecanismo de 
biela – manivela. Mecanismo biela infinita. 
 
Unidad N° 7 
Levas. Estudio cinemático. Función básica. Trazado del perfil según el seguidor. 
Mandos accionados por levas. 
 
Unidad N° 8 
Engranajes. Teorema de la transmisión del movimiento. Superficies y líneas 
conjugadas. Engranajes cilíndricos (ejes paralelos). Dientes rectos y Dientes 
helicoidales. Dientes bihelicoidales. Engranajes cónicos (ejes concurrentes). Nociones. 
Tipos de dentados. 
 
 
Unidad N° 9 
Engranajes para ejes alabeados. Mecanismo de tornillo – bolillas recirculantes. 
Ruedas Hipoidales 
 
Unidad N° 10 
Trenes de engranajes. Estudio cinemático. Signo de la relación de transmisión. Trenes 
ordinarios. Trenes compuestos. Coaxiales. Trenes planetarios. Formula de Willys. 
Aplicaciones ferroviarias. 
 
 
 
 
 
INGENIERÍA FERROVIARIA 
6. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
Que los alumnos logren desarrollar la capacidad de analizar y resolver sobre la 
selección y modo de operación de componentes en el ámbito mecánico/ 
ferroviario. Que puedan aplicar los conocimientos de la física, cinemática y la 
resistencia de materiales al proyecto de componentes mecánicos que 
garanticen el correcto funcionamiento desde el punto de vista de la seguridad, 
y la operación en servicio. 
Luego de transitar esta materia, el alumno estará en condiciones de decidir 
sobre la selección y el dimensionamiento de los elementos mecánicos más 
relevantes. 
 
7. PROGRAMA ANALÍTICO 
 
Unidad N° 1 
Elementos de Máquinas: definición y objeto de su estudio. Círculo de Mohr. 
Tensiones y deformaciones en órganos de máquinas. Teorías de rotura, 
comparación entre las mismas. Efecto de las cargas aplicadas dinámicamente. 
Elementos de máquinas sometidos a cargas variables: fatiga. Tensión límite. 
Diagrama de Smith y Goodman. Factores que afectan la resistencia a la fatiga: 
Terminación superficial, tamaño, temperatura, concentración de tensiones, 
confiabilidad. Tensiones variables. Método de Soderberg. Cargas de impacto, 
factor de choque. Diseño a vida finita e infinita. Coeficiente de seguridad y 
tensión admisible. 
 
Unidad N° 2 
Arboles de Transmisión. Solicitaciones por flexión, flexión rotativa, torsión y 
estados combinados. Cargas dinámicas. Dimensionamiento: por norma ASME. 
Verificación en secciones críticas. Velocidad crítica de árboles y ejes: 
Concepto, Cálculo de la velocidad crítica en casos particulares simples. 
Criterios de Raylegh - Ritz y de Dunkerley para la determinación de la 
frecuencia crítica en un rotor de n masas. Equilibrio de rotores rígidos: 
Balanceo estático y dinámico. Acoplamientos y chavetas. 
 
Unidad N° 3 
Cojinetes de deslizamiento, Lubricación ordinaria: bujes. Teoría hidrodinámica 
de la lubricación: funcionamiento hidrodinámico o perfecto, límite o régimen 
imperfecto y contacto seco. Influencia de la viscosidad del lubricante: 
Aplicación de la teoría de Petroff, ecuación de Reynolds. Solución de 
Sommerfeld para cojinetes de longitud infinita, concepto de lubricación estable, 
diagrama de McKee. 
 
Rodamientos. Teoría básica. Características. Constitución. Usos. Rodamientos 
axiales y radiales. Tipos de rodamientos y campo de aplicación. Tensiones de 
contacto: Hertz. Naturaleza estadística de la duración de un rodamiento. 
Capacidad de carga estática y capacidad básica de carga dinámica. Carga 
radial equivalente. Duración, Selección. Materiales. Fabricación. Lubricación. 
Montaje. Fallas comunes. Usos de manuales. Ejemplos y aplicaciones. 
 
 
 
 
 
 
INGENIERÍA FERROVIARIA 
Unidad N° 4 
Órganos de unión: tornillos de fijación. Clasificación y designación de la rosca y 
sus aplicaciones. Cálculo de tornillos sometidos a cargas estáticas constantes 
y variables. Distintos tipos de tuercas y accesorios. Materiales utilizados Tipos 
y campo de aplicación. Filetes normalizados. Relación entre la fuerza de 
apriete y la fuerza axial. Juntas pretensadas: análisis elástico. Constantes 
elásticas. Materiales y resistencia de los elementos roscados. Uniones 
estructurales. 
 
Resortes: Definición. Tipos. Materiales. Resortes helicoidales de compresión. 
Tensiones y deflexión. Parámetros característicos (Espiras activas, longitud 
sólida y longitud libre, constante elástica. Factor de Wahl). Estabilidad. 
Frecuencia crítica. Cargas de fatiga. Resortes helicoidales de extensión. Tipos 
y características. Tensiones. Resortes helicoidales de torsión. Tipos y 
características. Tensiones y deformación. Resortes de hojas. Características. 
Tensiones. Barras de torsión - Resortes Belville. Características - Otros tipos 
de resortes 
 
Unidad N° 5 
Transmisiones mecánicas con elementos flexibles. 
Transmisión por correas: Generalidades. Definición. Tipos. Fallas. 
Construcción y materiales. Fórmula de Prony. Efecto de la fuerza centrífuga y 
de la flexión del órgano flexible. Análisis y cálculo de transmisiones por correas 
planas y correas en V. Uso de manuales. Correas dentadas o sincrónicas. 
Transmisiones por cadenas de rodillos: Generalidades. Definición. Tipos. 
Fallas. Construcción y materiales. Lubricación. Análisis y cálculo de la 
transmisión. Cables metálicos, definiciónGeneralidades. Tipos. Características. 
Materiales. Usos. Parámetros a tener en cuenta en el diseño. 
 
Unidad N° 6 
Mecanismo biela-manivela. Estudio cinemático y dinámico. Aplicaciones a 
motores alternativos y máquinas ferroviarias. 
 
Unidad N° 7 
Levas. Levas con seguidor rotatorio. Seguidores planos y de rodillos. Leva 
radial y axial. Perfil de una leva. Diagramas de desplazamiento, velocidad, 
aceleración y de impulso. Problema de la interferencia. Estudio del ángulo de 
presión. 
 
Unidad N° 8 
Engranajes para ejes paralelos: Superficies primitivas: relación de transmisión. 
Condición general del engrane. Superficies conjugadas: método de Reauleaux. 
Línea de engrane. Deslizamiento transversal. Conjugadas usuales: perfiles a 
evolvente de circunferencia. Dentados: circunferencia de cabeza y de raíz, 
lleno, vacío, paso y juegos radiales y circunferenciales. Módulo y “diametral 
pitch” .Flanco activo, arco de engrane y duración de engrane. Interferencia: 
engranajes corregidos. Dientes helicoidales: paso y módulo normal y 
circunferencial. Proceso de engrane y duración de engrane. Engranajes para 
ejes concurrentes: engranajes cónicos. Superficies primitivas y conjugadas. 
Diferentes tipos de dentados. 
 
 
 
INGENIERÍA FERROVIARIA 
Unidad N° 9 
Engranajes de tornillo sin fin y rueda helicoidal. Características geométricas: 
número de entradas y ángulo de avance. Interacciones. Reversibilidad y 
rendimiento. Resistencia y desgaste. Tornillos de bolas recirculantes y ruedas 
hipoidales. 
 
Unidad N° 10 
Trenes ordinarios multiplicadores y reductores. Selección del número de 
dientes. Empujes en ruedas de dientes rectos y helicoidales. Trenes 
planetarios. Formula de Willys. Dimensionamiento de engranajes según los 
criterios de cálculo de Lewis, Lewis-Barth, Buckingham, Norma AGMA. 
 
 
 
CARGA HORARIA ASIGNADA Cant. de Hs 
UNIDAD Nº 1: 12 
UNIDAD Nº 2: 14 
UNIDAD Nº 3: 14 
UNIDAD Nº 4: 10 
UNIDAD Nº 5: 14 
UNIDAD Nº 6: 10 
UNIDAD Nº 7: 14 
UNIDAD Nº 8: 14 
UNIDAD Nº 9: 12 
UNIDAD Nº 10: 14 
TOTAL: 128 Hs 
 
 
8. BIBLIOGRAFÍA 
 
 
TÍTULO AUTOR / ES EDITORIAL EDICIÓN/ AÑO BIBLIOTECA/CANTIDAD 
Diseño en 
Ingeniería 
Mecánica 
Shigley y Mischke Mc Graw Hill 1995 1 
Theory of 
Machines Shigley Mc Graw Hill 1961 1 
Diseño de 
elementos de 
máquinas 
Mott R Pearson 2006 2 
Elementos de 
máquinas Hamrock Mc Graw Hill 1 
 
 
INGENIERÍA FERROVIARIA 
Elementos de 
máquinas Spotts, M. F. Prentice Hall 2 
Proyecto de 
elementos de 
máquinas 
 
Spotts, M. F Reverté 3 
Diseño de 
Maquinaria Norton Mc Graw Hill 
2006 
 1 
Elementos de 
Máquinas Dobrovolski MIR 1 
Tratado teórico 
práctico de 
elementos de 
máquinas 
Nieman Labor 1 
Manual del 
constructor de 
máquinas 
Dubbel Labor 1 
Diseño de 
Elementos de 
Máquinas 
Faires Limusa 1 
Teoría de 
Máquinas y 
Mecanismos 
Shigley y UIiker Mc Graw Hill 2001 0 
Mecanismos 
Articulados O. A. Falco CEI - UBA 0 
Mecanismos O. A. Falco y E. Lauría CEI - UBA 0 
Apuntes 
Elementos de 
máquinas 
H. Biscardi UTN - FRBA 0 
Apuntes de la 
cátedra Electrónica 
 
 
 
 
 
 
INGENIERÍA FERROVIARIA 
9. METODOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA 
 
Cada unidad temática será abordada por el docente en forma teórica y 
complementada con la resolución de problemas prácticos de aplicación. 
Las clases teóricas, tendrán como base, el tratamiento adoptado por la 
bibliografía especializada, recomendada por la cátedra y difundida en los 
medios reconocidos por el conjunto de los alumnos, aplicando la preparación 
previa del alumnado en las ciencias básicas. Se desarrollarán, en clase, los 
aspectos conceptuales más importantes y respondiendo las consultas 
planteadas por el alumnado, informando previamente del tema a tratar y las 
fuentes de información. 
 
La teoría se completará con la realización de trabajos prácticos preparados, 
para cubrir la mayor parte de los temas de la asignatura. Una especial atención 
se prestará al planteo y resolución de problemas numéricos seleccionados, 
ejercitación indispensable para el afianzamiento de los conceptos. 
Se planteará el tipo de clases interactuadas, entre el docente y los alumnos 
con el fin de afianzar el lazo pedagógico. La resolución de ejercicios prácticos 
será efectuada por el docente como por alumnos voluntarios, esta metodología 
pretende incentivar la colaboración de los alumnos para la resolución y además 
permitirá la detección temprana de las oportunidades de mejora para 
desarrollar los temas. 
 
 
a. Modalidad de enseñanza y carga horaria 
 
 
ACTIVIDAD CARGA HORARIA TOTAL CURRICULAR 
LUGAR DE 
DESARROLLO 
Teórica 90 Aula 
Resolución de problemas 38 Aula 
Sumatoria: 128 Aula 
 
 
b. Cronograma estimado de actividades prácticas 
 
 
c. Esquema de interrelación 
 
Eje 
temático 
Relación con 
otras 
asignaturas 
Relación con 
Lab. de 
Informática 
Relación con 
otros laboratorios Horas totales 
Elementos de 
máquinas 
Ciencia de los materiales 
Estructuras ferroviarias I y II 
Diseños 
mecánicos en 3D 
Laboratorio de 
estructuras 
20 
 
Práctico Nº Contenido Clases 
1 Arboles de Transmisión (Resistencial + Verificaciones) 1 
2 Rodamientos 0,5 
3 Tornillos 0,5 
4 Correas 1 
5 Levas 1 
6 Engranajes 1 
 
 
INGENIERÍA FERROVIARIA 
d. Material didáctico 
 
Guías de trabajos prácticos y artículos preparados por el docente, publicaciones de 
revistas de ciencia y gacetillas electrónicas. Presentaciones electrónicas, videos y 
catálogos / manuales comerciales. 
 
 
10. METODOLOGÍA DE EVALUACIÓN 
 
El criterio de evaluación será el siguiente: 
- Se tomarán 2 (dos) parciales para resolución teórico práctica de los temas 
abordados por la cátedra. 
- Se deberán aprobar los trabajos prácticos detallados oportunamente. 
- Se tomará 1 (un) examen de carácter integrador para resolución teórico 
práctica de los temas abordados por la cátedra. 
Para acceder a la regularización se debe cumplir lo siguiente: 
• La nota obtenida en los exámenes parciales/ integrador deberá ser igual o 
superior a 6 (seis). 
• La cantidad máxima de intentos de recuperación por cada examen parcial es 
dos (además de la primera oportunidad), contando como intento u oportunidad 
la ausencia a una fecha de evaluación previamente acordada. 
• El primero de los intentos de recuperación por cada examen parcial se 
desarrollará durante el curso, en fecha a acordar. El segundo se desarrollará 
exclusivamente en la primera fecha del llamado a exámenes finales de 
diciembre. 
• El examen integrador se puede recuperar en una ocasión, en la primera fecha 
de diciembre. 
• Los trabajos prácticos deberán estar aprobados en su totalidad para la última 
fecha del llamado a exámenes finales de diciembre. 
 
 
Para acceder a la promoción: 
Para la inclusión en el régimen de promoción, deberá cumplirse la totalidad de las condiciones 
del régimen de regularización más las siguientes restricciones: 
• Será posible recuperar solo uno de los exámenes y en una única oportunidad. 
• Deberá aprobarse un examen integrador con nota igual o superior a 6 (seis), 
sin posibilidad de recuperación. 
• Los trabajos prácticos serán presentados por el docente en una determinada 
clase. La clase siguiente será destinada a consultas, y la sucesiva los alumnos 
deberán entregar los trabajos prácticos. Este esquema deberá respetarse en 
cada uno de los trabajos prácticos desarrollados. 
• La totalidad de los trabajos prácticos deberá estar aprobada antes de finalizar 
los llamados de diciembre del corriente año. 
 
 
 
 
 
 
INGENIERÍA FERROVIARIA 
11. OBSERVACIONES 
 
 
 
 
Firma 
 
Aclaración Marcelo Barone 
Fecha 27/nov/2019 
 
 
	Máquinas. Solicitaciones y Tensiones. Circulo de Mohr. Teorías de rotura. Concentración de tensiones. Sensibilidad a la entalla. Fatiga. Diagrama de Smith y Goodman. Tensión limite. Método de Soderberg. Coeficientes de seguridad. Cargas de impacto. Fa...
	Árboles y ejes. Definiciones y usos. Solicitaciones provocadas sobre el árbol por diferentes elementosmontados sobre el mismo. Formula de ASME. Concentración de tensiones en secciones críticas. Verificaciones de rigidez de flexión y de torsión. Veloc...
	Cojinetes de deslizamiento, lubricación, Rodamientos.
	Elementos de fijación. Tornillos. Chavetas. Remaches.
	Resortes. Relación entre carga y tensión. Relación entre carga y deformación.
	Elementos de transmisión de potencia Flexibles: Correas, Cadenas
	Mando por cables. Transmisión de movimiento y esfuerzos por cables.
	Mecanismos articulados. Definición. Cadena de elementos articulados. Mecanismo de biela – manivela. Mecanismo biela infinita.
	Levas. Estudio cinemático. Función básica. Trazado del perfil según el seguidor. Mandos accionados por levas.
	Engranajes. Teorema de la transmisión del movimiento. Superficies y líneas conjugadas. Engranajes cilíndricos (ejes paralelos). Dientes rectos y Dientes helicoidales. Dientes bihelicoidales. Engranajes cónicos (ejes concurrentes). Nociones. Tipos de d...
	Engranajes para ejes alabeados. Mecanismo de tornillo – bolillas recirculantes. Ruedas Hipoidales
	Trenes de engranajes. Estudio cinemático. Signo de la relación de transmisión. Trenes ordinarios. Trenes compuestos. Coaxiales. Trenes planetarios. Formula de Willys. Aplicaciones ferroviarias.
	Elementos de máquinas