SOLDADURA009

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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL 
DE HUAMANGA 
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS 
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL 
INGENIERÍA AGRÍCOLA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRABAJO I 
“ELEMENTOS DE UNIONES FIJAS-SOLDADURA” 
CURSO : ANÁLISIS DE ELEMENTOS DE MAQUINARIAS Y 
MECANISMOS (MQ-342) 
PROFESOR : Ing. JOHN CAZORLA ORIHUELA 
ALUMNO : LAURA BULEJE Nilson Anthony 
 GRUPO DE PRACTICA: Viernes 3 - 5 pm 
 
AYACUCHO - PERÚ 
2014 
 
I. TITULO: 
 
“ELEMENTOS DE UNIONES FIJAS-SOLDADURA” 
 
II. INTRODUCCIÓN: 
El empleo de soldaduras es una de las formas de unir elementos para la cual se 
requiere de precauciones a la hora de su ejecución en obra; llevarlas a cabo exige 
personal calificado, los encargados de realizar estos trabajos deben llevar 
protección y deben cuidarse de las soldaduras a la intemperie sobre todo en 
tiempos inclementes; toda su ejecución requiere de control de calidad. 
III. OBJETIVOS: 
 
 Objetivo Generales 
 
 Proporcionar al estudiante los conocimientos teóricos básicos para 
determinar uniones mediante las soldaduras. 
 
 Objetivos Específicos 
 
 Manejo de tablas del libro de Mott para desarrollar ejercicios para el 
diseño de soldadura. 
 Guía del procedimiento de diseño de uniones fijas – soldadura. 
 Identificación de elementos y el uso de la metodología de diseño en 
las soldaduras. 
 
IV. MARCO TEORICO: 
 
Soldaduras: En la soldadura es necesario considerar la forma de aplicar la carga 
sobre la junta, los materiales en la soldaduras y en los elementos que se van a 
unir, y la geometría de junta misma. La carga puede estar uniformemente 
distribuida sobre la soldadura, de tal modo que todas sus partes tengan el mismo 
esfuerzo. 
La soldadura más usada es la de fusión con electrodo fusible. Este método 
consiste en la unión de dos piezas mediante la utilización de un cordón de metal 
fundido que proviene del electrodo. Para no permitir que el baño de fusión se 
oxide en contacto con el aire, se lo protege con una envoltura gaseosa. 
 
http://www.construmatica.com/construpedia/Soldadura
http://www.construmatica.com/construpedia/Cordones_de_Soldadura
http://www.construmatica.com/construpedia/Metal
http://www.construmatica.com/construpedia/Electrodo
 
 
El tipo de protección determina distintos tipos de soldadura, a saber: 
Soldadura Manual: Se realiza con electrodo revestido SMAW (del inglés: 
Shielded Metal arc Welding); es la fusión del revestimiento la que crea la 
protección. Para soldaduras de acceso dificultoso o soldaduras de obra. 
Soldadura Semi-Automática 
Esta soldadura está protegida bajo atmósfera de gas inerte, incluida de manera 
independiente, GMAW (del inglés: Gas Metal arc Welding). 
Soldadura Automática 
Se realiza bajo un polvo fundente o flux, o también llamado arco sumergido; SAW 
(del inglés: Sumerged Arc Welding). 
Otros Sistemas de Unión por Soldadura 
 Soldadura por Resistencia Eléctrica (pernos conectadores). 
 Soldadura con Plasma. 
 Por Láser o Ultrasonido. 
 
 
SOLDADURA POR ARCO ELECTRICO 
 
 
La soldadura por arco se basa en que si a dos conductores en 
contacto se les somete a una diferencia de potencial, establecemos 
entre ambos una corriente. 
 
 
A). SOLDADURA CON ELECTRODO DE CARBONO. 
 
No se utiliza en la estructura metálica. El arco salta entre un electrodo de carbón y 
la pieza a soldar. 
 
Se complementa con metal de aportación. 
 
 
B). SOLDADURA CON ELECTRODO DE TUNGSTENO. 
 
El arco salta entre dos electrodos de tungsteno en atmósfera de hidrógeno. El 
calor 
del arco disocia las moléculas de hidrógeno, que vuelven a soldarse al contacto 
con las 
piezas a soldar, desprendiendo una gran cantidad de calor. 
 
Este calor funde las piezas y permite que se efectúe la soldadura en ausencia del 
oxígeno y el nitrógeno del aire. 
 
C). SOLDADURA CON ELECTRODO METÁLICO REVESTIDO. 
 
Es el procedimiento de unión normalmente utilizado en la construcción metálica, 
pudiendo afirmarse sin titubeos que el gran desarrollo de la construcción metálica 
actual 
se debe en gran parte a este sistema. 
DISEÑOS HABITUALES EN SOLDADURAS 
 
 
 
Cordón de Soldadura a Tope 
Soldadura a Tope con elementos en prolongación en T ó en L. 
Los bordes se preparan según los tipos H, V, X, Y, Z, indicados en los gráficos; se 
determinan en cada caso según su espesor y por la posición de los elementos a 
unir según la tabla siguiente: 
Espesor En Prolongación Horizontal En Prolongación Vertical en T ó L 
5 H H --- 
5 -10 H V Z 
10 - 15 V V Z 
12 - 50 V V Y 
20 -40 X X Y 
 
En caso de unir dos piezas de distinta sección dispuestas en prolongación, la que 
posee mayor sección se adelgaza con una pendiente no superior al 25% hasta 
conseguir el espesor de la pieza más delgada en la zona de contacto. 
La soldadura debe ser continua a todo lo largo de la unión y con completa 
penetración. 
En uniones de fuerza, debe realizarse por ambas caras el cordón de soldadura. 
En caso de no ser posible el acceso por la cara posterior, la soldadura se realiza 
por medio de chapa dorsal. 
El cordón de soldadura a tope no necesita dimensionarse. 
Cordón de soldadura en ángulo - G. 
La soldadura en ángulo puede ser en ángulo de esquina o en solape. 
Se realiza con cordón continuo de espesor de garganta G, siendo G la altura del 
máximo triángulo isósceles inscrito en la sección transversal de la soldadura (ver 
gráfico). 
Si la longitud del cordón no supera los 500 mm, para su ejecución se comienza 
por un extremo siguiendo hasta el otro. 
Cuando la longitud se encuentra entre 500 mm y 1000 mm, la soldadura se 
ejecuta en dos tramos, iniciándola en el centro. 
http://www.construmatica.com/construpedia/Soldadura
http://www.construmatica.com/construpedia/Garganta
Cuando la longitud supera los 1000 mm, la soldadura se ejecuta por cordones 
parciales, terminando el tramo donde comienza el anterior. 
Las esquinas de chapas donde coinciden los puntos de cruce de cordones, debe 
recortase para evitar el cruce. 
Nunca se ejecuta una soldadura a lo largo de otra ya realizada. 
Se deberá indicar en los planos del proyecto el tipo de soldadura y sus medidas 
(longitud y espesor de garganta G). 
Los planos de taller deben indicar la preparación de bordes. 
 
 
Calidad: Muy a menudo, la medida principal usada para juzgar la calidad de una 
soldadura es su fortaleza y la fortaleza del material alrededor de ella. Muchos 
factores distintos influyen en esto, incluyendo el método de soldadura, la cantidad 
y la concentración de la entrada de calor, el material base, el material de relleno, 
el material fundente, el diseño del empalme, y las interacciones entre todos estos 
factores. 
Zona afectada térmicamente 
 
http://www.construmatica.com/construpedia/Cordones_de_Soldadura
http://www.construmatica.com/construpedia/Cordones_de_Soldadura
http://www.construmatica.com/construpedia/Proyecto
http://www.construmatica.com/construpedia/Garganta
http://www.construmatica.com/construpedia/Fases_de_Ejecuci%C3%B3n_de_Estructuras_Met%C3%A1licas_en_Taller
http://www.construmatica.com/construpedia/Bordes_de_la_Soldadura
V. METODOLOGÍA: 
 
El método para considerar es la soldadura como una línea 
 
VI. RESULTADOS: 
 
Los resultados mostrados son los valores de un ejercicio (ver anexo) a la 
cual se le aplico dos tipos de electrodos y valores distintos en las tablas del 
libro Mott. 
 
 Valores obtenidos por Mott: (ver anexo 1) 
 
𝑊 = 2.38 𝑝𝑢𝑙𝑔 
𝑓 = 2100 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔 
ℎ = 3.00 𝑝𝑢𝑙𝑔 
 Valores cuando se cambia cambiamos electrodo E60 
𝑊 = 2.50 𝑝𝑢𝑙𝑔 
𝑓 = 1800 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔 
ℎ = 3.50 𝑝𝑢𝑙𝑔 
 
VII. DISCUSIÓN: 
 El valor de W en Mott y el hallado en clase es diferente, por que Mott no 
considera que el valor de 2.3 pulg. no es recomendable ya que el personal 
a trabajar no llegara a entender ese valor por no ser un valortécnico, por 
ello el valor tomado para W en clase es 2.5 pulg. Tomando en 
consideración de esa deficiencia. 
 El siguiente valor del resultado es 𝑓 (esfuerzo) llegando a notar una 
diferencia de valores en el mismo ejercicio. 
La explicación radica que en que el libro Mott toma el electro E70 y en 
clase se toma el electrodo E60 teniendo valores de fuerzas admisibles porl 
pulgada de 11200 lb/pulg y 9600lb/pulg respectivamente (desarrollados en 
anexo) 
 Por último el valor de h es diferente por el valor de los esfuerzos hallados 
anteriormente. 
 
 
VIII. CONCLUSIÓN: 
 
 el uso de valores indicados en tablas son importantes para diseñar las 
dimensiones de de nuestras soldaduras ya que es muy distinto utilizar el 
tipo de electrodo por sus características propias de su composición. 
 Los pasos que se toma para la resolución de los problemas son 
importantes para un ordenado y bien definido diseño de elementos ya que 
estos preverán que no erren en los resultados obtenidos. 
 El método utilizado y recomendado por el texto de mott es de fácil y 
dinámico por ello logra un mejor entendimiento al momento de identificar lo 
apropiado para cada problema de diseño. 
 
IX. RECOMENDACIONES: 
 Recomendamos realizar una práctica del manejo y aplicación de 
soldaduras para una mejor apreciación del tema tratado en el presente 
trabajo. 
 
X. BIBLIOGRAFIA: 
 Mott, Robert. DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS. Cuarta Edición. 
Pearson Educación de México. México, 2006. 
 http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura
 
XI. ANEXOS: 
Problema 1: se soldara una tira de acero de ¼” de espesor a un marco 
rígido, para soportar una carga fija de 12500lb como se ve en la figura. 
Diseñe la tira y su soldadura. 
 
Primero: tomando acero ASTM a 441 y electrodo E70 (ejercicio Mott) 
𝜎 = 4200
𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔2
 (𝑎𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 7) 
 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑛𝑎 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐾 = 2 
 
𝜎 =
4200
2
= 2100
𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔2
 
 ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑒𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑜 𝑜𝑎𝑟𝑎 𝑙𝑎 𝑡𝑖𝑟𝑎 
A =
P
σ
=
12500
21000
= 0.595 pulg2 
 ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑊 
𝑊 =
𝐴
𝑒
=
0.595
0.25
= 2.38 𝑝𝑢𝑙𝑔 
 ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑊ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑓 (𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 20 − 3)𝑑𝑎𝑡𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑑𝑜 𝐸70 
1 𝑝𝑢𝑙𝑔 − − − − − − − 11200
𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔
 
0.188𝑝𝑢𝑙𝑔 − − − − − −𝑋
𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔
 
𝑋 = 2100
𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔
= 𝑓 
 ℎ𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 ℎ 
ℎ =
𝑃
2 ∗ 𝑓
=
12500
2(2100)
= 2.98 𝑝𝑢𝑙𝑔 ≅ 3.00𝑝𝑢𝑙𝑔 
Segundo: tomando electrodo E60 (en clase) 
𝑠𝑖: 𝜎 = 2100 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔 
𝐴 = 0.595 𝑝𝑢𝑙𝑔2 
 𝐻𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑊 
𝑊 =
𝐴
𝑒
=
12500(2)
42000 ∗ 0.25
= 2.38 𝑝𝑢𝑙𝑔 ≅ 2.5 𝑝𝑢𝑙𝑔 
 𝐻𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑓 (𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 𝑓 𝑑𝑒 𝐸60) 
 
1 𝑝𝑢𝑙𝑔 − − − − − − − 9600
𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔
 
0.188𝑝𝑢𝑙𝑔 − − − − − −𝑓
𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔
 
 
𝑓 = 1804.8 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔 
 𝐻𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑𝑜 ℎ 
𝑓 =
𝑃
𝐴 ∗ 𝑊
 (𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 20.8) 
1804.8 = 
12500
2(2.5) ∗ ℎ
 
ℎ = 0.963𝑝𝑢𝑙𝑔