Nociones de Metalografía. Tratamientos térmico y termoquímicos.

Introducción.

Para el diseño y fabricación de los elementos que componen las máquinas en la industria es de vital importancia conocer la estructura interna, características (tenacidad, resistencia, flexibilidad, etc) de cualquier metal o aleación.

La metalografía es la ciencia que estudia las características micro-estructurales o constructivas de un metal o aleación relacionándolas con las propiedades físicas, químicas y mecánicas.    

Metales y no metales. Enlaces.

Los elementos que tienen tendencia a captar electrones, se denominan "no metales" denominándose también negativos, porque pueden adquirir electrones (cargas negativas).

En cambio, los elementos que tienen tendencia a ceder electrones se denominan "metales" denominándose positivos, porque fácilmente pueden ceder electrones.

La manera en la que se unen los átomos entre sí, se denomina enlace, dependiendo de la resistencia y dureza del cuerpo, existen los siguientes tipos de enlace:

• Enlace iónico: es aquel enlace en el que un elemento cede un electrón y otro elemento lo capta, de tal forma que al quedar un átomo positivo y otro negativo, se produce una atracción entre ambos debido a las fuerzas eléctricas. Ejemplo de enlace iónico el cloruro de sodio (ClNa).
• Enlace covalente: tiene lugar cuando se unen químicamente elementos no metálicos. En este caso no hay transferencia completa de electrones de uno a otro, sino una compatición de estos entre átomos. Ejemplo de enlace covalente sería las moléculas diatómicas (oxigeno "O2", cloro "Cl2", dihidrógeno "H2"). 
• Enlace metálico: Para lo que nos atañe, es el enlace más importante. Es un enlace en que los electrones de valencia no están limitados a pares de átomos, sino que se extiende a todos los átomos constitutivos del metal, o lo que es lo mismo, los electrones son comunes a todos los átomos, formando lo que se conoce como nube electrónica. Esta distribución de los electrones de valencia, susceptibles de moverse, permite una explicación de alunas propiedades de los metales, como es la conductividad eléctrica, térmica, su brillo, etc.    

Estado cristalino.

En algunos cuerpos el paso de estado líquido a sólido se hace de forma brusca o de forma lenta en unas determinadas condiciones de temperatura y presión, de forma que aparece el llamado estado cristalino.

El estado cristalino es aquel en que los átomos, iones, moléculas o conjunto de moléculas, se unen ocupando posiciones geométricas en el espacio. Cada sustancia tiene su posición geométrica diferente, llamada cristal o red cristalina.

Las redes cristalinas que se conocen son catorce y son:

Los metales aunque exteriormente no tengan una forma geométrica definida, poseen una distribución altamente organizada de sus átomos, a lo que deben gran parte de sus características. En los metales se pueden distinguir tres niveles de ordenación:

• Cristalina: Disposición de los átomos en redes cristalinas. Solo es posible estudiarla por difracción de rayos X.
• Granular o micrográfica: Tamaño de los granos entre 0,02 a 0,2 mm. Son observables con microscopio metalográfico.
• Macrográfica: Constituida por la dirección de las fibras del metal. Observable a simple vista o con lupa. 

Cuando una sustancia puede presentar dos o más formas cristalinas, se dice que es una sustancia polimorfa. Si esta polimorfia es referida a un elemento químico simple, entonces recibe el nombre de alotropía.

Cristalización de metales y aleaciones.

La cristalización de los metales y sus aleaciones se realiza mediante el proceso de la solidificación. En los metales puros la solidificación se hace a una temperatura constante, representado por la curva "abcd".

El tramos "ab" representa el enfriamiento del metal en estado liquido, en el punto "b" comienza la solidificación que termina en el punto "c", de tal forma que de "b" a "c" la temperatura (Tº) se mantiene constante (este tramo se denomina rellano de solidificación), y depende del gradiente térmico entre el metal y el medio de enfriamiento empleado. Por último el tramo "cd" representa el enfriamiento del metal dentro ya del estado sólido.

Sin embargo, la verdadera curva de solidificación es la representada en el segundo caso. Se produce un fenómeno denominado subfusión o sobrefusión que mantiene la masa líquida por debajo de la temperatura del punto de fusión (Ts). La curva anterior (Solidificación de un metal puro) es la curva ideal, que se correspondería con unas condiciones de equilibrio absoluto.

El proceso de solidificación se origina con la formación de núcleos en la masa liquida y su posterior crecimiento. Este proceso de cristalización se encuentra regulado por dos factores llamados: velocidad de nucleación "Vn" (cantidad de cristales que se forman en un determinado tiempo) y por velocidad de crecimiento"Vc" (aumento de longitud por unidad de tiempo).

Disolvente y soluto.

Dos o más elementos son solubles cuando pueden formar parte del mismo edificio cristalino en estado sólido. Se denomina disolvente al elemento que entra en mayor proporción y soluto al elemento que entra en menor proporción. En el caso de que los elementos solubles no tengan la misma red cristalina, se consideran como disolvente el que conserva su red, aunque esté en menor proporción.  

Constituyentes de las aleaciones Hierro-Carbono.

Cualquier aleación que se observe por el microscopio, puede observarse en ella que no es totalmente homogénea, sino que está formada por distintos constituyentes, o sea, distintas composiciones de los elementos que forman la aleación.

En las aleaciones hierro-carbono se pueden encontrar hasta 11 constituyentes, aunque las más importante son:

• Ferrita: Es hierro alfa puro, con una solubilidad máxima de carbono del 0,02% a 720º. Es el más blando y dúctil de todos y magnética. Dota a la aleación de resistencia a la tracción de 28 kgf/mm2, con un alargamiento del 35% y dureza HB90. Es el constituyente más blando.
• Cementita: Es carburo de hierro (CFe) con un contenido de carbono del 6,67% siendo el constituyente más duro y frágil de los aceros.
• Perlita: Compuesto de ferrita y cementita (86,5 y 13,5% respectivamente), más duro que la ferrita, de estructura laminar. Dota al acero una dureza HB 200/250; una resistencia a la tracción de 55-70 Kgf/mm2 y un alargamiento variable entre el 20-28%.
• Austentita: es el constituyente más denso y formado por una solución de carbono en hierro gamma, con una máxima solubilidad de carbono de 1,76% a 1130º.
• Martensita: Después de la cementita es el constituyente más duro, y es una solución solida de carbono en hierro alfa. La máxima solubilidad del carbono en ésta es del 0,89%.    

Teoría de los tratamientos térmicos.

En los apartados anteriores se han dado una serie de nociones de metalografía, (la cristalización, el proceso de solidificación de los metales y las aleaciones, etc). Se ha tratado de establecer una pequeña base teórica para entender los tratamientos térmicos de los metales, cuyo objetivo es el de obtener una determinada estructura interna cuyas propiedades permitan alcanzar algunos de los siguiente objetivos.

• Lograr una estructura de menor dureza y mayor maquinabilidad. 
• Eliminar tensiones internas para evitar deformaciones después del mecanizado.
• Eliminar la acritud ocasionada por el trabajo en frío. 
• Conseguir una estructura más homogénea. 
• Obtener máxima dureza y resistencia. 
• Variar algunas de la propiedades físicas que tiene el materia. 
• Etc.

Clasificación de los tratamientos del acero.

Tratamientos térmicos. 

Generalmente los tratamientos térmicos son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales, con lo cuál se consigue principalmente cambios en su estructura cristalina, micrográfica y no variar la composición química.

Todos los tratamientos térmicos están compuestos de tres fases, siendo estas fases generalmente:

• Calentar el material hasta una determinada temperatura. 
• Mantener la temperatura durante un determinado tiempo. 
• Enfría el metal de una forma determinada.

Temple.

El proceso de templado consiste en calentar el materia y posteriormente enfriar de forma muy rápida el material. De esta forma se impide la transformación normal de los constituyentes aumentando la dureza y resistencia mecánica del materia.

La temperatura de elevación de la pieza a templar depende fundamentalmente del tanto por ciento de carbono del acero. En cambio la mayoría de los metales se calientan a una temperatura entre 815ºC a 900ºC.

En cuanto al enfriamiento, hay muchos tipos de sustancias donde enfriar. Algunos de los más comunes son: aire, sales fundidas, aceite, agua salada o salmuera y agua.

Recocido.

En objeto principal del recocido es ablandar el material para poder trabajarlo mejor. Existen diversas clases de recocido, estos se diferencia entre sí por la temperatura a la que se tiene que calentar el material y las condiciones y velocidad del enfriamiento.

• Recocido de regeneración: Con este tratamiento se trata de eliminar la dureza anormal del material producida por un enfriamiento rápido de éste, sobre todo en piezas coladas, forjadas y construidas por partes soldadas. 
• Recocido de homogeneización: Tiene como objeto eliminar la heterogeneidad química de la masa del metal o aleación producida por una solidificación defectuosa.
• Recocido contra acritud: Es empleado en materiales que han sufrido fuertes transformaciones en frío (laminado, estirado, etc), al quedar este duro y poco deformable, con tendencia a agrietarse en otras transformaciones.
• Recocido de estabilización: Con este tratamiento se consigue destruir las tensiones internas debidas a la mecanización o moldeos complicados.

Revenido.

Es un tratamiento complementario al temple, que consiste en calentar la pieza templada a una temperatura inferior a la temperatura crítica (entre 400ºC a 600ºC) y enfriarlo después, normalmente al aire, aunque a veces se emplee aceite o agua.

Normalizado.

Tiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribución uniforme del carbono. Se suele emplea como tratamiento previo al temple y al revenido.

Tratamientos termoquímicos.

Es frecuente que en los órganos de las máquinas se deben de disponer de piezas de gran resistencia al golpeo superficial, así como una gran aptitud para resistir cargas dinámicas. La resistencia al golpeo se consigue con un material de elevada dureza, mientras que la resistencia a las cargas dinámicas se consigue con un material de gran tenacidad.

La propiedades de dureza y tenacidad son propiedades contrapuestas, por lo que la presentación de ambas en un mismo material es imposible, a no ser que se trate de materiales de composición química heterogéneas. En cambio, en materiales homogéneos se puede conseguir que estén presentes ambas propiedades gracias a los tratamientos termoquímicos, entre los que se encuentran los siguientes.

Cementación.

Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior de una pieza de acero. Es un tratamiento empleado en piezas de bajo contenido de carbono.

Cianuración.

Este tratamiento termoquímico, por un lado enriquece la capa superficial del material con carbono y por otro lado absorbe nitrógeno, con lo cual se obtiene una capa superficial rica en carbono y muy dura. Se puede decir que es una mezcla de cenetacion y nitruración.

Nitruración.

Es un tratamiento de endurecimiento superficial aplicado a ciertos aceros y fundiciones, en base a la formación de nitruros formando los compuesto Fe4N y Fe2N.

Carbonitruración.

Se puede considerar un caso particular de la cementación gaseosa, ya que el proceso es idéntico, con la única diferencia de que la atmósfera gaseosa que existe en el horno que trata de adherir carbono y nitrogeno.

Sulfinización.

Con este tratamiento se consigue mejorar la resistencia al desgaste, favorecer la lubricación y evitar el agarrotamiento.  

Arranque directo del motor trifásico de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua.

Introducción.

En el arranque directo del motor trifásico de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua se va a emplear el arranque directo del motor trifásico de CA, el "Guardamotor Simple"(Haz click aquí: Guardamotor simple). Para realizar la frenada por inyección de corriente continua se va a emplear un transformador de (230V/12V) y un rectificador de corriente para pasar de corriente alterna a continua.

Arranque directo del motor trifásico de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua.

En este procedimiento de frenado se alimenta el estátor con corriente continua. De esta manera en el entre hierro de la máquina aparece un campo magnético fijo que induce f.e.m.s en los conductores del rotor si éste se está moviendo. Las corriente rotóricas debidas a estas f.e.m.s se combinan con el campo magnético para producir un par que trata de evitar las variaciones de flujo sobre el devanado del rotor. Por lo tanto, este par intenta que el rotor no se mueva, aparece pues, un par de frenado.

Otra forma de comprender este funcionamiento es que, en el momento del paro se inyecta una corriente continua en el estátor que crea un campo magnético fijo, el rotor tratará de alinearse con este campo produciéndose el paro del mismo. 

Se debe regular la frenada con un temporizador para que al detenerse el motor cese la alimentación de corriente continua, evitando que el motor sufra calentamientos perjudiciales.

Como en corriente continua en la ley de Ohm sólo intervienen las resistencias, pero no las reactancias, la tensión continua con que se alimenta el estátor debe tener un valor pequeño para que no origine corrientes peligrosas que puedan dañar el devanado.

La tensión continua que se le debe aplicar al motor eléctrico se puede calcular mediante una procedimiento rápido, aplicando la ley de Ohm. Se mide la resistencia óhmica que existe entre las fases en la cual se va a inyectar la corriente continua. Junto con 1,3 a 1,5 veces la intensidad del nominal de motor, se puede obtener la tensión continua que se le debe aplicar al devanado estatórico para realizar la frenada, (U = I x R).

En el ejemplo que se expone a continuación se aplica una tensión continua de 12 V. Esta tensión es a modo de ejemplo, se debe calcular la tensión continua que se inyecta mediante el procedimiento de cálculo anteriormente expuesto.

Esquema de fuerza:

Esquema de fuerza arranque directo del motor trifásico de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua.

Este automatismo, consta de: 

- Fusible "F1": su función es proteger el motor contra sobreintensidades o cortocircuitos eléctricos. El fusible es un dispositivo eléctrico de protección que deja pasar la corriente eléctrica, mediante su filamento, hasta un cierto valor de intensidad, a partir de ese valor el filamento del fusible se rompe, impidiendo el paso de la corriente eléctrica y protegiendo la instalación.

- Interruptor seccionador "Q1": tiene por objeto dejar fuera de servicio la instalación eléctrica del motor, en caso de que fuera necesario realizar una reparación por avería o mantenimiento, aislando la instalación eléctrica del resto de la linea.

- Contactor "Km1": es el mecanismo eléctrico encargado de cerrar el circuito para que el motor funcione. El contactor es accionado mediante el pulsador de marcha "S2", se excita la bobina "A1-A2" del mecanismo y se cierran los contactos de fuerza del contactor, alimentando el motor eléctrico y poniéndolo en funcionamiento.

- Contactor "Km2": es el contactor que permite inyectar la corriente continua en el estátor de motor. Por medio del pulsador de paro "S1" se acciona el mecanismo del contactor permitiendo que se transforme la tensión de 230V a 12V y rectificando la corriente de alterna a continua e inyectándola en el motor eléctrico.

- Trasnformador "Tr1": transformador monofásico encargado de pasar la tensión de 230V a 12V, en el caso de este ejemplo, o a la tensión previamente calculada mediante el procedimiento de calculo descrito anteriormente.

- Rectificador de corriente "P1": aparato eléctrico encargado de rectificar la corriente alterna, pasando la corriente alterna a ser corriente continua.  

- Relé térmico "F2": protege al motor frente a posibles sobrecargas eléctricas débiles y prolongadas (sobrecargas temporales). El relé térmico detecta la sobrecarga eléctrica mediante el calentamiento de una bilámina metálica, que hace disparar el relé térmico sí se calienta en exceso.

- Motor trifásico 230/400 V: la tensión de línea es de 400 V, por ese motivo el motor es conectado en estrella.

Esquema de mando:

Esquema de mando arranque directo del motor trifásico  de corriente alterna con frenada por inyección de corriente continua.

El esquema de mando se conecta a una tensión de 230 V (tensión de fase), entre "L1" y "N". El esquema de mando consta de: 

- Fusible "F3": tiene la función de proteger de los cortocircuitos al circuito de mando.

- Contactos auxiliares del Relé térmico "F2": ante una falla por sobrecarga el contacto auxiliar "95-96" deja fuera de servicio la instalación, mientras que "97-98" enciende la luz roja de señalización de avería.  

- Pulsador "S1": contacto (11-12) pulsador de paro. Contacto (23-24) del "S1" contacto auxiliar normalmente abierto que permite el accionamiento del Km2.

- Pulsador "S2": pulsador de marcha.

- Bobina Km1 "A1-A2": al excitarse la bobina del contactor, los contactos de fuerza del mecanismo se cierran, el motor eléctrico se pone en funcionamiento.

- Contacto auxiliar normalmente abierto "Km1 (13-14)": realiza la función realimentación en el circuito de mando. 

- Contacto auxiliar normalmente cerrado "Km1 (21-22)": tiene como función apagar la luz de señalización verde.

- Bobina Km2 "A1-A2": al accionar el pulsador de paro, el contactor Km2 permite que se produzca la frenado por inyección por corriente continua.

- Contacto auxiliar normalmente abierto "Km2 (33-34)": realiza la función realimentación en el proceso de frenado.

- Contacto auxiliar normalmente cerrado "Km2 (21-22): encargado de realizar la función bloqueo, impide que entre el contactor Km1 cuando el contacto Km2 esta accionado.

- Bobina Ka "A1-A2 Contactor auxiliar temporizado": contactor auxiliar temporizado a la desconexión. El contactor se regula a un tiempo determinado, al cabo de ese tiempo el contactor se desconecta.

- Contacto auxiliar normalmente cerrado "Ka (55-56): el contactor "Ka" al ser temporizado a la desconexión, pasado el tiempo al que está calibrado el contacto "Ka 55-56" se abrirá finalizando la inyección de CC y dejando el circuito en estado de reposo para volverlo a accionar.

- Luz naranja "C3": motor en funcionamiento. La luz se enciende siempre y cuando la bobina "A1-A2" esté excitada, es decir siempre que el motor esté en funcionamiento.  

- Luz verde "C5": instalación eléctrica lista para funcionar, no existe ningún problema. 

- Luz roja "C2": el relé térmico esta accionado, luz de avería.

Comentamos el esquema.

Al accionar el pulsador de marcha "S2" se acciona el contactor "Km1", el motor se pone en funcionamiento, se realiza el arranque directo. Por medio de la función realimentación del "Km1" se puede soltar el pulsador "S2" y el motor seguirá en funcionamiento.

Cuando se desee parar el motor eléctrico, se pulsa "S1", entra el contactor "Km2" y el contactor temporizado a la desconexión "Ka" empieza a contar el tiempo al que esta regulado o tarado. Debido a la función bloqueo del "Km2 (21-22)" y al pulsador "S1 (11-12) el contactor "Km1" deja de excitarse y el motor comienza la frenada.

La frenada comienza cuando es accionado el "Km2" el transformador (230V/12V) y el rectificador "P1" hacen su función y se inyecta la corriente continua en las devanado del estátor (V y W). El "Ka temporizado" ha empezado a contar desde que se accionó el "S1", cuando pase el tiempo al que sea regulado se abrirá el contacto auxiliar normalmente cerrado "Ka (55-56)" terminando de esta forma la inyección de corriente continua y finalizando la frenada el motor eléctrico.

Vídeo compartido del Canal youTube: FPElectricidadArjona.

A continuación compartimos un vídeo donde se puede ver el funcionamiento de un motor eléctrico con frenada por inyección de corriente continua.

Punto de luz con regulador de intensidad luminosa.

Introducción.

El punto de luz con regulador de intensidad luminosa es similar al punto de luz simple, (Punto de luz simple, haz click aquí) con la excepción de que se emplea un interruptor-regulador electrónico de tensión en lugar de un interruptor.

Con el desarrollo de la electrónica y búsqueda en la mejora en la eficiencia energética, cada vez se emplean más elementos electrónicos en las instalaciones eléctricas. Tal es el caso de los reguladores de intensidad luminosidad. Estos elementos se pueden encontrar en varios formatos: 

• En forma de mecanismo convencional, se sustituye por el interruptor o conmutador instalado.existen varios tipos: 
• Regulador electrónico de tensión de mando rotativo. (Objeto de esta entrada).
• Regulador electrónico de tensión para lámpara de fluorescencia.
• Regulador electrónico táctil.
• Regulador electrónico por infrarrojos, controlado mediante mando a distancia. 
• En forma de potenciómetro, para intercalar en el cable de alimentación de algunas lámparas. Estos se pueden encontrar en instalación al pié de una luminaria o instalación aérea en una lámpara de sobremesa.
• En forma de Dimmer o pastilla, estos reguladores son de reducidas dimensiones, se instalan en el interior de las cajas de derivación. El mando para la regulación se realiza mediante uno o varios pulsadores conectados en paralelos entre sí.
• Reguladores o Dimmer específicos para lámparas de bajo consumo y led. Los reguladores electrónicos convencionales solo se pueden usar para lampara incandescentes y halógenas, no son aptos para lamparas de bajo consumo, ni de tecnología led (en caso de regulables, si son aptas), ya que tienen un rango de potencia menor, provocan que la lámpara parpadee, o incluso no se encienda. Sin embargo existen unas lámparas de bajo consumo y de tecnología led que son regulables pero tienen como inconveniente que tienen un coste más elevado.   

Regulador electrónico de tensión de mando rotativo.

Los reguladores electrónicos de tensión de mando rotativo permiten la regulación de la tensión del circuito desde un punto de la instalación y la conexión ó desconexión desde varios puntos mediante el uso de conmutadores y conmutadores en cruce.

La regulación de tensión del circuito se realiza de manera giratoria y la conexión y desconexión por pulsación. Este dispositivo es ideal para la creación de ambientes y escenas lumínicas, permitiendo un ahorro energético importante.

Este elemento sólo se pueden usar para regular lámparas incandescentes y halógenas. Necesitan de una potencia mínima de consumo para su correcto funcionamiento. Se deberá comprobar las instrucciones y características que nos proporciona cada fabricante para su correcta instalación.

Punto de luz con regulador de intensidad luminosa.

Consta de una protección eléctrica (fusible o interruptor magnetotérmico), un regulador electrónico de tensión y una o varias luminarias, ya que el regulador puede controlar a varias luminarias conectadas en paralelo. 

Su conexión se realiza mediante un conductor de fase, un conductor neutro y un conductor de protección de puesta a tierra. Los conductores generalmente son de sección de 1,5 mm2. La alimentación al circuito se toma de la caja de derivación más cercana, normalmente la que se instala en la propia habitación o recinto donde se va a instalar el puto de luz regulado.

El conductor de fase (en este caso, color marrón), se conecta a la entrada "P1" del regulador de tensión electrónico, y de uno de los borne de salida del regulador (borne de tensión regulado) al borne "L1" de la luminaria, de forma que el regulador realice la apertura, cierre y regulado de tensión del circuito eléctrico. El conductor neutro (colo azul), va desde la caja de derivación hasta el borne "N" de la luminaria. El conductor de protección de puesta a tierra, también se conecta desde la caja de derivación hasta el borne "PE" de la luminaria.  

A continuación se presenta el esquema de conexión, se aprecia en detalle los mecanismos que intervienen en el circuito eléctrico y las conexiones en la caja de derivación que se realizan mediante la ficha de conexión. 

A continuación se muestra un posible montaje de la instalación eléctrica. Los cables que alimentan al circuito provienen del Cuadro general de mando y protección, si fuera una vivienda, o de un Cuadro de mando y protección primario o secundario en cualquier otro recinto. En cualquier caso la alimentación del circuito se toma de la caja de derivación más próxima. El instalación eléctrica debe ejecutarse siguiendo las normas, pautas y consejos del REBT y toda normativa de aplicación.  

Reemplazando el regulador de tensión electrónico por el interruptor conmutador del que se conecta el conductor de fase, obtenemos un punto de luz conmutado con regulador de intensidad luminosa. 

De igual forma, si se tiene una conmutada en cruce, si se sustituye el interruptor conmutador del que se conecta el conductor de fase, se obtiene un punto de luz conmutado en cruce con regulador de intensidad luminosa. 

Actuadores Neumáticos

Introducción. Cilindros neumáticos.

El actuador neumático o cilindro de aire comprimido es, por regla general, el elemento del circuito neumático encargado de realizar el trabajo, ya sea un trabajo lineal o rotativo. Tiene como finalidad generar un movimiento rectilíneo o de giro, dependiendo del tipo de actuador, transformado de este modo la energía de presión en energía mecánica. El actuador no solo puede realizar funciones de trabajo, sino que también puede ejercer funciones de regulación y mando dentro del circuito neumático.

Clasificación de los actuadores neumáticos.

 Una clasificación genérica para los actuadores neumáticos puede ser:

Clasificación genérica de los actuadores neumáticos.

Actuadores lineales.

Los actuadores lineales, independientemente de su forma constructiva, representan los actuadores más comunes que se utilizan en los circuitos neumáticos. Existen dos tipos fundamentales:

• Actuadores de simple efecto. 
• Actuadores de doble efecto. 

Actuadores de simple efecto.

Este tipo de cilindro sólo puede producir trabajo en un sentido del movimiento, ya que dispone de una sola entrada de aire y el retorno es realizado por medio de un muelle interior o bien por una fuerza externa. Cuando el cilindro va provisto de muelle, éste es dimensionado para que el regreso del émbolo a su posición inicial se haga a una velocidad adecuadamente rápida.

Los cilindros de simple efecto se utilizan para sujetar, marcar, apretar, expulsar, alimentar, levantar, etc. Tienen un consumo de aire más bajo que un cilindro de doble efecto de iguales características y dimensiones.

Este tipo de cilindro presenta una serie de problemas o desventajas, existe una reducción de impulso debido a la fuerza contraria del resorte, así que puede ser necesario un diámetro interno algo más grande para conseguir la misma fuerza. También la adecuación del resorte tiene como consecuencia una longitud total más larga y una longitud de carrera limitada, no siendo esta superior a unos 100 mm.
    

Dentro de los actuadores o cilindros de simple efecto, se pueden encontrar los siguientes tipos:

Cilindro de émbolo: este tipo de cilindro contiene un pistón en su interior que en un sentido es desplazado por el aire comprimido y en sentido contrario es desplazado por un resorte o una fuerza externa. La estanqueidad se consigue por medio de una juntas de material flexible de plástico que recubre el pistón metálico. Durante el movimiento la junta se desliza sobre la pared interna del cilindro (camisa), impidiendo las fugas de aire entre cámaras.

Cilindro de émbolo.

Cilindro de membrana: en este caso una membrana de goma o metal reemplaza al émbolo. El vástago del cilindro está fijado en el centro de la membrana, y el único rozamiento que se produce es por dilatación del material. Normalmente son cilindros de carreras muy cortas (longitud máxima de 50 mm). Es un cilindro empleado en dispositivos de máquinas y herramientas, estampación, remachado y fijación de prensas, etc.

Cilindro de membrana.

Cilindro de membrana arrollable: de construcción similar al anterior, también emplea una membrana que al estar sometida a la presión del aire, se arrolla a lo largo de la pared interior del cilindro provocando la salida del vástago.

Cilindro de membrana arrollable.

Actuadores de doble efecto.

Los cilindros de doble efecto son aquellos que realizan trabajo, tanto en su carrera de avance como en la de retroceso debido a la acción del aire comprimido. Son cilindros empleados especialmente en aquellos casos en que el émbolo tiene que realizar un determinado trabajo en ambos sentidos, teniendo que retomar el vástago a su posición inicial. En principio la longitud de la carrera en estos cilindros no está limitada, pero se tiene que tener en cuenta un fenómeno denominado pandeo que puede llegar a sufrir el vástago.

Sus componentes internos son prácticamente iguales a los cilindros de simple efecto, con pequeñas variaciones de constructivas. La culata delantera tiene un orificio roscado para inyectar de aire comprimido para realizar la carrera de retroceso.

Cilindro de doble efecto.

Algunos cilindros de doble efecto son:

Cilindros con amortiguación interna: en accionamientos neumáticos que son ejecutados a velocidades importantes y la masa desplazada es grande se producen impactos del émbolo contra la camisa que liberan gran cantidad de energía que tiende a dañar el cilindro. Con objeto de evitar este daño del cilindro se emplea cilindro con amortiguación interna.

Estos cilindros disponen de unos casquillos de amortiguación alojados en las culatas, al alcanzar las posiciones finales de las carreras, tanto de avance como de retroceso, el émbolo, junto con el casquillo amortiguador, disminuye la salida directa del aire hacia el exterior haciéndose la sección de escape muy pequeña, gracias a la acción del regulador de caudal y la válvula antirretorno.

El aire comprimido se comprime más en la ultima parte de la carrera del cilindro. Esta sobrepresión producida por la disminución del escape de aire debido a las válvulas antirretorno y la reguladora de caudal hacen que el émbolo se deslice más lentamente amortiguándose el impacto del émbolo con las culatas.

Cilindro con amortiguación interna.

Los cilindros con amortiguación interna se pueden encontrar:

• Cilindros con amortiguación en el avance. 
• Cilindros con amortiguación en el retroceso.
• Cilindros con amortiguación en ambos sentidos. 
• Cilindros con amortiguación en el lado del émbolo sin regulación.

Cilindros de doble vástago: este tipo de cilindros tiene un vástago corrido hacia ambos lados. La guía del vástago es mejor, por que dispone de dos cojinetes y la distancia entre éstos permanece constante. Por este motivo el cilindro puede absorber pequeñas cargas laterales.

La fuerza es igual en los dos sentidos, debido a que la superficie del émbolo son iguales, al igual que sucede con la velocidad de desplazamiento.

Cilindro de doble vástago.

Cilindro Tándem: se trata de un elemento con dos cilindros de doble efecto que forman una unidad. Con esta disposición, al aplicar simultáneamente presión sobre los dos émbolos se obtiene en el vástago una fuerza de valor duplicado, respecto a un cilindro normal de igual diámetro. Son usados en casos de fuerzas considerables y con espacio reducido para un cilindro de mayor diámetro.

Cilindro Tándem.

Cilindro multiposicional: este tipo de cilindro es una buena opción en aquellos casos en los que se requiere alcanzar 3 o 4 posiciones diferentes del vástago. Está constituido por dos o más cilindros de doble efecto acoplados entre si por el extremo de los vástagos o bien por las culatas mediante placas adaptadoras. Para cuatro posiciones, se requiere que la carrera de las 2 unidades sean diferentes.

Cilindro multiposicional.

Cilindro de impacto: la fuerza de presión de un cilindro está limitada, y por tanto para elevadas energías cinéticas se emplea el cilindro de impacto. Esto se alcanza aumentando la velocidad del émbolo, hasta unos valores de 7,5 a 10 m/s, aunque con el inconveniente de tener que realizar pequeños recorridos, ya que la velocidad disminuye rápidamente en caso de ser esta muy grande.

Cilindro de impacto.

La camisa A del cilindro esta sometida a presión, el cilindro esta retraído. Al accionar la válvula distribuidora del circuito neumático, en la camisa B entra aire comprimido y se somete a la presión de trabajo. Mientras, la camisa A es puesta a escape. La fuerza actúa sobre la superficie C y cuando sea mayor que la de la cámara A, el embolo se desplazará en dirección Z. Al mismo tiempo queda libre toda la superficie del émbolo y la fuerza aumenta. El aire de la camisa B puede fluir rápidamente a través de la sección, ahora más grande y el émbolo sufre una gran aceleración.  

Actuadores de giro.

Actuadores de giro limitado.

Cilindros de giro: se trata de un cilindro de doble efecto, el vástago es una cremallera que acciona un piñón y transforma el movimiento lineal en un movimiento giratorio hacia la izquierda o hacia la derecha, según el émbolo. Los ángulos de giro pueden ser de 45º, 90º, 180º, 290º hastas 720º. Es posible determinar el margen de giro dentro del margen total por medio de un tornillo de ajuste.

El par de giro es función de la presión, de la superficie del émbolo y de la desmultiplicación. Los actuadores de giro se emplean para voltear piezas, doblar tubos metálicos, regular accionadores de aire, accionar válvulas de cierre, válvulas de tapa, etc.

Cilindro de giro.

Cilindro de émbolo giratorio:Al igual que los cilindros de giro, éste también puede realizar un movimiento angular limitado, que rara vez sobrepasa los 300º. La estanqueidad presenta dificultades y el diámetro o el ancho permiten a menudo obtener sólo pares de fuerza pequeños. Estos cilindros no se utilizan mucho en neumática, pero en hidráulica se utilizan con frecuencia.

Cilindro de émbolo giratorio.

Actuadores de giro ilimitado o motores neumáticos.

Los equipos que transforman la energía de presión del aire comprimido en movimientos giratorios mecánicos se denominan motores neumáticos. Se clasifican en:

Motor de émbolo o pistones: este tipo de motor puede a su vez ser un motor radial o axial. El movimiento del émbolo tiene como consecuencia que el aire a presión actúa sobre la cabeza del pistón, transmitiendo movimiento al cigüeñal a través de la biela. Para que el motor trabaje de modo homogéneo es necesario que conste de varios cilindros, dependiendo de la potencia, de la presión de entrada, cantidad de cilindros, superficie de los émbolos y velocidad de éstos.

Trabajan a revoluciones más bajas que los motores de paletas. Tienen un par de arranque elevado y buen control de su velocidad. Se emplean para trabajos de baja velocidad con grandes cargas.

Motor neumático de émbolo o pistón. 

Motor de paletas: estos motores tienen un rotor montado excéntricamente en un cilindro, con paletas longitudinales alojadas en ranuras a lo largo del rotor.

El par se origina cuando el aire a presión actúa sobre la paletas. El número de paletas suele ser de 4 a 8. Normalmente cuatro o cinco paletas son suficientes para la mayoría de las aplicaciones. Se utilizan mayor número de paletas cuando se necesita mejorar la fiabilidad de la máquina y su par de arranque.

Motor neumático de paletas.

Motor de engranajes: El aire comprimido es admitido por un lado en la línea de contacto de las ruedas dentadas y escapa por el otro después de provocar su rotación. Una rueda se acopla solidaria de su eje y la otra montada sobre rodamientos gira "loca" sobre su eje. La transmisión del par se realiza por el flanco de los dientes y por tanto el desgaste, muy reducido, no tiene influencia sobre la estanqueidad.

Motor neumático de engranajes.

Actuadores especiales y combinados.

A continuación vemos algunos ejemplos de cilindros especiales y combinados: 

Cilindro de vástagos paralelos: este tipo de cilindro esta compuesto de dos cilindros de doble efecto dispuestos en paralelo que forman uno solo. Son utilizados en aplicaciones donde se necesita mayor fuerza y el vástago no deba de girar durante la operación.

Cilindros de doble vástago: comentado en apartados anteriores.

Cilindro sin vástago: estos cilindro mueven una ménsula por medio de émbolos desplazados por aire comprimido a lo largo de toda la longitud de la carrera del propio cilindro. Pueden ser ajustable, de transmisión mecánica por fleje, con sujeción mecánica o magnética, etc.

Cilindro sin vástago con amortización ajustable.

Cilindro sin vástago con acoplamiento magnético: este tipo de cilindro carece de vástago. Es aire comprimido mueve una ménsula, dicha ménsula transporta los objetos a lo largo de toda la carrera del cilindro sujetando el objeto mediante imanes de arrastre.

Cilindro sin vástago de transmisión mecánica por fleje: este cilindro carece de vástago, es su lugar tiene una ménsula solidaria a un conjunto fleje de acero. Los émbolos neumáticos son los encargados de mover la ménsula a través de toda la carrera del cilindro.

Cilindro de giro: comentado anteriormente.

Cilindro de giro de doble cremallera: este tipo de cilindro de giro dispone de dos émbolos que transforman el movimiento lineal en movimiento giratorio por medio del conjunto cremallera piñón,

Cilindros con pinzas de apertura angular: este tipo de cilindros algo más complejos disponen de unas pinzas en el vástago para la sujeción y movimiento de piezas.

Cilindros con pinzas de apertura paralela. 

Estructura de un cilindro neumático.

A continuación vemos las partes de un cilindro neumático de doble efecto.

1.- Camisa del cilindro: pieza única de acero estirado sin costuras de soldadura, la superficie interior de mecaniza con acabados superficiales muy finos y bruñidas para facilitar la lubricación. En determinadas aplicaciones el cilindro puede ser de aluminio, latón o acero cromado interiormente.
2.- Culata trasera o anterior: piezas trasera del cilindro que garantiza la estanqueidad por medio del apriete y las juntas.
3.- Culata delantera o posterior: pieza delantera del cilindro que garantiza la estanqueidad por medio del apriete y las juntas.
4.- Vástago del cilindro: normalmente de acero inoxidable, pieza encargada, junto con el émbolo, de transmitir el movimiento rectilíneo o giratorio dependiendo del caso.
5.- Collarín obturador: elemento que garantiza la estanqueidad del vástago.
6.- Cojinete: pieza que sirve de guía al vástago. Es la pieza sirve de apoyo al vástago en su carrera, también actúa de mártir y se desgasta debido al rozamiento.
7.- Anillo rascador: elemento situado delante del cojinete, tiene como objeto evitar que penetren partículas de polvo o suciedad en la camisa del cilindro.
8.- Junta dinámica: junta que evita el paso del aire de la cámara anterior a la posterior del cilindro y viceversa. Es solidaria con el émbolo del cilindro de forma que asegura la estanqueidad dentro de ambas cámaras.
9.- Juntas tóricas: elementos, normalmente de goma, teflón o caucho, que aseguran la estanqueidad de la camisa con las culatas.

Sujeción de los cilindros.

El tipo de sujeción depende de la forma en la que esté montado el cilindro en los equipos, se puede recurrir a una determinada variedad de elementos auxiliares que permiten la sujeción de un modo u otro.

Es importante tener en cuenta el modo de sujeción, ya que los cilindros solo han de soportar un esfuerzo axial, o sea, en el sentido del eje longitudinal, siendo las principales consecuencias de una mala sujeción:

• Presiones laterales que inciden en los cojinetes, con el consiguiente desgaste. 
• Fuertes presiones laterales en el collarín obturador.
• Esfuerzos elevados y desiguales en los vástagos y las juntas de los cilindros. 
• En cilindros con grandes carreras se aumenta el fenómeno del pandeo.

Algunos ejemplos de soportes de sujeción para cilindros neumáticos pueden ser:

a).- Directo.
b).- Roscado.
c).- Pies.
d).- Brida trasera.
e).- Brida frontal.
f).- Brida oscilante trasera.
g).- Brida oscilante central.

Obtención de la Corriente Alterna.

Supongamos que tenemos un campo magnético homogéneo formado entre dos polos norte (N) y sur (S) de un electroimán. En el interior del campo, bajo la acción de una fuerza ajena, se desplaza describiendo una circunferencia en el sentido de las agujas del reloj un conductor metálico rectilíneo. Como es sabido, la intersección de las líneas magnéticas por el conductor llevará a la aparición en el mismo de una fuerza electromotriz (f.e.m) inducida. La magnitud de la f.e.m. depende de la magnitud de la inducción magnética "B", la longitud activa del conductor "l", velocidad de intersección de las líneas magnéticas "v" por el conductor y seno del ángulo "α" entre la dirección del movimiento del conductor y la del campo magnético.

Descompongamos la velocidad circunferencial "v" en sus dos componentes: normal y tangencial con relación al sentido de la inducción magnética "B". La componente normal de la velocidad vn condiciona la f.m.e. inducida que surge y es igual a:

La componente tangencial de la velocidad vt no participa en la creación de la f.e.m. inducida y es igual a:

cuando α = 90º, la velocidad normal

es decir, en este caso la componente normal de la velocidad tiene su máximo valor. El mismo valor tiene en este momento la magnitud de la f.e.m. inducida en el conductor:

de donde, la expresión general para la f.e.m. en el conductor será:

Durante el movimiento el conductor ocupará diversas posiciones. En la figura 1 las posiciones del conductor se dan cada 45º de ángulo de giro. Al examinar las posiciones del conductor, vemos que el ángulo de intersección "α" varía y, al pasar el conductor la línea neutra, la dirección de la f.e.m. inducida, determinada según la regla de la mano derecha, también cambia. (Regla de la mano derecha)

Figura 1: Obtención de la corriente alterna.

Para representar claramente la variación de la f.e.m. inducida en el conductor, aprovechamos el método gráfico. Tracemos dos ejes recíprocamente perpendiculares. En el eje horizontal marquemos a escala los ángulos de giro del conductor, y en el vertical, con otra escala, la magnitud de la f.e.m. inducida en el conductor en función del tiempo. Si la f.e.m. inducida en el conductor al pasar por debajo del polo sur la consideramos positiva y marcamos desde el eje horizontal hacia arriba, la f.e.m. inducida en el conductor al pasar por debajo del polo norte (N) se debe considerar negativa y habrá que marcarla desde el eje horizontal hacia abajo. Trazando después, a través de los segmentos que representan los valores de las f.e.m., una línea continua, obtendremos una curva denominada sinusoide. Por medio de esta curva podemos fácilmente determinar la magnitud de la f.e.m en cualquier momento de tiempo.

El alternador expuesto en la figura 2 permite tomar y derivar a la red exterior una f.e.m. alterna. El conductor en forma de cuadro rectangular (1 y 2) gira en el campo magnético bajo la acción de una fuerza ajena. Los extremos del cuadro están unidos a dos anillos de cobre (3 y 4) y sobre los cuales van puestas dos escobillas de carbón (5 y 6). Por la red exterior (R) pasará una corriente que varía en magnitud y en dirección. Tal corriente se llama alterna, diferenciándose de la continua que producen las pilas eléctricas y acumuladores.

En la creación de la f.e.m. inducida no participarán todos los lados del cuadro, sino solamente los que cortan las líneas magnéticas. Estos lados se denominan lados activos.

La estructura del alternador expuesto prácticamente no puede ser utilizada. Su defecto consiste en la dificultad de crear un campo magnético homogéneo y en la gran reluctancia al flujo magnético el cual recorre por el aire gran parte de su camino.

Figura 2: Alternador para derivar la corriente alterna del rotor. 

En las máquinas eléctricas entre los polos del electroimán se aloja un tambor de acero (rotor) en cuyas ranuras se colocan los conductores del devanado. En la figura 3 esta representado esta máquina. En este caso las líneas magnéticas tienen que pasar por el aire un corto tramo entre el acero de los polos y del rotor. Se puede demostrar, que las líneas magnéticas, pasando por el entrehierro, entrarán en el rotor en dirección radial y en la misma dirección saldrán del mismo para llegar al otro polo. En este caso la dirección de la velocidad circunferencial es perpendicular en cada momento a la de las líneas magnéticas, es decir, que la velocidad siempre sera normal (v = vn).

Figura 3: Flujo magnético de una máquina con rotor.

El deseo de obtener una f.e.m sinusoidal obliga a los diseñadores de la máquina a dar tal forma a los terminares polares, que la inducción magnética en el entrehierro varíe según la ley sinusoidal.

donde Bm es la inducción magnética máxima en el entrehierro, siendo α = 90 º, o sea

En este momento la f.e.m. inducida en el conductor también tiene el valor máximo:

de donde la expresión general para la f.e.m. en el conductor será:

Para obtener una f.e.m. inducida en un alternador, es indiferente si el conductor móvil atraviesa un campo magnético inmóvil, o bien un campo móvil corta un conductor fijo. En los ejemplos anteriormente vistos, el devanado donde se inducía la f.e.m. alterna se disponía sobre la parte giratoria de la máquina: el rotor; y los polos eran situados en la parte fija de la misma: el estator.

Sin embargo, para situar el devanado de corriente alterna en condiciones más favorables, éste se dispone con frecuencia sobre el estator, mientras que el devanado de excitación se coloca sobre el rotor. Un alternador semejante está representado en la figura 4.

Figura 4: Alternador bipolar.

La corriente continua, necesaria para el devanado inductor, se suministra de un generador excitador especial de corriente continua, asentado sobre el mismo árbol del alternador, o de un dispositivo rectificador.  

Introducción al Dibujo Técnico.

Introducción.

Cuando se plantea un problema técnico, el ingeniero busca una solución por medio de su imaginación, inteligencia, conocimientos profesionales y recursos educativos. La solución debe ser planteada y comunicada.

La comunicación se puede realizar a través de diversas formas de expresión: oral, escrita o mediante el dibujo. Existen distintos tipos de dibujo, el ingeniero utiliza generalmente el dibujo técnico.

El dibujo técnico es el lenguaje por el cual el técnico, por un lado registra sus ideas y la información exterior y, por otro las comunica a otras personas para su materialización practica. Para que el dibujo técnico sea verdaderamente útil y cumpla los requisitos de medio de expresión y comunicación debe tener varias características: gráfico, universal, preciso y unívoco.

El dibujo técnico es un lenguaje gráfico en el que las palabras se sustituyen por representaciones formadas por líneas, cifras y símbolos. Es el modo más directo y simple de comunicación entre técnicos, con el taller, con la obra, con el montaje, etc. 

Términos generales.

• Esquema: Dibujo en el que los símbolos gráficos se utilizan para indicar la función de las piezas o elementos de un sistema y las relaciones entre ellos.
• Croquis: Dibujo realizado generalmente a mano alzada y que no está necesariamente a escala.
• Dibujo técnico, dibujo: Información técnica, recogida sobre un soporte adecuado, presentada gráficamente de acuerdo con las normas, y generalmente a escala.
• Diagrama: Representación gráfica, generalmente dentro de un sistema de coordenadas, que expresa la relación existente entre dos o más cantidades o magnitudes variables.
• Sección: Representación que recoge únicamente las líneas de un objeto situada en uno o más planos de corte.
• Corte: Sección que representa, además las líneas situadas detrás del plano de corte.
• Detalle: Representación sobre el dibujo de un elemento, o parte de un elemento o conjunto, generalmente ampliado con el fin de suministrar la información necesaria.
• Vista: Proyección ortogonal que representa las partes visibles de un objeto y también, si es necesario, sus líneas ocultas. 
• Alzado: Vista en el plano vertical.
• Planta: Vista, sección o corte en un plano horizontal, vista desde arriba.

Tipos de dibujos según su representación.

Croquis. 

Es una representación realizada en la mayoría de los casos a mano alzada que no utiliza necesariamente formas, medidas y normas. Sirve de base para la realización de un dibujo o de un plano.

Es el mejor sistema para comunicar y fijar ideas. Proporciona soluciones a un problema de forma rápida y con un costo razonable, solo requiere de lápiz, papel (milimetrado, isométrico o normal) y goma de borrar. Las líneas del croquis se realizan a mano alzada. Las líneas a mano alzada es más imprecisas y menos uniforme, pero no por ello el dibujo debe presentarse de forma sucia, desordenado o inacabado.

Es muy importante mantener las proporciones en el croquis. Para ello es conveniente definir primero las proporciones de longitud y anchura, después las divisiones, por último los detalles. Si se empiezan por el detalle, las proporciones se pierden.

Dibujo, planos o esquemas.

Representación realizada a escala, en los dibujos que representan la realidad, con las vistas, cortes, cotas y demás datos y técnicas de dibujo técnico necesarios en cada caso. Se realizan a tinta, y se emplean útiles de dibujo o software de diseño asistido por ordenador.  

Tipos de dibujos según su contenido. 

Dibujo de conjunto o general.

Representación que muestra una instalación, construcción, máquina, aparato, etc., en condiciones de funcionamiento montada con todos sus componentes.

El dibujo o plano debe contener toda la información necesaria, las vistas adecuadas para poder identificar todas las piezas que lo componen, poder ubicarlas y situarlas en el conjunto e incluso poder interpretar el funcionamiento del conjunto. No es necesario que se vea en perfecto detalle como son todas la piezas elementales, para ello están los dibujos de despieces.

El dibujo de conjunto se puede encontrar en un solo plano de conjunto o también se puede utilizar varios dibujos en grupos parciales o subconjuntos junto con un dibujo general donde se defina el montaje de estos subconjuntos.

Cada pieza debe estar identificada por un número correlativo, empezando por el 1, denominado marca.

Dentro de los dibujos de conjunto, para casos particulares o una aplicación determinada, existen diversos tipos de dibujos de conjunto, tales como:

• Dibujos de montaje: representación que reúne las piezas, grupos, etc., con todas las indicaciones y cotas necesarias para su montaje. 
• Dibujo explosionado: representación en el que aparece una perspectiva explosionada del conjunto y la forma en la que están unidas entre sí. 
• Dibujo en grupo: representación de un grupo del conjunto, que consta de una o varias partes unidas entre sí. 
• Dibujo de medidas: representación simplificada de un producto con las medidas principales, montaje, espacio ocupado, dimensiones, etc. 
• Dibujo colectivo: representación de tamaños diferentes de partes homogéneas en un mismo dibujo mediante cotas paramétricas (donde la cifra de cota se sustituye por una letra), adjuntándose una tabla donde se dan los valore de las cotas y otros datos de interés en el plano.

Dibujo de conjunto y despiece de un Pararrayos con Dispositivo de Cebado.

Dibujo de despiece.

Representación de una pieza aislada, que pertenece a un conjunto, que contiene toda la información para la definición de la misma, de modo que sea posible su fabricación.

Esquema.

Representación simbólica del diagrama funcional y de componentes de una instalación o un montaje determinado. Pueden ser de varios tipos: eléctricos, electrónicos, hidráulicos, neumáticos, electromecánicos, etc.

Esquema eléctrico unifilar.

Elección y designación de los formatos.

Según la Norma UNE-EN ISO 5457:2000 "Documentación técnica de producto. Formatos y presentación de los elementos gráficos de las hojas de dibujo", el dibujo original debe ejecutarse sobre la hoja de menor formato que permita la claridad y resolución deseada.

El formato para el dibujo técnico debe elegirse entre los formatos de la Seria A, y en caso de ser necesario pueden utilizarse formatos de la Serie A alargados.

Formatos de la Serie A y Seria A alargados:

Contenido de un dibujo técnico.

Todo dibujo técnico debe estar compuesto por el dibujo propiamente dicho, situado dentro de un recuadro o marco, y por el cuadro de rotulación o cajetín. El dibujo debe contener y representar toda la información necesaria para definir la pieza, el conjunto o aquello que pretenda representar de forma unívoca. El cuadro de rotulación debe contener toda la información para identificar el plano.

Márgenes y recuadros.

Márgenes: En todos los formatos, se deben utilizar márgenes entre los bordes del formato y el recuadro que delimita la zona de ejecución del dibujo.

Se recomienda que estos márgenes tengan una anchura mínima de 20 mm para los formatos A0 y A1, y una anchura de 10 mm para los formatos A2, A3, y A4.

A veces estos valores son bastante grandes para permitir la ejecución del dibujo. Estos valores mínimos pueden reducirse a 10 mm para los formatos A0 y A1, y a 7 mm para el formato A4.

Márgenes de archivo: Se puede prever un margen de archivo para las perforaciones o encuadernaciones. Este margen debe tener una anchura mínima de 20 mm y deberá situarse en el borde izquierdo opuesto al cuadro de rotulación.

Recuadro: El recuadro es la zona que delimita la zona de ejecución del dibujo, debe realizarse mediante un trazo continuo de una anchura de 0,5 mm de grosor.  

Cuadro de rotulación.

Según la Norma UNE-EN ISO 7200:2004. "Documentación técnica de productos. Campos de datos en bloques de títulos y en cabecera de documentos", establece y especifica los campos de datos que se utilizan en los bloques de títulos y en la cabeceras de los documentos técnicos de productos.

Los tipos de datos que se deben colocar en los cuadros de rotulación se establecen en el siguiente cuadro.

El cuadro de rotulación se coloca en la esquina inferior derecha del formato de papel. Para conocer mejor la posición de los bloques de títulos en los dibujos técnicos, véase la Norma UNE-EN ISO 5457. Para los documentos de texto no existen normas UNE-EN ISO aplicables.

La anchura total es de 180 mm, que corresponde al formato A4, con el margen izquierdo de 20 mm y el margen derecho de 10 mm. Para todos los formatos y tamaños de papel se utiliza el mismo bloque de título.

A continuación vemos dos posibles ejemplos de disposiciones de bloque de títulos:

Ejemplo 1:

Ejemplo 2:

Escalas.

Los dibujos siempre deben corresponderse al tamaño original de la pieza o del objeto representado. No obstante, en la mayoría de los casos se debe cambiar el tamaño del dibujo.

Definiciones.

Escala: Relación entre la dimensión dibujada respecto a su dimensión real. Conocida esta relación, siempre se puede medir directamente sobre el plano y conocer la dimensión real.

Escala a tamaño natural: escala que corresponde a la relación 1:1.

Escala de ampliación: escala que corresponde a una relación superior a 1:1.

Escala de reducción: escala que corresponde a una relación inferior a 1:1.

Escalas recomendadas.

Según la Norma UNE-EN ISO 5455:1996. "Dibujos técnicos. Escalas", las escalas recomendadas para la elaboración de planos son:

En caso necesario, para aplicaciones especiales, se estima necesaria una escala de ampliación mayor o una escala de reducción menor que las que se recomienda en la tabla, las escalas pueden aumentarse por los dos lados, a condición de que la escala deseada se derive de una escala recomendada mediante la multiplicación por una potencia de 10. En casos excepcionales, en los que por razones funcionales, la escala recomendadas no puedan aplicarse, se pueden elegir escalas intermedias.

Referencia a elementos.

Se recomienda atribuir las referencias de una forma sucesiva a cada uno de los elementos que componen un conjunto y/o a las partes de elementos representadas en el dibujo.

Los elementos idénticos de un mismo conjunto deben identificarse por una misma referencia. De igual forma, cada uno de los subconjuntos completos, incorporados en el conjunto que figura en el dibujo debe identificarse por una sola referencia.

Las referencias deben escribirse utilizando números arábigos. Sin embargo, se permite añadir letras mayúsculas cuando sea necesario.

La forma, dimensiones y espaciamiento de los caracteres empleados deben estar de acuerdo con la Norma ISO 3098-1.

Todas las referencias que figuran en un mismo dibujo deben ser del mismo tipo y tener la misma altura de escritura. Deben distinguirse de cualquier otra indicación y pueden ejecutarse de varias formas:

• Utilizando caracteres de una mayor altura de escritura, por ejemplo, doble a la empleada para la acotación y para las indicaciones análogas.
• Colocando cada referencia en el interior de un círculo; en este caso, los círculos deben tener el mismo diámetro y trazarse en linea llena fina.
• Realizando una combinación de los dos puntos anteriores.

Las referencias deben disponerse fuera del trazado general de los elementos en cuestión. Cada una de las referencias deben unirse al elemento correspondiente por medio de una línea de referencia. Se permite la supresión de la línea de referencia, si es evidente la relación entre la referencia y el elemento correspondiente.

Es preciso evitar la intersección de líneas de referencia, que asimismo, en la medida de lo posible, deberán ser cortas y, generalmente inclinadas con relación a las referencias. En el caso de las referencias inscritas en círculos, la prolongación de la línea de referencia debe pasar por el centro del círculo.

Las referencias deben disponerse en las mejores condiciones posibles de claridad y legibilidad del dibujo, preferentemente alineadas en filas o columnas. Una misma línea de referencia puede incluir varios elementos asociados. Si no existe ningún riesgo de ambigüedad, los elementos idénticos sólo se referenciarán una vez.

Las referencias deberían tener un orden determinado para la numeración de las referencias:

• orden posible de montaje. 
• orden de importancia de los componentes (subconjunto, piezas principales, piezas secundarias, etc). 
• Cualquier otro orden lógico.

Lista de elementos.

La lista de elementos contiene la información descriptiva necesaria para identificar todos los componentes. La información que debe contener es la siguiente:

• Cantidad: indica el número total de elementos idénticos que se necesitan para formar el conjunto completo objeto del dibujo. 
• Denominación: indica la designación del elemento. Pueden utilizarse abreviaturas si no producen errores. si se refiere a un elemento normalizado (tornillos, tuercas, clavijas, arandelas, etc.) debe utilizarse su designación normalizada.  
• Marca: indica el número de referencia del elemento que figura sobre el dibujo de procedencia. 
• Plano nº, o dibujo nº: número de referencia del plano de despiece del elemento correspondiente.  
• Modelo o referencia: se utiliza para la identificación de los elementos que no están completamente representados en el dibujo, por ejemplo, los elementos detallados en otros dibujos, los elementos normalizados y otros elementos disponibles para su empleo. Dependiendo del caso, la inscripción puede consistir en el número de otro dibujo, de la norma aplicable, del código o de cualquier otra información similar. 
• Material: indica el tipo y la calidad del material que ha de utilizarse. Si se trata de un material normalizado, debe utilizarse la designación normalizada.
• Peso: peso de la pieza.
• Observaciones:se utiliza para realizar comentarios que resulten de interés para dicho elemento.

Plegado de planos.

La Norma UNE 1027:1995 "Dibujos técnicos. Plegado de planos" establece los principios generales para el plegado de planos. Su propósito es asegurar que los planos plegados puedan ser almacenados. Una vez plegados, los planos deben tener un tamaño de un A4. El cuadro de rotulación debe estar colocado en la portada en posición de lectura y en la esquina derecha.

Líneas usadas en los dibujos técnicos.

Clases de líneas.

Según la Norma UNE 1032:1989 " Dibujo técnico. Principios generales de representación" especifica los tipos y anchuras de líneas que se representan en la siguiente tabla:

Espaciamiento entre líneas.

El espaciamiento mínimo entre líneas paralelas no debe ser nunca inferior a dos eces la anchura de la línea más gruesa. Se recomienda que este espacio no sea nunca inferior a 0,7 mm.

Anchura o grosor de las líneas.

La anchura o grosor de las líneas deberá elegirse en función de las dimensiones o del tipo de dibujo, entre la gama siguiente:

• 0,18; 0,25; 0,35; 0,5; 0,7; 1; 1,4; y 2 mm.

Debe conservarse la misma anchura de línea para las diferentes vistas de una pieza, dibujadas con la misma escala.