Clase digital 6. Marcos y armaduras

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Marcos y armaduras

Introducción

¡Hola! 

Espero te encuentres muy bien y con buen ánimo para seguir complementando tu aprendizaje. Como siempre te brindo la bienvenida a la clase y deseo que tengas mucho éxito en todo aquello que realices. 

En esta sesión extenderemos los procedimientos vistos en la clase anterior para aplicarlos en la resolución de marcos y armazones. Podemos considerar a los marcos y armazones como máquinas simples que contienen elementos sometidos a tensión o compresión y para su diseño se precisa saber las fuerzas a las cuales estará sometido cada uno de los elementos que conforman la máquina. Este tipo de máquinas son ampliamente utilizadas en sistemas más complejos dentro de los procesos de la ingeniería química así como en áreas afines de la ingeniería mecánica.

Una vez que sabemos sobre la aplicación de los conocimientos que vamos a obtener en esta sesión, comencemos…

Desarrollo del tema

Armazones y máquinas

Los armazones y las máquinas son estructuras que contienen elementos sometidos a la acción de varias fuerzas. Los armazones están diseñados para soportar cargas y son estructuras estacionarias totalmente restringidas. Las máquinas están diseñadas para transmitir y modificar fuerzas; éstas pueden o no ser estacionarias y siempre tendrán partes móviles.

Análisis de un armazón

Con el fin de determinar las fuerzas internas que mantienen unidas a las diversas partes del armazón, éste se debe desensamblar y dibujar un diagrama de cuerpo libre para cada una de las partes que la constituyen.

Figura 1. Beer & Johnston, 2010.

Primero se deben considerar los elementos sometidos a la acción de dos fuerzas. En este armazón, el elemento BE es el único sobre el que actúan dos fuerzas. De modo arbitrario se supondrá su sentido; después, el signo obtenido para la magnitud común FBE de estas dos fuerzas confirmará o negará esta suposición.

Figura 2. Beer & Johnston, 2010.

En seguida se consideran los elementos sometidos a la acción de varias fuerzas, los elementos sobre los que actúan tres o más fuerzas.

De acuerdo con la tercera ley de Newton, la fuerza ejercida en B por el elemento BE sobre el elemento AD debe ser igual y opuesta a la fuerza FBE ejercida por AD sobre BE. En forma similar, la fuerza ejercida en E por el elemento BE sobre el elemento CF debe ser igual y opuesta a la fuerza FBE ejercida por CF sobre BE.

Figura 3. Beer & Johnston, 2010.

Armazones que dejan de ser rígidos cuando se separan de sus soportes.

Muchos armazones o estructuras se colapsarían si se separan de sus apoyos; en consecuencia, dichos armazones no pueden considerarse como cuerpos rígidos. En estos casos no se pueden determinar por completo las reacciones a partir del diagrama de cuerpo libre para el armazón completo.

Por ejemplo, considera el armazón mostrado en la fıgura, el cual consta de dos elementos AC y CB que soportan, respectivamente, a las cargas P y Q que actúan en los puntos medios de dichos elementos; los elementos están soportados por pernos en A y B y están conectados por medio de un perno en C. Este armazón no mantendrá su forma si se separa de sus apoyos; por tanto, se debe considerar que está hecho de dos partes rígidas distintas AC y CB.

Figura 4. Beer & Johnston, 2010.

Escribiendo MA=0 para el cuerpo libre AC y MB=0 para el cuerpo libre CB, se obtienen dos ecuaciones simultáneas que pueden resolverse para la magnitud común Cx de las componentes Cx y –Cx, y para la magnitud común Cy de las componentes Cy y –Cy. En seguida se escribe ΣFx=0 y ΣFy=0 para cada uno de los dos cuerpos libres con el fin de obtener, sucesivamente, las magnitudes Ax, Ay, Bx y By.

Saber que conocer los procedimientos conlleva a realizar aplicaciones en la ingeniería química de forma segura y a valorar sus conocimientos adquiridos en el curso con la finalidad de crear una actitud de responsabilidad en la vida profesional.

Conclusión

Para concluir, recuerda que es muy importante la comprensión de los conocimientos y procedimientos para calcular las fuerzas internas.  Recordemos que el cálculo del centro de gravedad nos ayudará a poder representar una distribución de cargas en una sola carga representativa en magnitud y posición. 

Te comento que el tema visto en esta clase se seguirá utilizando en varios de los temas que se revisarán posteriormente en el curso.

Recuerda que puedes apoyarte en cualquier momento del material reportado en las fuentes de información. 

Has concluido la sexta clase ¡muchas felicidades por tu esfuerzo! Ahora toca el turno de realizar la tarea y enviarla como se te indica. Te encuentro en tu siguiente clase, hasta pronto.

Fuentes de información