Tipos de uniones estructurales mecánicas en ingeniería industrial

¿Que son las uniones estructurales? Al construir grandes estructuras, necesitamos unir distintos componentes. Te explicamos los diferentes tipos de uniones mecánicas para conseguir un objetivo determinado.

En este artículo vamos a dar un repaso a cómo se realizan las uniones estructurales más utilizadas dentro del sector industrial.

¿Que son las uniones estructurales?

Por ejemplo, podemos necesitar unir un pilar y un dintel en la construcción de una nave. A la hora de construir grandes estructuras o simplemente pequeños conjuntos, surge la necesidad de unir los distintos componentes entre sí para conseguir un objetivo determinado.

Nos vamos a centrar en los tres tipos de unión principales usados en el sector industrial.

  • Uniones atornilladas, se realiza mediante la utilización de tornillos y las vamos a clasificar según ejecución y forma de trabajar.
  • Uniones soldadas, la soldadura se realiza mediante la aplicación de calor entre dos materiales iguales o similares, explicamos cómo y las vamos clasificar en:
    • Soldadura completa o parcial
    • Soldadura de ángulo
    • Soldadura en tapón y en ranura
    • Soldadura en bordes
    • Soldadura en curvado
  • Uniones por interferencia, en la que el objetivo es unir dos componentes, uno dentro de otro, mediante calor y dilatación del espacio en el que se introduce.

Veamos una pequeña introducción a cada una de ellas y en otros artículos iremos ampliando contenido ad-hoc.

 

Tipos de uniones estructurales mecánicas para la industria

Uniones atornilladas

Como su propio nombre indica, la unión entre los distintos componentes se realiza mediante la utilización de tornillos. La característica principal de este tipo de unión es que son desmontables, es decir la unión es reversible y no será necesario destruir ninguna parte de la unión. Las uniones atornilladas se pueden clasificar según la forma en que se ejecuta y según como trabaja bajo esfuerzos

Según ejecución:

Uniones atornilladas directamente

En estas uniones es necesario que existan roscas interiores en uno de los componentes. De esta forma no es necesario el uso de elementos adicionales. Por lo tanto la unión se realizará como se muestra a continuación.

 

Uniones atornilladas indirectamente

En este caso los elementos quedan unidos con el tornillo por medio de elementos exteriores, como son tuercas y arandelas. En este caso no son necesarias las roscas interiores.

Según la forma de trabajar:

Las uniones atornilladas pueden soportar esfuerzos cortantes, a tracción o a la combinada de estos. Por lo tanto en función del objetivo utilizaremos un tipo de unión u otro. Principalmente se distinguen dos tipos.

Uniones atornilladas ordinarias

En este tipo de unión se pueden usa tornillos calibrados (con unas determinadas calidades de fabricación) o tornillos ordinarios. En es tipo de unión será el tornillo quien soporte los distintos esfuerzos a los que se vea sometida la unión.

Uniones atornilladas pre-tensadas

En este tipo de unión se utilizan tornillos de alta resistencia. Estos tornillos se pre-tensan hasta un valor proporcional al límite elástico. De esta forma se puede hacer trabajar el tornillo únicamente a tracción, haciendo que  las superficies en contacto trabajen por rozamiento. El rozamiento absorberá los distintos esfuerzos que se soporten en la unión.

 

Uniones soldadas

Las uniones soldadas dan por resultado una unión rígida entre dos o más componentes. Normalmente el proceso de unión se realiza mediante la aplicación de calor a dos componentes de materiales iguales o similares, además se puede aplicar, o no ,material a la unión.

El calor hace que los materiales se fundan uniendo las distintas partes y dando como resultado un cordón de soldadura. El espesor del cordón dependerá de los espesores de los componentes que se unen. Durante el proceso de ejecución se deben proteger los materiales de los gases de la atmósfera. Existen distintos tipos de soldadura según cómo se produce la fusión de los materiales.

A continuación se enumeran los principales uniones soldadas:

  • Soldadura por arco

  • Soldadura por energía( láser haz de electrones)

  • Soldadura con gas (oxiacetileno)

  • Soldadura por puntos

En cuanto a la ejecución de la soldadura podemos distinguir las siguientes clases:

Soldadura a tope con penetración completa o parcial

Consiste en la unión de chapas que se encuentran en el mismo plano, estas chapas pueden necesitar la previa preparación de los bordes de los componentes. La penetración completa o parcial se refiere a la penetración del cordón en las partes soldadas. A continución se muestra un ejemplo de penetración completa y parcial respectivamente.

Soldadura de ángulo

Se utilizan para unir elementos cuyas caras forman un ángulo comprendido entre 60º y 120º.

Soldaduras en tapón y en ranura

Consiste en rellenar agujeros o ranuras evitando la separación de elemento solapados. No soportan esfuerzos de tracción pero si cortantes.

Soldadura en bordes curvados

Corresponde a las uniones soldadas entre elementos de bordes redondeados con elementos rectangulares. El proceso se realiza como la soldadura en angulo, determinando el espesor del cordón mediante ensayos.

Uniones por interferencia

Las uniones por interferencia consisten en unir dos componentes, donde uno se introduce dentro de otro y donde las dimensiones del alojamiento son menores que las dimensiones del elemento de inserción

Para realizar la unión se deberá calentar el alojamiento, con el objetivo de dilatar el mismo. De esta forma el elemento de inserción podrá introducirse dentro del alojamiento. Una vez se enfríe, el alojamiento ejercerá presión sobre la inserción quedando ambos componentes fijos. De esta forma con la presión ejercida entre las superficies y el rozamiento entre ellas quedará definida la unión.

 

Este ha sido un pequeño repaso a los principales tipos de unión utilizados en la industria. En Ingeniería SAMAT somos capaces de simularlos todos!

No os perdáis las próximas entregas del blog porque tendrán mucho que ver con ANSYS y con lo que os hemos contado

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