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1. Universidad del Valle
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Mecánica
ANALISIS DE FALLA DEL EJE EN EL CABEZAL DE TRASPORTE EN UNA EMBOTELLADORA
LINEAL ROTATIVA AUTOMATICA DE VINO
Cesar Ordoñez 1, Karen Guzman2
1Estudiante de Ingeniería Mecánica, Código; 2Estudiante de Ingeniería Mecánica Código
133046
La empresaEnaliaLtda. presentafallasenel ejedelplatogiratorio,porlalíneade embotelladohacia
el proceso de taponado,esto ocurre cada seis mesesde forma repentinaque ocasionasuspensión
de toda la línea de transporte, perdida del contenido de vino y reemplazo de la pieza fracturada
La línea trasportadora de una empresa embotelladora de vino está en constante funcionamiento,
durante todoslosprocesos lasbotellas sontransportadashaciacadamáquinade formasistemática,
continuae interrumpida.Lanecesidadde garantizarun altorendimientoimplicaque este proceso
sea optimo, por lo tanto, se necesita un estudio frecuente del estado de estas, debido a que en el
peorde loscasosconllevaaunparoimprevistodelprocesoyenconsecuenciasperdidasproductivas
y financieras.
Mediante el estudio de las condiciones, la pieza fracturada y la teoría de mecánica de fractura se
pretende realizar un análisis que determine la causa analítica de la falla y recomendaciones que
puedenmejorarel procesocomo proponerunageometríaalternativao cambiode material,el cual
tenga una vida útil significativamente mayor a la actual, sin tener mayor impacto económico
1. DESCRIPCION DEL EQUIPO
En el proceso de embotellado, las botellas de vinoingresan a la maquina en óptimas condiciones
para su llenado, por lo tanto ningún residuo se encuentre alojado en su interior asegurandoque
esté completamente vacía; estas son transportadas por medio de la cinta de alimentación que
consta de bandas transportadorasy platosgiratoriosque empujanlasbotellaenungiro y cambian
la dirección de estas hacia el siguiente proceso, existen dos platos para este proceso, el primero
recibe las botella vacías y las dirige por medio de rotación hacia las boquilla, donde son
posteriormente llenadas,enseguidassonrecibidasporel segundoplatoque lasdirige nuevamente
a las bandas transportadora hacia el proceso de taponado
Debido al continuo desgaste del eje en el segundo platogiratorio, se realiza el análisis de la pieza
encargada de empujar la botella conocida como cabezal rotativo o “estrella”, esta pieza es
impulsada por un eje, el cual está sometido a torsión. El plato giratorio consta de un eje, dos
estrellas, sujetadores, un soporte fijo, tornillos y pernos. El eje está conectado con el eje de la
maquinaembotelladorapormediode cadenas,piñones yunengranaje,lamaquinaestáconectada

2. a un motorque tiene cambiode girocon poleas dentadas,tiene estaconfiguración conel objetivo
de tener un giro común, sincronizado y simultaneo.
Al eje están acopladas por interferencia dos estrellas a una distancia menor que la altura de una
botellade vino,estas separanlasbotellas yestánsujetasal eje contornillos paramayorestabilidad
A lolargodel eje se introduceunperno internoparasujetarloalapiezaque gira que estádebajode
la mesa, además tiene un soporte fijo encima de la mesa que funciona como guía y prevención
posibles deflexiones
Grafico 1. Eje vista frontal, eje vista superior
ESPECIFICACIONES
 La velocidad angular del eje es 1,4 rad/s.
 El tiempo de operación son 10 horas diarias
 Producción de 801 botellas/hora
 Tiene una vida útil de mínimo 4 meses y máximo 8
ESPECIFICACION DE LA BOTELLA
 Altura de la botella de 310 mm
 Diámetro de la botella de 75 mm
 Capacidad botella 750 ml
 Peso de la botella 1428 gr

3. 2. FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA Y PIEZA
En una empresa envasadora de vino, se observa generalmente una sola maquina unida a varias
iguales, formandounconjuntoenseriede procesoscuyoobjetivo esentregarlabotellade vinolista
para su transporte. En dos secciones de esta gran maquina es necesario dar cierto tiempo a las
demásparaque realicenfuncionestalescomollenadoconvino, etiquetadoycorchado,sindetener
o bajar la velocidad general del proceso.
En el embotellamiento la botella es llenada con un plato giratorio que posteriormente lo envía a
otro,el cual se encarga de dirigirlabotellaal siguienteproceso,dandoeltiemponecesarioparadar
continuidad y le da estabilidad a la botella.
Esta parte gira con el mismo impulso generado para mover la maquina llenadora, el cambio de
velocidad se da por medio de poleas dentadas, engranajes y cadenas como se muestra en el.
Grafico 2. Engranajes
3. FRACTOGRAFIAS ANALIZADAS DE LA SUPERFICIE
la pieza sometida a análisis es el eje del plato giratorio, el cual se inspecciona visualmente para
determinar falla superficial y compararla con la literatura, sin embargo, se realiza una prueba al
material para determinar su naturaleza y rectificar su comportamiento

4. Se observarque el material tiene uncomportamientopropiode lafundicióngris,el ejesuponemos
fallosúbitamente,noporfatiga si no por un golpe o carga excesiva.El eje se diseñóconun orificio
concéntrico para que traspasara un perno, este provoca concentraciones de esfuerzos.
La pieza presenta inicio de corrosión en los cabezales y el eje a pesar de tener recubrimiento, se
visualiza ausencia de material con pequeños huecos, se puede atribuir a un ambiente húmedo
debido a procesos previos de lavado.
Grafico 3. Eje fracturado
4. CALCULO DE CARGAS SOBRE EL COMPONENTE
La botella experimenta una velocidad angular en el proceso de envasado, aproximadamente se
transportan 6 botella cada segundo, se envasan 801 botellas / hora
La trayectoriade labotellacuandodejael platofijodebeserestimadalomásexactaposibledebido
a que va a influir de manera decisiva en la secuencia del proceso, en caso que no se realice de
acuerdo a lo estimado puede quedar atascada y llegar a quebrarse
La trayectoriaseguidadependeprincipalmentedel puntoenque se separadelplatoelcual tieneun
ángulo de desprendimiento, la velocidad a la que gira el plato, del peso de la botella (fuerza
gravitacional) y la fuerza centrifuga
La fuerzacentrífuga hace que el cuerpo tiendaa salir de la curva y el cambio de velocidadal pasar
del platofijoal cabezal de trasporte genera unefectode inerciaenlabotellaal tratarde seguircon
el movimiento, loque hace que se inestabilice. el centrode gravedades bajo por lo que no afecta
significativamente este fenómeno.

5. Esta inclinación generafuerzaenlosdoscabezales,estosestánaunadistanciacortay se ubicanen
la parte baja de la botella por lo tanto se puede considerar iguales
Las fuerzasque existenenlabotellasontangencial yradial,lascualesprovocantorsiónymomento
respectivamente.Laprimeraquedadeterminaconlavelocidad tangencialylasegundaporlafuerza
radial, estas son función de la velocidad angular
Fig. 4 Fuerzas en el cabezal y la embotelladora
𝑉𝑡 = 𝑤𝑅
𝐹𝑟 = 𝑚𝑤2
Para determinar las cargas que soporta el eje del cabezal de transporte se realiza un balance de
energía para el efecto de la torsión y la flexión, se iguala la energía cinética de la botella con la
energía que experimenta el eje al considerarlo como un resorte
Fig. 4 balance de energía

6. BALANCE DE ENERGIA PARA TORSION:
1
2
𝑚𝑉𝑡
2
=
1
2
𝐾𝑡 𝜃2
𝐾𝑡 =
𝐺
𝐿
𝜋
2
𝑟4
Se despeja 𝜃 paraencontrarel torque, debidoalageometríade labotella,se consideranlasfuerzas
en los dos cabezales iguales
𝑇 = 𝐾𝑡 𝜃
𝑇𝑡 = 2,6 𝑁𝑚
Con un radio de 20 cm, la fuerza tangencial se calcula con
𝐹 =
𝑇
𝑟
𝐹 = 13 𝑁
BALANCE DE ENERGIA PARA FLEXION:
1
2
𝑚𝑉𝑟
2
=
1
2
𝐾2 𝛿2
𝐾2 =
3𝐸𝐼
𝐿3
𝐹 = 𝐾2 𝛿
la fuerza de flexión que experimenta el eje es demasiado pequeña para ser considerada, por lo
tanto, es suficiente solo hallar la fuerza de torsión
TORQUE GENERADO POR FRICCION EN EL COJINETE
La fuerzade friccióngeneradaenel eje,debidoal contactocon el cojinete se obtiene pormediode
la ecuación
𝐹𝑓 = 𝐹𝑒 ∗ 𝜇
𝐹𝑒 = 49,1 𝑁
𝜇 = 0,19

7. Donde 𝐹𝑒 es la fuerza que ejerce el eje sobre el cojinete por el peso de esté, coeficiente de
rozamiento 𝜇 se determinapordatosexperimentalesentre materialesde metal-hierro. Lafuerzade
fricción es
𝐹𝑓 = 9,3 𝑁
Con un radio de 2,5 cm, el torque generado por la fuerza es
𝑇 = 𝐹𝑓 𝑟
𝑇𝑓 = 0,23 𝑁 𝑚
TORQUE DE FRICCION POR LA BOTELLA
La fuerza tangencial que produce torque en el eje por la botella se calcula con la ecuación
𝐹𝐵 = 𝑁 𝐵 ∗ 𝜇
𝑁 𝐵 = 13,9 𝑁
𝜇 = 0,3
La fuerzaque ejerce la botellade vinoenuno de losbordesde la estrellase calculacon el pesode
la botella y el coeficiente de fricción. El peso de la botella es de 𝑃𝑏 = 1,428 𝐾𝑔
𝐹𝐵 = 4,41 𝑁
Con un radio de 20 cm, el torque generado por la fuerza
𝑇 = 𝐹𝑓 𝑟
𝑇𝐵 = 0,882 𝑁 𝑚
FUERZAS EN LOS APOYOS
se considera una carga distribuida que fija y da equilibrio a las cargas
𝑇𝑥 = 𝑇𝑧 = 143,59 𝑁
TORQUE GENERADO EN EL EJE
Nose considerael consumoporlainerciaenel cabezal ylabotella, el torquetransmitidoal eje debe
ser consumido por las piezas acopladas a él, por lo tanto, la suma de torque en todo el eje debe
estar en equilibrio
∑ 𝑇 = 2 𝑇𝑡 + 𝑇𝑓 + 𝑇𝐵

8. 𝑇 = 6,31 𝑁 𝑚
La fuerza generada en el piñón
𝑇𝑥 = 𝑇𝑧 = 183,3 𝑁
Las fuerzasque experimentalabotellaconcarganormal de operaciónsonrelativamentepequeñas
y por lo tanto se debe esperarque funcione porunlargo periodode tiemposinque se genere una
falla.
Debido a que la carga de operación no es muy grande, se realiza el análisis cuando el eje
experimenta una fuerza de oposición critica, este caso se presenta cuando la botella tiene un
atascamiento en el recorrido, esto eleva las fuerzas necesarias para seguir la rotación a un
determinado valor que es capaz de romper la botella
TORQUE GENERADO EN UN VALOR CRITICO
se obtuvo por medio experimental un valor aproximado de fuerza igual a un peso de 240 Kg-f.
𝐹𝑡 = 𝑃𝑔
𝐹𝑡 = 240 𝑁
A una distancia de 20 cm El torque que se genera por esta fuerza es
𝑇𝑡 = 𝐹𝑡 𝑟
𝑇𝑡 = 48 𝑁𝑚
TORQUE GENERADO EN EL EJE
∑ 𝑇 = 𝑇𝑡 + 𝑇𝑓 + 𝑇𝐵
𝑇 = 49,11 𝑁 𝑚
La fuerza generada en el piñón a una distancia de 4 cm
𝐹 = 2057 𝑁
FUERZAS EN LOS APOYOS
se considera una carga distribuida que fija y da equilibrio a las cargas
𝑇𝑥 = 𝑇𝑧 = 1803,29 𝑁
Las demásfuerzasy torques se consideraniguales. Se puede observarunaumentoenel torque de
gran magnitud,el cual es capaz de afectar significativamente al eje de formagradual debidoa que
se presenta continuamente en el proceso

9. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
Fig. 4 Diagrama de cuerpo libre del eje
E

10. Fig. 5 Diagrama de cuerpo libre del eje, a) operación normal, b) operación critica
DIAGRAMA DE MOMENTOS
Con las fuerzas halladas anteriormente encontramos el diagrama de momento para la operación
critica

11. Fig. 4 Diagrama de momento
Conlasfuerzashalladasanteriormenteencontramoseldiagramade torsiónparalaoperacióncritica
Fig. 4 Diagrama de torsión
CALCULO DE ESFUERZOS
Una funcióncriticaesel transportede labotella, debidoaque se debegarantizarque el movimiento
relativodelcabezalcon el movimientorotacionale la botelladebenserenelmismosentidoaiguales
distancias en el tiempo, es decir que debe tener una sincronización
El puntode contacto de la botellaconel cabezal se presentacontinuamenteconunbreve lapsode
tiempo entre botellas,por lo tanto, este debe amortiguar frecuentes impactos que no se realizan
48 Nm

12. en el mismo punto y dirección. Estas fuerzas ocasionan fatiga al eje debido a que aparece a
diferentes niveles de intensidad y se repiten
El mismo giro del cabezal y el empuje que genera la botella en él,puede afectar al por un posible
exceso en la fuerza de giro. Se generan esfuerzos de flectores y de torsión
Deberánconsiderarse susefectosmultiaxialescombinados,primerose debe obtenerlosesfuerzos
aplicadosentodoslospuntosde interés.Losesfuerzosmásgrandesalternantesymediosde flexión
se encuentran en la superficie exterior.
𝑀 = 146 𝑁𝑚
𝑇 = 48 𝑁𝑚
FACTOR DE SEGURIDAD POR TEORIA MOHR-COULOMB FRAGIL
Para un hierro colado gris tiene las propiedades mecánicas
𝜎𝑧 =
32𝑀
𝜋𝑑3 = 11,8 𝑀𝑃𝑎
𝜏 𝑥,𝑧 =
16𝑇
𝜋𝑑3 = 1,95 𝑀𝑃𝑎
para calcular los esfuerzos principales
𝜎 𝑝𝑟𝑜𝑚 =
𝜎𝑧
2
= 5,9 𝑀𝑃𝑎

13. 𝑅 = √ 𝜎 𝑝𝑟𝑜𝑚
2 + 𝜏 𝑥,𝑧
2 = 6,2 𝑀𝑃𝑎
𝜎𝐴 = 𝜎 𝑝𝑟𝑜𝑚 + 𝑅 = 12,1 𝑀𝑃𝑎
𝜎 𝐵 = 𝜎 𝑝𝑟𝑜𝑚 − 𝑅 = 0,3 𝑀𝑃𝑎
𝑆 𝑢𝑙𝑡 = 213 𝑀𝑃𝑎
𝑛 =
𝑆 𝑢𝑡
𝜎𝐴
= 17,6
FACTOR DE SEGURIDAD POR FATIGA
Debido a que en operación normal el sistema debe trabajar sin mayores esfuerzos, se realiza el
análisis a la situación más crítica, la cual es cuando la botella queda atascada.
Debido a que existen en estos puntos un momento alternante y un torque constante
𝜎 𝑎 =
32𝑀
𝜋𝑑3
= 11,8 𝑀𝑃𝑎 𝜏 𝑚 = √3
16𝑇
𝜋𝑑3
= 3,37 𝑀𝑃𝑎
El hierro fundido tiene la propiedad mecánica de esfuerzo ultimo
𝑆 𝑢𝑙𝑡 = 213 𝑀𝑃𝑎
El límite de resistencia a la fatiga Se’ para hierro fundido es aproximadamente igual a la mitad del
esfuerzoúltimoSut.Este límite secorrige conlosfactores decarga,tamaño,temperatura,superficie
y confiabilidad, para obtener la resistencia a la fatiga corregida Se.
𝑆 𝑒 = 0,4 ∗ 𝑆 𝑢𝑡∗ 𝐶𝑡𝑒𝑚𝑝 ∗ 𝐶 𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 ∗ 𝐶 𝑐𝑜𝑛𝑓 ∗ 𝐶𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 ∗ 𝐶 𝑠𝑢𝑝
𝐶 𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 = 0,812; 𝐶 𝑡𝑒𝑚𝑝 = 1; 𝐶 𝑐𝑜𝑛𝑓@ 90% = 0,897; 𝐶 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 1; 𝐶𝑠𝑢𝑝 = 1
el límite de resistencia a la fatiga corregido es
𝑆 𝑒 = 62,05 𝑀𝑃𝑎
ANALISIS AL CAMBIO DE SECCION

14. Debidoaal cambiose sección,se realizaunestudiode estazona,ademáseslamáspróximaal lugar
donde se produjo la fractura
Se tiene las dimensiones del eje de D= 5cm, d = 3 cm y un r = 0,03 in, se obtiene una relación:
𝑟
𝑑
= 0,025 ;
𝐷
𝑑
= 1,6
Con las siguiente graficas se obtienen e factor de concentración de esfuerzo geométrico
𝐾𝑡𝑠−𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛 = 2,4
𝐾𝑡−𝑓𝑙 𝑒 𝑥𝑖 𝑜 𝑛 = 2,8
Con el previamente definidovalor de Kt, y el valor de sensibilidada la muesca q encontrado en la
literatura, (q= 0.45), se hallael valor del factor de concentración de esfuerzo en el caso de fatiga
𝐾𝑓 = 1 + 𝑞( 𝑘𝑡 − 1) = 1 + 0,45(2,4 − 1) = 1,63

15. 𝐾𝑓𝑚 = 1 + 𝑞( 𝑘𝑡 − 1) = 1 + 0,45(2,8 − 1) = 1,81
Para determinar la posibilidad de una falla por fatiga se emplea la siguiente ecuación
𝜎 𝑚𝑎𝑥 = √𝐾𝑡−𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖𝑜𝑛 𝜎𝑎
2
+ 𝐾𝑡𝑠−𝑡𝑜𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛 3𝜏 𝑚
2
= 19,97 𝑀𝑃𝑎
𝐾𝑓 ∗ 𝜎 𝑚á𝑥 = 32,5 𝑀𝑝𝑎 < 𝑆𝑢𝑙𝑡 = 213 𝑀𝑃𝑎
𝑘 𝑓𝑚 = 𝐾𝑓
Los valores de los esfuerzos medio y alternante reales se obtienen multiplicando los valores
nominales por los factores de concentración.
𝜎 𝑚−𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝜎 𝑚−𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 ∗ 𝐾𝑓𝑚 = 3,5 𝑀𝑃𝑎
𝜎 𝑎−𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝜎 𝑎−𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 ∗ 𝐾𝑓 = 19,2 𝑀𝑃𝑎
Se utiliza la ecuación de Goodman para encontrar el factor de seguridad a fatiga, se asume que
varían de forma proporcional el esfuerzo medio y el esfuerzo alternante
𝑁𝑓𝑎𝑡𝑖𝑔𝑎 =
𝑆 𝑢𝑡 ∗ 𝑆 𝑒
𝜎 𝑎−𝑟𝑒𝑎𝑙 ∗ 𝑆 𝑢𝑡 + 𝜎 𝑚−𝑟𝑒𝑎𝑙 ∗ 𝑆 𝑒
= 3,06
ANALISIS EN LA COMBINACION PARA MAXIMOS ESFUERZOS
𝑀 = 371 𝑁𝑚
𝑇 = 48 𝑁𝑚
𝜎 𝑎 =
32𝑀
𝜋𝑑3
= 30,2 𝑀𝑃𝑎 𝜏 𝑚 = √3
16𝑇
𝜋𝑑3
= 3,38 𝑀𝑃𝑎
𝐾𝑓 = 1 + 𝑞( 𝑘𝑡 − 1) = 1 + 0,45(2,4 − 1) = 1
𝐾𝑓𝑚 = 1 + 𝑞( 𝑘𝑡 − 1) = 1 + 0,45(2,8 − 1) = 1
𝑁𝑓𝑎𝑡𝑖𝑔𝑎 =
𝑆 𝑢𝑡 ∗ 𝑆 𝑒
𝜎 𝑎 ∗ 𝑆 𝑢𝑡 + 𝜎 𝑚 ∗ 𝑆 𝑒
= 1,98
DAÑO ACUMULUATIVO

16. la empresa entrega 8010 botellas en un horario de trabajo de 10 horas, equivalente a 160200
mensual,laempresatienepérdidas del1% debidoafallasenel procesoequivalente a1602 botellas
en el mes, el atascamiento de las botellas en el cabezal es aproximadamente de 80 botellas en el
mes,es decir, se quiebran4botellasdiarias. Cadavezqueeste sucesose presentaelejese desgasta
hasta que llega un momento que se rompe
el cabezal gira a una velocidad de 1,4 rad/ s, esto equivale a 8021 revoluciones en el día
MATERIAL
𝐹𝑆 𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ≤
𝑆 𝑦
𝑉𝑀
𝑉𝑀 = √ 𝜎 𝑎
2 + 3𝜏 𝑚
2
𝑁𝑓𝑎𝑡𝑖 𝑔 𝑎 =
𝑆 𝑢𝑡 ∗ 𝑆 𝑒
𝜎 𝑎 ∗ 𝑆 𝑢𝑡 + 𝜎 𝑚 ∗ 𝑆 𝑒
1020:
FLUENCIA: 𝑆𝑦 = 350 𝑀𝑝𝑎; 𝑆𝑢𝑡 = 420 𝑀𝑃𝑎
𝑭𝑺 𝒇𝒍𝒖𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 = 𝟑, 𝟗
FATIGA: 𝑆𝑒 = 114,9𝑀𝑃𝑎; 𝜎 𝑎 = 30,2 𝑀𝑃𝑎; 𝜎 𝑚 = 48 𝑀𝑃𝑎
𝑵 𝒇𝒂𝒕𝒊𝒈𝒂 = 𝟐, 𝟔
1045:
FLUENCIA: 𝑆𝑦 = 530 𝑀𝑝𝑎, 𝑆𝑢𝑡 = 625 𝑀𝑃𝑎
𝑭𝑺 𝒇𝒍𝒖𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 = 𝟓, 𝟗
FATIGA: 𝑆𝑒 = 170,99𝑀𝑃𝑎; 𝜎 𝑎 = 30,2𝑀𝑃𝑎; 𝜎 𝑚 = 48𝑀𝑃𝑎
𝑵 𝒇𝒂𝒕𝒊𝒈𝒂 = 𝟑, 𝟗
A36:
FLUENCIA: 𝑆𝑦 = 250 𝑀𝑝𝑎, 𝑆𝑢𝑡 = 450 𝑀𝑃𝑎
𝑭𝑺 𝒇𝒍𝒖𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 = 𝟐, 𝟖

17. FATIGA: 𝑆𝑒 = 123,11𝑀𝑃𝑎; 𝜎 𝑎 = 30,2𝑀𝑃𝑎; 𝜎 𝑚 = 48 𝑀𝑃𝑎
𝑵 𝒇𝒂𝒕𝒊𝒈𝒂 = 𝟐, 𝟖
Con el análisis de estosmateriales se puede concluir que cualquier material puede ser mejor para
el funcionamientoyoptimizaciónde lapieza,debidoaque tiene mayorfactorde seguridadafatiga
ANALISIS GENERAL DEL PROBLEMA
En secciones anterioresse describióla pieza la cual se analizó, dandolas especificaciones técnicas
de la geometría y las posibles fuerzas sobre las cuales el eje en cuestión está sometido. Dichas
especificaciones son velocidad de rotación, tiempo de operación, propiedades del material,
propiedades físicas del material y vida útil aproximada de la pieza.
Debidoaque se teníaaccesoa lapiezase tomaronfotosparaanalizarlafractografiade lasuperficie
de falla y después se analizó las cargas bajo la cual está sometido el eje, para esto se realizaron
estimaciones lo más razonable posibles
Se analizaron las cargas dinámicas generadas en eje debido al cambio de dirección de la botella,
pero como era de esperarse son despreciables.
Para el diagrama de cuerpo libre se usó el módulo de diseño del programa inventor. Así mismo
mediante ese modulose obtuvieronlosdiagramasde momentos,verificadosconcálculoshechosa
mano, pero incluyendo las gráficas arrojadas por el software.
Se calcularonlosesfuerzosalos cualesestásometidoel eje mediante lasformulasencontradasen
la literatura
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Desde el principio cuando se realizó en análisis de la pieza en cuestión se suponía que las cargas
generadas por la botella eran muy mínimas. Pero no se descartó la opción de fatiga debida al alto
número de ciclos diarios que maneja la máquina, ademásdel hecho que el material usado para el
eje no es común (fundición gris) para esta labor.
En las fractografias se encontró un corte generado por una carga súbita, no había rastros de falla
por fatiga tal como marcas de playa o demás muestras que nos indicaran la propagación de una
fisura.
Se realizóel diagramade cuerpolibreyde momentos,donde se observóquelosmayoresesfuerzos
se encontraban en el cambio de sección y en la sección más angosta del eje
Se hallaronlosfactoresde seguridadafluenciayfatigaloscualesdieronmuycercanos,ydieronuna
magnitud lógica para el uso que se le da a la ´pieza.
Se realizóloscálculosyel cambioenel factor de seguridadde lapiezaparaotro tipode materiales,
con el fin de prolongar la vida de la pieza.

18. En conclusión,lapiezaenfuncionamientonormalyconunainstalaciónidónea,aparte deunabuena
lubricación no debería fallar a tan corto plazo como se viene presentando según informo el
mecánico de la empresa visitada. A continuación, se hacen unas posibles suposiciones sobre la
posible causa del eje.
Debido a que las estrellas son un cuerpo aparte del eje, es posible que al realizar el desmonte y
debidoal descuidodelmecániconose instalenlatotalidadde lospernossujetadoresde estasal eje,
lo cual genera un desfase o descuadre de la estrella superior respecto a la inferior, y lo más
importante un desfase respecto a la maquina predecesora (llenadora de vino) lo cual genera una
sobrecarga enel eje al no estar sincronizaday el estancamientode la botellacon el cuerpo fijode
la máquinaque generael rompimientode labotellaporexcesode presión ensuexteriorgenerado
por el desfase. Esta suposición se obtiene debido a la información del mecánico que menciono la
explosión de botellas en ese sector de la máquina.
Como solución a este problema se recomienda intensificar el cuidadoen la instalación de la pieza
despuésdel desmonte.El usode todoslospernosyasegurarse de lasincroníade lasdos máquinas.
BIBLIOGRAFIA
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http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/rozamiento/general/rozamiento.htm.
[2] R. L. Norton, Diseño de máquinas Un enfoque integrado. 2011.
[3] R. Bott, “Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley,” Igarss 2014, no. 1, pp. 1–5, 2014.
[4] Mathweb, “Mathweb.” .
Diseño de ingeniería mecánica- Shigley