El Ingeniero y ferretero español y sud-americano (1887-05-21 00:00:00), página 10

obra se debería variar tanto para corresponder con el diámetro como con el material. Concediendo que un capataz conozca ambos la velocidad debida para el diámetro y el material (que es mucho más de lo que se conoce en la práctica actual en muchos casos), cuantos son los que se toman la molestia de averiguar qué estas velocidades se efectúan? Sin embargo, después de todo, esta es la misma esencia del trabajo de un capataz—á saber, el ver que se produzca la cantidad, máxima de trabajo en un tiempo dado, concedamos que, para esto se necesita tomarse una poca de molestia y tener un poco conocimiento matemático. Tomemos otra vez la marcha de torneador de 15 pies por minuto y una alimentación de 10 por pulgada de aspereza, que no se considera por algunos una mala práctica en el caso de hierro dulce. Al lado de esta colocaremos un resultado que hemos visto alcanzar recientemente en el torneador de rodillo forjado de buen peso, la velocidad circunferencial siento de 80 pies por minuto, y una alimentación de 4 por pulgada, pero accedemos que esta cerca del límite en obras de esta clase. Cuando hacemos referencia al acero entonces encontramos que se torna con milímetros distintos en verdad. Algunos tornean este material al promedio de cerca de 12 pies por minuto, mientras que otros se atreven á tornear al promedio entre 15 á 18 pies por minuto; pero recientemente hemos visto tornear una llanta de acero para una rueda de ferrocarril á una velocidad circunferencial de 35 pies por minuto con una alimentación de 8 por pulgada, la herramienta conservando un buen filo de corte por todo el curso.

NOTAS SOBRE LA TENSION TENSIL DEL HIERRO Y ACERO.*

* Presentada en la desincarnada junta de la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos por Mr. Benjamin Baker, Miembro Honorario de la Sociedad.

El autor ha elegido el texto algo elástico que sirve de encabezamiento porque, mientras estaba deseoso de acceder á las peticiones de dar á conocer á la sociedad ciertos resultados de su experiencia, no ha tenido tiempo suficiente debido á la presión de otros deberes para analizar y arreglar estos resultados como deseaba.

Muy pocos ingenieros de experiencia que han tenido que tratar tanto con maquinaria como con obra de estructura de hierro, tales como viguetas ó durmientes para ferrocarriles, han podido fallar en encontrar inconsistencias en la práctica, y vaguedad general en cuanto al significado y aplicación de términos tales como la tensión tensil, segura de factor de seguridad. Rankine determina el factor de seguridad como el radio en el cual la fuerza extrema excede la tensión tensil, y asigna á esta un valor de cuatro á seis para el acero y hierro ordinario expuesto á una carga variable. Pero si consideramos por un momento como las proporciones de casi todas las piezas de una máquina exprés, se ha alcanzado, veremos que ha sido por el refuerzo gradual de las partes ó piezas que habían demostrado ser por experiencia acumulada demasiado endeble, y no por cálculo de las dimensiones sobre las bases de un factor de seguridad de cuatro á seis.

Para ilustrar este hecho no podemos, en efecto, elegir un mejor ejemplo que el de una biela de acoplamiento de una máquina locomotora. Hace treinta ó cuarenta años que las bielas de acoplamiento en uso general eran de forma redonda de cerca de 2 1/2 pulgadas de diámetro en el centro, y muy poco menor en los extremos. Estas se cambiaron después por bielas planas de 31 pulgadas de ancho por 1 1/2 pulgada de grueso, y posteriormente se modificaron las dimensiones á 4 por 4 1/2 pulgadas. Últimamente, tenemos hoy en muchos ferrocarriles bielas de sección de vigueta de 4 1/2 pulgadas de grueso, y 2 1/2 pulgadas de ancho sobre las puntillas, y de 3 de grueso en el nervio. Porque se introdujeron las modificaciones sucesivas* Evidentemente como el resultado de la experiencia, y no de cálculo, ó de fuerza aumentada en las máquinas. El área seccional en el centro de la biela redonda era de 5 1/4 pulgadas; de la primera biela plana 5 25/32 pulgadas; de la segunda 6 pulgadas, y de la última 6 1/4 pulgadas. En ningún caso la tensión directa de la biela, aun presumiendo que toda la fuerza de la máquina se transmitiese por esta, podría exceder 6,000 lbs. por pulgada cuadrada; por consiguiente, la tensión directa no tenía ninguna relación con las variaciones. Lo que ocurrió fue esto: Con las bielas redondas ocurrieron fallos, y algunos hombres astutos y prácticos por instinto decidieron que la fractura fué debida á tensión transversal, y variaron la sección á una biela ancha plana con mas fuerza para resistir la dobladura. Consideraciones teóricas demuestran la verdad de estas decisiones. El autor ha notado, que la tensión de una biela de acoplamiento redonda ó sistema antiguo en una locomotora del ferrocarril Great Western, haciendo una marcha de cincuenta millas por hora, deberá ser de 14,500 lbs. por pulgada cuadrada de la fuerza centrifuga solamente. Digamos, de 17,000 lbs. incluyendo la tensión directa de la máquina. La tensión desde entonces se ha ido reduciendo gradualmente hasta que se introdujeron las de vigueta más modernas, la tensión combinada procedente de la fuerza centrifuga y presión de vapor no exceden de la mitad de la anterior, ó de 8,500 lbs. por pulgada cuadrada.

Ahora bien cual es factor de seguridad en el último caso? Bajo el directo la biela aguantaría una tensión extrema de digamos 50,000 lbs. por pulgada cuadrada; bajo compresión directa digamos 20,000 lbs.; y bajo una tensión transversal, la cual, según hemos visto es la que determina la fractura, la tensión extrema calculada en las fibras extremas sería de cerca de 8,000 por pulgada cuadrada. Es aquí el factor de seguridad \( \frac{8,500}{8,000} = 9/4 \), ó \( \frac{8,500}{50,000} = 1/6 \). La experiencia ha demostrado que las bielas es seguro que se fractura únicamente si la tensión alcanza á 17,000 lbs. por pulgada cuadrada; y las pruebas del autor, á que haremos referencia más adelante, indican las mismas soluciones. Haciendo la tensión tensil la mitad de la tensión quebradiza como la determina la práctica actual, se encuentra que se obtiene una seguridad adecuada. Así como lo es con las bielas también lo es con la maquinaria.

Un afilador ó cualquiera otro miembro se fractura repetidas veces; se hace un poco mayor y resiste.

Consideremos por un momento otra clase de estructura—puentes de ferrocarriles. El puente cilíndrico Conway, que ha soportado el tráfico pesado del ferrocarril London and North Western durante los últimos treinta y seis años, es de 412 pies de luz y bajo su propio peso la tensión tensil es de 13,000 lbs. por pulgada cuadrada. Con el paso de trenes ordinarios la tensión es de 17,000 lbs. y por el paso de los trenes más pesados en servicio sobre la línea es de 20,000/000 lbs. por pulgada cuadrada. La resistencia extrema de la estructura remachada es de cerca de 42,000 lbs. por pulgada cuadrada. Ninguna indicación de debilidad se ha desarrollado durante los treinta y seis años de servicio, ni ninguna cosa que indique que el factor de seguridad digamos de 2 1/2 á 3 1/2 sea inadecuado.

Por otra parte, las experiencias sobre ferrocarriles han probado ampliamente que con opas de luz pesadas, y por consiguiente viguetas, tensiones semejantes á las anteriores conducen pronto á destrucción. Por esta razón, en estructuras tales como el "ferrocarril elevado," de Nueva York, las viguetas se limitan juzgándose desde 6,000 á 8,000 lbs. por pulgada cuadrada, y en el ferrocarril de la ciudad de Nueva York, 4,500 lbs., donde los miembros están sujetos á tensiones y compresiones alternativas. Aunque en la Gran Bretaña los reglamentos de gobierno aun autorizan 11,200 lbs. por pulgada cuadrada en la sección neta, y en Francia 8,500 lbs. en la sección bruta, respectivamente, la naturaleza de la carga, la bruta de la vigueta, los ingenieros del día no se conforman con estas reglas. En Inglaterra una tensión de 9,000 lbs. por pulgada cuadrada de sección neta rara vez se excede en viguetas pesadas. En un puente Aleman reciente cruzando sobre el Danubio, tensiones permitidas varían desde 6,900 á 13,000 lbs. por pulgada cuadrada. En Hungría cruzando esta misma rama, de 8,000 á 10,000 lbs. por pulgada cuadrada. En la naturaleza de la carga en uno de los puentes recientes de Francia el gobierno aumenta una tensión de 11,400 lbs. por pulgada cuadrada en la sección bruta, en lugar de la de 8,500 lbs. costumbre debido á que la sección cuadrada constituye una parte excepcionalmente mayor del total. Otra vez, el gobierno ruso en algunas partes de sus reglamentos permite que las tensiones limite se fijaban en 8,500 lbs. por pulgada cuadrada en puentes de menos de 50 pies de luz, y 10,300 lbs. para los de más de 100 pies de luz. Así, buscamos el caso de una biela de acoplamiento de una locomotora, ó del puente por el cual atraviesa un tren, ensayamos que ingenieros han aproximado este problema con importante verdad, que la resistencia de una estructura ó pieza de mecánica no se puede determinar por el simple procedimiento de romper una pieza del material en la máquina de probar, pero que tiene que averiguar bien por la acumulación gradual de los resultados de la serie actual, ó probando el material bajo condiciones en cuanto sea posible, análogas á aquellas obteniendo en el caso bajo consideración.

(Se continuará.)

Suplicamos á los lectores que al dirigirse á los Anunciantes en éste periódico tengan á bien indicarles que obtuvieron sus informes de la

* El Ingeniero y Ferretero Español y Sud Americano: