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Calderería

Desarrollo de una tolva (tronco de pirámide)

En resumen

Una tolva de rectángulo a rectángulo tiene cuatro caras planas trapeciales, que se desarrollan sin triangulación. Cada cara tiene una altura real hf = √(h² + r²), con r el retranqueo en planta de la boca superior respecto a la inferior; las aristas laterales miden k = √(h² + rx² + ry²) y la masa es m = S × e × ρ.

Cálculo

Ejemplo calculado con los valores por defecto de la herramienta.

Datos

Boca inferior: ancho (a1)
500 mm
Boca inferior: fondo (b1)
350 mm
Boca superior: ancho (a2)
250 mm
Boca superior: fondo (b2)
180 mm
Altura entre las dos bocas
300 mm
Espesor de la chapa
3 mm
Material
Acero al carbono
Corte de la chapa
Cuatro caras separadas

Resultados

Masa de la tolva
9,56 kg3,0 mm, Acero al carbono
ABCDa2 250,0a2 250,0h 300,0h 300,0b1 350,0b1 350,0b2 180,0b2 180,0a1 500,0a1 500,0ABCDa2 250,0a2 250,0h 300,0h 300,0b1 350,0b1 350,0b2 180,0b2 180,0a1 500,0a1 500,0
Dibujo acotado del ejemplo

Ejemplo resuelto

Todos los valores de esta sección son los del ejemplo, calculado con los valores por defecto de la herramienta.

Otros resultados del ejemplo

Superficie desarrollada de las cuatro caras
0,4061 m²
Arista lateral más larga
335,9 mm
Longitud de soldadura de las 4 aristas
1343,7 mm
Altura real de la cara AB
311,81 mm
Altura real de la cara BC
325,00 mm
Inclinación de pared más suave
67,38°sobre la horizontal (90° = vertical)
Pendiente de valle más baja
63,26°arista entre dos caras, sobre la horizontal: determina el vaciado
Mayor ángulo de plegado entre caras
83,98°
  • Las cotas son de la fibra neutra (mitad del espesor). Para cotas interiores o exteriores, corrige el espesor antes de introducirlas. Los ángulos de plegado son los de la prensa: prevé la recuperación elástica y el factor K de tu utillaje.

Cálculo detallado

  1. Retranqueo de la boca superior sobre la inferior (en planta)

    rAB = b1/2 − (ey + b2/2); rBC = ex − a2/2 + a1/2; (CD y DA igual)

    rAB = 175,0 − 90,0 = 85,00 mm ; rBC = 125,00 mm

  2. Altura real de una cara (distancia entre sus dos aristas paralelas)

    hf = √(h² + r²)

    AB : √(300,0² + 85,00²) = 311,81 mm ; BC : √(300,0² + 125,00²) = 325,00 mm

  3. Arista lateral (longitud real)

    k = √(h² + rx² + ry²)

    A : √(300,0² + 125,00² + 85,00²) = 335,93 mm

  4. Superficie de una cara (trapecio)

    S = (Lbas + Lhaut) / 2 × hf

    AB : (500,0 + 250,0) / 2 × 311,81 = 116928 mm²

  5. Superficie desarrollada y masa

    S = Σ faces ; m = S × e × ρ

    406107 mm² × 3,0 mm × 7850 kg/m³ = 9,56 kg

  6. Inclinación de la pared

    φ = atan2(h, r) (90° = verticale)

    AB : atan2(300,0, 85,00) = 74,18° ; BC : 67,38°

  7. Pendiente del valle (arista entre dos caras)

    ψ = atan(h / √(rx² + ry²))

    A : atan(300,0 / √(125,00² + 85,00²)) = 63,26°

  8. Ángulo de plegado entre caras contiguas

    α = ángulo entre las normales exteriores (diedro interior = 180° − α)

    arista A: 83,98° (diedro 96,02°); arista B: 83,98°

Desarrollo de cada cara (trapecio)

CaraArista inferior (mm)Arista superior (mm)Altura real (mm)Arista izquierda (mm)Arista derecha (mm)Diagonal 1 (control) (mm)Diagonal 2 (control) (mm)Superficie (cm²)Inclinación de la pared (°)
AB500,0250,0311,81335,93335,93487,70487,701169,374,18
BC350,0180,0325,00335,93335,93419,34419,34861,367,38
CD500,0250,0311,81335,93335,93487,70487,701169,374,18
DA350,0180,0325,00335,93335,93419,34419,34861,367,38

Aristas laterales y ángulos de plegado

Arista (esquina)Entre carasLongitud real (mm)Ángulo de plegado (°)Diedro interior (°)Pendiente del valle (°)
ADA / AB335,9383,9896,0263,26
BAB / BC335,9383,9896,0263,26
CBC / CD335,9383,9896,0263,26
DCD / DA335,9383,9896,0263,26

Cómo se usa

  1. Introduce la boca inferior (ancho a1, fondo b1) y la boca superior (a2, b2).
  2. Introduce la altura entre las dos bocas.
  3. Introduce los desplazamientos ex y ey de la boca superior para una tolva descentrada, o déjalos vacíos si está centrada.
  4. Introduce el espesor de la chapa y el material.
  5. Lee la masa de la tolva.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se hace el desarrollo de una tolva?

Cada cara es un trapecio: su borde superior es paralelo a su borde inferior. Calcula el retranqueo en planta r de la boca superior respecto a la inferior, y luego la altura real de la cara hf = √(h² + r²). Traza el borde inferior, el borde superior a la distancia hf, desplazado según el retranqueo, y comprueba con las diagonales. Las aristas laterales se comprueban en longitud real: k = √(h² + rx² + ry²).

¿Qué da un ejemplo de desarrollo de una tolva rectangular?

Ejemplo: boca inferior de 500 × 350, boca superior de 250 × 180 centrada, altura 300. Retranqueos rAB = 175,0 − 90,0 = 85,00 mm y rBC = 125,00 mm. Alturas reales: AB √(300,0² + 85,00²) = 311,81 mm, BC 325,00 mm. Arista A: √(300,0² + 125,00² + 85,00²) = 335,93 mm. Superficie de la cara AB: (500,0 + 250,0) / 2 × 311,81 = 116928 mm².

¿Cómo se calculan la masa y los ángulos de plegado de una tolva?

Masa: m = S × e × ρ, con S la suma de las superficies de las caras. En el ejemplo, en acero de 3 mm: 406107 mm² × 3,0 mm × 7850 kg/m³ = 9,56 kg. La inclinación de cada pared es φ = atan2(h, r): 74,18° para AB y 67,38° para BC. El ángulo de plegado entre caras vecinas es el ángulo entre sus normales exteriores: 83,98° (diedro interior 96,02°).

¿Cómo se traza una tolva descentrada o con una pared vertical?

Introduce los desplazamientos ex y ey de la boca superior: las cuatro caras son entonces todas distintas y hay que desarrollar cada una. Una pared vertical pide ex = (a1 − a2) / 2 o ey = (b1 − b2) / 2: su cara es entonces un trapecio rectángulo. Si la boca superior sobresale de la inferior por un lado, esa pared queda en voladizo (inclinación de más de 90°).

Límites

Resultados orientativos. Las cotas van en la fibra neutra: con cotas interiores o exteriores, corrige el espesor antes de introducirlas. Los ángulos de plegado son los de la plegadora: ten en cuenta la recuperación elástica y el factor K con tu utillaje.

Fuentes

Actualizado el · Editor: The Level Code

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