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1 ELEMENTOS DE MÁQUINAS CONTEÚDO 1 – SISTEMAS DE TRANSMISSÃO - Engrenagens, correias, correntes e polias 2 – REBITES 3 – PINOS E CAVILHAS 4 – CÁLCULO DE ROSCAS 5 – PORCAS 6 – ARRUELAS 7 – ANÉIS ELÁSTICOS 8 – CHAVETAS 9 – BUCHAS 10 – GUIAS 11 – MANCAIS 12 – ROLAMENTOS 13 – MOLAS 14 – ACOPLAMENTOS 15 – VEDAÇÃO 16 – GAXETAS 17 – SELO MECÂNICO 18 – EIXOS E ÁRVORES 2 3 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 4 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 5 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 6 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 7 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 8 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Calculando engrenagens cilíndricas Engrenagem cilíndrica de dentes retos A engrenagem cilíndrica de dentes retos é a mais comum que existe. Para a sua construção é necessário considerar uma série de dados, a saber: >número de dentes (Z) >diâmetro externo (de) >módulo (m) >diâmetro primitivo (dp) >diâmetro interno (di) >altura do dente (h) >altura da cabeça (a) >altura do pé do dente (b) >passo (p) 9 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Cálculo do módulo O módulo (m) de uma engrenagem é a medida que representa a relação entre o diâmetro primitivo (dp) dessa mesma engrenagem e seu número de dentes (Z). Essa relação é representada matematicamente do seguinte modo: m = z dp Com o módulo e o número de dentes determina-se a ferramenta a ser usada para fresar a engrenagem. 10 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Cálculo do diâmetro externo O diâmetro externo é igual ao diâmetro primitivo (dp) mais duas vezes a altura da cabeça do dente (a) que, por sua vez, é igual a um módulo. Isso é fácil de verificar, se você observar o desenho a seguir. Matematicamente, isso corresponde a: de = dp + 2m 11 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 1 Calcular o diâmetro primitivo de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos, sabendo que m = 3 e Z = 90. Exercício 2 Calcule o número de dentes da engrenagem que tenha um diâmetro primitivo (dp) de 240mm e um módulo igual a 4. Exercício 3 Calcular o módulo de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos cujo diâmetro externo (de) é igual a 45mm e o número de dentes (Z) é 28. Exercício 4 Qual é o diâmetro externo de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos cujo módulo (m) é igual a 3,5 e o número de dentes (Z) é igual a 42. 12 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Cálculo da altura total do dente A altura total (h) do dente de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos é igual a 2 módulos mais 6 1de um módulo. O desenho a seguir ilustra esta definição. Observe. h = 1m + 1m + 1/6 m h = 6/6 m + 6/6 m + 1/6 m h = 13/6 m h = 2,166 m A altura total do dente da engrenagem é, também, a soma da altura da cabeça do dente (a) mais a altura do pé do dente (b), ou seja, h = a + b. 13 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 5 Calcule a altura total (h) dos dentes de uma engrenagem cujo módulo é 1,75. Exercício 6 Calcule o módulo de uma engrenagem cuja altura total (h) do dente é 4,33mm. Cálculo da altura do pé do dente da engrenagem A altura do pé do dente da engrenagem (b) é h = 1m + 1/6 m h = 6/6 m + 1/6 m h = 7/6 m h = 1,66 m 14 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 7 Calcule a altura do pé dente (b) de uma engrenagem cilíndrica, sabendo que o módulo é igual a 1,5. Exercício 8 Calcule o módulo de uma engrenagem cilíndrica, sabendo que a altura do pé do dente (b) é de 3,498mm. Cálculo de diâmetro interno Matematicamente isso é o mesmo que: di = dp - 2b Como b é igual a 1,166 · m, podemos escrever: di = dp - 2 · 1,166 · m Portanto: di = dp - 2,33 · m Como dp = m · Z, também é possível fazer a substituição: di = m · Z - 2,33 · m Reescrevendo, temos: di = m (Z - 2,33) 15 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 9 Calcule o diâmetro interno de uma engrenagem cilíndrica que tem um diâmetro primitivo de 75mm e um módulo igual a 1,5. Exercício 10 Calcule o diâmetro interno de uma engrenagem cilíndrica com 50 dentes e módulo igual a 1,5. Exercício 11 Calcule o módulo de uma engrenagem da qual você conhece o diâmetro interno (di = 37,67mm) e o número de dentes (Z = 40). 16 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Cálculo do passo O passo é a medida do arco da circunferência do diâmetro primitivo que corresponde a um dente e a um vão da engrenagem. Ele é calculado a partir do perímetro da circunferência do diâmetro primitivo (dp · ) dividido pelo número de dentes da engrenagem, porque o número de dentes corresponde ao número de passos. Matematicamente isso dá: p = dp.π/Z Como dp = m.Z, podemos escrever: m.π.Z/Z, então teremos: p = m.π 17 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 12 Calcule o passo de uma engrenagem cujo módulo é 3. Exercício 13 Sabendo que o passo de uma engrenagem é 12,56mm, calcule seu módulo. Cálculo da distância entre eixos Uma engrenagem jamais trabalha sozinha. Tendo isso em mente, dá para perceber que, além das medidas que já calculamos, precisamos conhecer também a distância entre os centros dos eixos que apoiam as engrenagens. Essa medida se baseia no ponto de contato entre as engrenagens. 18 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Esse ponto está localizado na tangente das circunferências que correspondem aos diâmetros primitivos das engrenagens. d = 2 dpdp 21 + 19 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 14 Sabendo que o número de dentes da engrenagem 1 é 60 e o da engrenagem 2 é 150 e que seus módulos são iguais a 2, calcule a distância entre seus centros. Dica Duas engrenagens acopladas sempre têm o mesmo módulo. 20 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 15 Calcule dp, de, di, h, a, b e p de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos com 45 dentes e módulo 4. Exercício 16 Sabendo que o diâmetro externo de uma engrenagem cilíndrica é de 88mm e que ela tem 20 dentes, calcule m, dp, di, h, a, b e p. Exercício 17 Calcule a distância entre centros das duas engrenagens dos exercícios 15 e 16. 21 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Gabarito 1. dp = 270mm 2. Z = 60 3. m = 1,5 4. de = 154mm 5. h = 3,79mm 6. m = 2 7. b = 1,75mm 8. m = 3 9. di = 71,50mm 10. di = 71,50mm 11. m = 1 12. p = 9,42mm 13. m = 4 14. d = 210mm 15. dp = 180mm, de = 188mm, di = 170,68mm h = 8,664mm, a = 4mm, b = 4,664mm, p = 12,56mm 16. m = 4, dp = 80mm, di = 70,68mm, h = 8,664mm, a = 4mm, b = 4,664mm, p = 12,56mm 17. d = 130mm 22 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 23 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 24 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 25 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 26 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 27 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 28 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 29 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 30 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 31 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 32 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 33 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 34 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 35 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 36 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 37 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 38 Calculo de correias e polias planas Comprimento da correia: L = π ( D1 + D2) + 2 l 2 Comprimento de correias cruzadas Lc = π (R1 + R2) + 2 √ l 2 + ( R1 + R2) 2 , onde L e Lc comprimento das correias D diâmetro das polias 1 e 2 R raio das polias 1 e 2 π= 3,1416 l distância entre os centros de eixos. 39 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 40 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 41 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 42 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 43 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 44 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 45 Dimensão do perfil das correias em “V” Largura B espessura e Tamanho pol mm pol mm A 1/2 12,70 5/16 7,90 B 21/32 16,60 13/32 10,30 C 7/8 22,20 17/32 13,40 D 1 1/4 31,70 3/4 19,00 E 1 1/2 38,10 29/32 23,00 46 Número das correias ▪ Normalmente a letra indica o tamanho do perfil e o número que precede indica o comprimento da correia, em polegadas, medida internamente. Exemplo: A- 60 B-75 C-90 D-120 E-180 47 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 48 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 49 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 50 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 51 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 52 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 53 Valores de conversão para diâmetro das polias valores de conversão Tamanho Para polia em "V" Para polia lisa X mm Y mm A 10,0 8,0 B 12,510,5 C 16,5 13,5 D 22,0 19,0 E 26,0 23,0 Para converter para diâmetro nominal e externo usamos a seguinte fórmulas: D = De - X Ou D = De – Y Dependendo se a polia for em V ou lisa Onde D diâmetro nominal e De diâmetro externo. 54 Calculo do comprimento da correia “V” ▪ Comprimento nominal da correia em V se calcula pela seguinte fórmula: L = ( d + D ) π + 2l + ( D – d)2 2 4l Onde d e D são os diâmetros nominais das polias motora e movida e l o comprimento entre eixos. 55 Comprimento corrigido correias em “V” Valores de Z (mm) Tamanho fórmulas A 25 L= comprimento nominal B 32 Le = comprimento externo C 42 Li = comprimento interno D 60 Le = L + Z E 72 Li = L - Z 56 diametro nominal das polias Potência em HP da correia Limite de capacidade tamanho da coeficiente de MOTOR em HP usando uma correia redução C Motora movida 1720 1140 850 ou mais correias. mm mm 1:1 100 100 1,6 1,0 0,7 1:1 150 150 2,2 1,5 1,1 A 1:3 100 300 1,3 0,8 0,6 1/2 a 10 HP 1:3 125 375 1,6 1,1 0,8 1:6 75 450 0,9 0,6 0,4 1:1 150 150 2,9 2,0 1,5 1:1 190 190 3,5 2,4 1,8 B 1:3 150 450 2,6 1,8 1,3 1a 20HP 1:6 125 750 2,1 1,3 1,0 1:7,5 125 937,5 2,1 1,3 1,0 1:1 250 250 9,0 7,5 6,0 C 1:3 250 750 8,4 7,0 5,6 1:5 250 1250 7,9 6,6 5,3 15 a 100 HP 1:7 230 1510 7,4 6,2 5,0 1.1 380 380 17,7 15,7 13,3 1:2,5 380 950 16,0 14,3 12,0 50 A 250 HP D 1:4,5 380 1710 15,7 14,0 11,8 1:7 330 2310 15,6 13,0 10,7 1:1 600 600 23,5 22,2 20,0 E 1:2 560 1120 22,0 19,7 17,6 90 A 250 HP 1:3 560 1680 21,4 19,0 17,0 57 Observação: Coeficiente de redução permitido em correias de: - Tipo “V” -1 : 7,5 - Tipo plana – 1 : 5 Exemplo: Qual será o diâmetro nominal da polia movida, sabendo-se que a polia motora tem o diâmetro nominal de 100 mm e o coeficiente de redução é de 1 : 4? 1 = 100 D = 4 x 100 4 D D = 400 mm. 58 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 59 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 60 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 61 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 62 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 63 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 64 ELEMENTOS DE MÁQUINAS EXERCÍCIOS Os dados que você tem são: a velocidade do motor e os diâmetros das polias motoras e movidas. A máquina tem quatro conjuntos de polias semelhantes ao mostrado na figura a seguir. 65 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 1 Calcule a RPM dos conjuntos A, B, C e D, da relação da figura anterior. 1 2 2 1 D D = n n 1 2 2 1 D D = n n 1 2 2 1 D D = n n Lembrete: Cálculo de rpm em conjuntos redutores de velocidade Os conjuntos redutores de velocidade agrupam polias de tamanhos desiguais de um modo diferente do mostrado com a furadeira. São conjuntos parecidos com os mostrados na ilustração a seguir. 66 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 67 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Apesar de parecer complicado pelo número de polias, o que você deve observar nesse conjunto é que ele é composto de dois estágios, ou etapas. Em cada um deles, você tem de descobrir quais são as polias motoras e quais são as polias movidas. Uma vez que você descubra isso, basta aplicar, em cada estágio, a fórmula que já aprendeu nesta aula. Então, vamos supor que você tenha de calcular a velocidade final do conjunto redutor da figura acima. O que precisamos encontrar é a rpm das polias movidas do primeiro e do segundo estágio. A fórmula, como já sabemos, é: 1 2 2 1 D D = n n 68 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Primeiro estágio: n1 = 1000 n2 = ? D2 = 150 D1 = 60 n2 = 400 No segundo estágio, a polia motora está acoplada à polia movida do primeiro estágio. Assim, n2 da polia movida do primeiro estágio é n1 da polia motora do segundo estágio (à qual ela está acoplada), ou seja, n2 = n1. Portanto, o valor de n1 do segundo estágio é 400. n1 = 400 n2 = ? D2 = 200 D1 = 50 n2 = 100 rpm 69 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 2 Um motor que possui uma polia de 160mm de diâmetro desenvolve 900 rpm e move um eixo de transmissão cuja polia tem 300mm de diâmetro. Calcule a rotação do eixo. Exercício 3 Uma polia motora tem 10 cm de diâmetro. Sabendo que a polia movida tem 30 cm de diâmetro e desenvolve 1200 rpm, calcule o número de rpm que a polia motora desenvolve. Exercício 4 Se a polia motora gira a 240 rpm e tem 50 cm de diâmetro, que diâmetro deverá ter a polia movida para desenvolver 600 rpm? 70 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 5 No sistema de transmissão por quatro polias representado abaixo, o eixo motor desenvolve 1000 rpm. Os diâmetros das polias medem: D1 = 150mm, D2 = 300mm, D3 = 80mm e D4 = 400mm. Determine a rpm final do sistema. 71 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 7 Uma polia motora tem 10 cm de diâmetro. Sabendo-se que a polia movida tem 30 cm de diâmetro e desenvolve 1200 rpm, calcule o número de rpm da polia motora. Exercício 8 Se uma polia motora gira a 240 rpm e tem 50 cm de diâmetro, qual será o diâmetro da polia movida para que ela apresente uma velocidade de 600 rpm? Exercício 9 Uma engrenagem motora tem 20 dentes e a outra, 30. Qual é a rpm da engrenagem maior, se a menor gira a 150 rpm? 72 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 10 Qual o número de dentes necessários à engrenagem A (motora) para que A e B girem respectivamente a 100 e 300 rpm? 73 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 11 Na figura abaixo, qual é a rpm da engrenagem B, sabendo que a engrenagem A gira a 400 rpm? Observe que as engrenagens intermediárias T1 e T2 têm a função de ligar duas engrenagens que estão distantes uma da outra e não têm influência no cálculo. 74 ELEMENTOS DE MÁQUINAS Exercício 12 Calcular a rpm da engrenagem B, sabendo que A é motora e gira a 260 rpm. 75 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 76 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 77 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 78 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 79 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 80 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 81 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 82 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 83 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 84 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 85 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 86 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 87 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 88 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 89 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 90 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 91 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 92 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 93 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 94 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 95 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 96 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 97 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 98 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 99 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 100 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 101 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 102 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 103 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 104 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 105 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 106 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 107 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 108 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 109 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 110 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 111 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 112 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 113 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 114 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 115 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 116 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 117 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 118 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 119 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 120 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 121 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 122 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 123 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 124 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 125 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 126 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 127 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 128 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 129 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 130 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 131 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 132 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 133 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 134 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 135 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 136 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 137 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 138 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 139 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 140 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 141 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 142 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 143 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 144 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 145 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 146 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 147 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 148 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 149 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 150 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 151 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 152 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 153 ELEMENTOSDE MÁQUINAS 154 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 155 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 156 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 157 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 158 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 159 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 160 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 161 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 162 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 163 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 164 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 165 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 166 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 167 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 168 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 169 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 170 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 171 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 172 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 173 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 174 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 175 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 176 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 177 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 178 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 179 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 180 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 181 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 182 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 183 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 184 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 185 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 186 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 187 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 188 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 189 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 190 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 191 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 192 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 193 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 194 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 195 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 196 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 197 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 198 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 199 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 200 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 201 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 202 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 203 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 204 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 205 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 206 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 207 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 208 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 209 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 210 211 212 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 213 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 214 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 215 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 216 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 217 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 218 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 219 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 220 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 221 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 222 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 223 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 224 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 225 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 226 ELEMENTOS DE MÁQUINAS