Componentes Mecánicos Industriales: Transformación de Movimiento y Sistemas de Unión

1. Elementos Mecánicos Transformadores del Movimiento

Los elementos mecánicos transformadores del movimiento son componentes esenciales en la ingeniería industrial, diseñados para modificar la naturaleza o dirección del movimiento en sistemas y máquinas. A continuación, se detallan los principales tipos:

Piñón Cremallera

Es un engranaje normal que engrana con otro cuyo radio es infinito. Los dientes de la cremallera son trapezoidales. Es un sistema reversible.

• Cuando el piñón gira y la cremallera está fija: El piñón se desplaza. Se utiliza en tornos para desplazar el carro longitudinalmente.
• Cuando la cremallera se desplaza y el piñón está fijo: El piñón gira. Tiene pocos usos.
• Cuando el piñón gira sin desplazarse: La cremallera se desplaza. Aplicaciones: taladradoras de columna, sistemas de dirección de vehículos y puertas de garaje automáticas.

Tornillo Tuerca

Si se enrolla un plano sobre un cilindro, la rampa forma la hélice del tornillo. Se gira el tornillo y se evita que gire la tuerca. Así, la tuerca se desplaza longitudinalmente. Se utiliza para mover cargas y sujetar objetos (ejemplos: gato de coche y tornillo de banco). También para posicionar objetos con precisión (ajustes finos).

Leva y Excéntrica

Transforman el movimiento circular de un eje en un movimiento alternativo, ya sea rectilíneo o circular. Una excéntrica es un disco cuyo eje de giro no coincide con su centro geométrico. Una leva es una pieza metálica o de plástico, sujeta a un eje, que al girar produce el movimiento de una varilla o seguidor.

Tipos de Levas

• Levas Lineales: Tienen pocas utilidades.
• Levas Rotativas: El desplazamiento máximo del seguidor se denomina alzada de la leva. El retorno del seguidor puede realizarse por gravedad o mediante un muelle.
  • Periféricas: Generan un movimiento lineal alternativo del seguidor. El contacto entre la leva y el seguidor puede ser directo o a través de una rueda.
  • Oscilantes: Producen un movimiento circular alternativo. Requieren lubricación.
  • De Disco: Se utilizan para la apertura y cierre de las válvulas en los motores de explosión.
  • Cilíndricas: Al girar, producen un movimiento axial en la varilla.
  • De Caja: Son complejas y costosas de fabricar. Se emplean en aplicaciones muy específicas.

Biela-Manivela-Émbolo

Transforma el movimiento circular en lineal. Si se gira la manivela, el émbolo se mueve hacia adelante y atrás. Cuando se empuja el émbolo, la manivela gira. Consta de una manivela, una biela y un émbolo.

Dos propiedades fundamentales:

• Transformación del movimiento circular en lineal (sistema manivela-biela-émbolo): El elemento conductor es la manivela (conectada al eje de un motor), y el elemento conducido es el émbolo. Fijo al émbolo, se acopla el elemento funcional de la máquina.
• Transformación del movimiento lineal en circular (sistema pistón-biela-cigüeñal): Se utiliza en motores de combustión interna. Al producirse la explosión en el cilindro (mezcla de combustible y oxígeno), el pistón se desplaza y provoca un giro de 180º en el cigüeñal.

Trinquete

Su misión es impedir el giro de un eje en un sentido y permitirlo en el sentido opuesto. Consta de una rueda dentada y una uñeta. Pueden ser reversibles o no reversibles. Se clasifican en exteriores, interiores y frontales.

Rueda Libre

Es un elemento que se instala en un eje o árbol de transmisión para permitir que el eje motriz impulse al resistente. Desacopla ambos ejes cuando el eje resistente gira a más revoluciones que el motriz. Su utilización principal se encuentra en las ruedas posteriores de las bicicletas o en los motores de arranque de automóviles.

2. Elementos Mecánicos de Unión

Los elementos mecánicos de unión son cruciales para ensamblar componentes y estructuras, garantizando la integridad y funcionalidad de los sistemas. Se distinguen principalmente las uniones desmontables.

Uniones Desmontables - Elementos Roscados

Es común su uso en todo tipo de máquinas y mecanismos. Existe una gran variedad de formas.

• Bulón/Tornillo Pasante: Se utiliza con una tuerca que enrosca en él. Las piezas a unir no van roscadas. Los diámetros de los agujeros de las piezas son ligeramente mayores que el tornillo.
• Tornillos de Unión: No se emplea tuerca. La pieza más alejada de la cabeza del tornillo actúa como tuerca al tener rosca. Se usan en piezas de gran grosor.
• Prisioneros: Se roscan en una pieza y se introducen en el hueco de otra. Impiden que la segunda pieza gire o se desplace respecto a la primera.
• Espárragos: Son varillas roscadas por ambos extremos, con una parte central sin roscar. Se utilizan en piezas metálicas grandes a las que se unen otras que requieren desmontaje frecuente. De esta forma, se evita el desgaste o rotura de la rosca de la pieza base. Para fijar el espárrago a la base, se utilizan dos tuercas, una contra otra, y luego se gira.
• Pernos: Sirven para unir varias piezas y se clasifican en pernos de apoyo, de articulación o de anclaje.
• Tornillos de Rosca Cortante: Se emplean para unir piezas metálicas.
• Tornillos para Madera: Si el tornillo no es de gran diámetro, no es necesario realizar un agujero previo.