Mecanismos, ejercicios de transmisión y fórmulas de mecánica y electrotecnia

Resumen

El documento recoge los conceptos básicos de mecanismos (biela-manivela, árbol de levas, embrague, trinquete, volante de inercia y rueda libre, entre otros) y su función en máquinas y vehículos. Incluye un ejercicio resuelto de desplazamiento de una taladradora con piñón y cremallera. Termina con un formulario técnico de mecánica y electrotecnia, con ley de Ohm, potencia y asociación de resistencias.

Puntos clave

La biela transmite el movimiento y la manivela recibe el movimiento en un motor de combustión.
El motor de cuatro tiempos (4T) realiza admisión, compresión, explosión y escape.
El embrague acopla dos ejes y transmite el movimiento; el trinquete permite el giro en un solo sentido.
El volante de inercia estabiliza el giro del cigüeñal.
El paso de un engranaje es π · m, y el desplazamiento por vuelta con Z dientes es Z · π · m.
La ley de Ohm es V = I · R, y la potencia puede calcularse como P = V · I, P = I² · R o P = V²/R.
En serie las intensidades son iguales y las tensiones se suman; en paralelo las tensiones son iguales y las intensidades se suman.

Ponte a prueba

1. Conceptos Fundamentales de Mecanismos

1.1. En un motor de combustión, la energía se obtiene a través de un sistema de biela (motriz) y manivela (conducido).
2.2. Motor de combustión 4T: admisión, compresión, explosión y escape.
3.3. Remache: tipo de unión fija.
4.4. Excentricidad: nombre que recibe la distancia que determina la longitud de desplazamiento de un seguidor en una excéntrica.
5.5. Freno de disco: mecanismo para frenar un vehículo.
6.6. Diferencial: mecanismo para regular la velocidad de las ruedas interior y exterior al tomar una curva.
7.7. Árbol de levas: mecanismo para abrir y cerrar las válvulas de un motor de combustión de gasolina.
8.8. Reducción de rozamiento: rodamientos, cojinetes y lubricantes son elementos clave para evitar el desgaste entre piezas mecánicas.
9.9. Embrague: mecanismo para acoplar dos ejes entre sí y transmitir el movimiento.
10.10. Trinquete: mecanismo que permite el giro en un solo sentido.
11.11. Chaveta o lengüeta: elementos para hacer que dos piezas giren de forma solidaria permitiendo su fácil desmontaje.
12.12. Volante de inercia: mecanismo para estabilizar el movimiento de giro del cigüeñal.
13.13. Rueda libre: mecanismo que permite al ciclista dejar de pedalear sin bloquear la rueda.

2. Ejercicios Prácticos de Mecánica

Problema: Cálculo de desplazamiento en una taladradora (piñón de módulo m = 1,5 mm y Z = 30 dientes).

(a) Desplazamiento en una vuelta:
p = m · π
Desplazamiento = 30 dientes/vuelta · 1,5 · π mm/diente = 45π mm ≈ 141,4 mm.
(b) Vueltas para bajar la broca (cremallera de 30 cm):
300 mm · (1 vuelta / 141,4 mm) ≈ 2,12 vueltas.
(c) Número de dientes (Z) de la cremallera:
300 mm / (1,5 · π mm) ≈ 63,7 dientes.

3. Formulario Técnico

3.1. Mecánica

Biela-Manivela: Longitud biela = 4-6 veces la longitud de la manivela.
Carrera: 2 · Radio.
Puntos muertos: PMI = biela - manivela; PMS = biela + manivela (o radio).
Velocidad pistón: n (vueltas) · 2 carreras / t.
Transmisión: i = N2/N1 = Z1/Z2.
Paso: π · m.
Módulo: M = dp/Z.

3.2. Electrotecnia

Ley de Ohm: V = I · R.
Potencia: P = V · I; P = I² · R; P = V²/R.
Resistencia total:
- Serie: It = I1 = I2; Vt = V1 + V2; Rt = R1 + R2.
- Paralelo: It = I1 + I2; Vt = V1 = V2; 1/Rt = 1/R1 + 1/R2.
Energía y Coste: E = P · t; Coste = P · t · precio_unitario.

Preguntas frecuentes

¿Qué función tiene el árbol de levas en un motor de gasolina?

El árbol de levas es el mecanismo que abre y cierra las válvulas del motor de combustión de gasolina.

¿Para qué sirve el diferencial de un vehículo?

El diferencial regula la velocidad de las ruedas interior y exterior al tomar una curva.

¿Cuál es la diferencia entre embrague y trinquete?

El embrague acopla dos ejes y transmite el movimiento, mientras que el trinquete permite el giro en un solo sentido.