Fundamentos de Mecanismos y Sistemas Mecánicos: Clasificación y Componentes Esenciales

Mecanismos y Sistemas Mecánicos: Conceptos Fundamentales

Definición de Mecanismo

Un mecanismo es un conjunto de elementos conectados entre sí por medio de articulaciones móviles. Su misión principal es:

• Transformar una velocidad en otra velocidad.
• Transformar una fuerza en otra fuerza.
• Transformar una trayectoria en otra diferente.
• Transformar un tipo de energía en otro tipo distinto.

Clasificación de Mecanismos por Número de Elementos

Según el número de elementos, los mecanismos se pueden clasificar como:

• Simples: Si tienen dos elementos de enlace (ejemplos: palanca, polea).
• Complejos: Si tienen más de dos elementos (ejemplo: engranajes).

Definición de Sistema Mecánico

Un sistema mecánico es una combinación de mecanismos que transforma velocidades, trayectorias o fuerzas mediante una serie de transformaciones intermedias.

Tipos de Movimientos

Los movimientos fundamentales involucrados son:

• Movimiento Rectilíneo: Movimiento en un único sentido.
• Movimiento Alternativo.
• Movimiento Circular.

Elementos Básicos de un Sistema Mecánico

Un sistema mecánico se compone de tres subsistemas principales:

1. Sistema Motriz: Recibe la energía de entrada, la cual se transforma o se transmite.
2. Sistema Transmisor: Medio que permite modificar la energía.
3. Sistema Receptor: Realiza el trabajo con la salida que le proporciona el sistema transmisor, siendo este el objetivo final del sistema mecánico.

Clasificación de Mecanismos por Función

Los mecanismos se pueden clasificar según la relación entre el movimiento de entrada y el de salida:

a) Sistemas de Transmisión del Movimiento

En este caso, el sistema motriz y el sistema receptor tienen el mismo tipo de movimiento (ej. movimiento lineal a lineal, o circular a circular).

b) Sistemas de Transformación del Movimiento

En este caso, el sistema motriz y el sistema receptor tienen distinto tipo de movimiento (ej. movimiento circular a lineal).

Mecanismos de Transmisión del Movimiento

A. Mecanismos de Transmisión Lineal

Estos mecanismos “transforman” movimientos rectilíneos en otros movimientos rectilíneos. Su aplicación fundamental reside en la transformación de fuerzas.

La Palanca

Consiste en una barra rígida que se articula en el denominado punto de apoyo, lo que posibilita que la barra gire. Existen palancas de 1.º, 2.º y 3.º grado.

La Polea

Es un disco que puede girar alrededor de su eje y que dispone en el borde de una acanaladura por la que se hace pasar una cuerda. La función que desempeña una polea fija es modificar la dirección de la fuerza aplicada.

Tipos de Poleas

• Fijas: Si su eje de rotación permanece fijo.
• Móviles: Si su eje de rotación se puede desplazar de forma lineal.

B. Mecanismos de Transmisión Circular

Estos mecanismos “transforman” movimientos de rotación en otros movimientos de rotación. La principal utilidad de este tipo de mecanismos radica en poder aumentar o reducir la velocidad.

Árboles y Ejes

Se definen como elementos cilíndricos o no, que sostienen piezas giratorias.

Definición de Eje

Un eje es un elemento, normalmente cilíndrico, que gira sobre sí mismo y sirve para sostener diferentes piezas de giro de un mecanismo.

Definición de Árbol

Un árbol es un elemento de una máquina, cilíndrico o no, sobre el que se montan diferentes piezas mecánicas; estos giran siempre junto con los órganos soportados. Como consecuencia de su función, están sometidos fundamentalmente a esfuerzos de torsión y flexión.

Diferencia Esencial entre Ejes y Árboles

La diferencia fundamental es la siguiente:

• Los ejes son elementos que sostienen los órganos giratorios de las máquinas y no transmiten potencia.
• Los árboles son elementos que transmiten potencia y, por lo tanto, sí están sometidos a esfuerzos de torsión.