Fundamentos de Mecanismos y Transmisión de Movimiento en Ingeniería Industrial

Principios Fundamentales de Mecanismos y Operadores

La Palanca y sus Clases

La Ley de la Palanca se expresa mediante la fórmula: $P \times B_p = R \times B_r$.

Definición de Palanca

Una palanca es una barra rígida que puede girar alrededor de un punto de apoyo o fulcro.

Clasificación de Palancas

• Palancas de Primer Grado

  Tienen el punto de apoyo (fulcro) situado entre la Potencia (P) y la Resistencia (R). La fórmula general es $P \times B_p = R \times B_r$.

  Ejemplos: Tijeras, columpio.

• Palancas de Segundo Grado

  Tienen la Resistencia (R) situada entre la Potencia (P) y el punto de apoyo (fulcro). La fórmula general es $P \times B_p = R \times B_r$.

  Ejemplo: Cascanueces.

• Palancas de Tercer Grado

  Tienen la Potencia (P) situada entre la Resistencia (R) y el punto de apoyo (fulcro). La fórmula general es $P \times B_p = R \times B_r$.

Sistemas de Poleas

Polea Simple

Está formada por una rueda anclada por la que se hace pasar una cuerda. De un extremo de la cuerda se sujeta la carga (P) y del otro se aplica la fuerza (F). Este mecanismo nos ahorra esfuerzo porque nuestro peso nos ayuda a tirar. La fuerza necesaria es igual a la carga: $F = P$.

Polipasto

Es el conjunto formado por una polea móvil y una polea fija al techo. Reduce la fuerza necesaria a la mitad: $F = P/2$.

Poleas de Transmisión

Son mecanismos que transmiten un movimiento circular entre ejes separados. El sentido de giro de las poleas se puede cambiar según la disposición de la correa.

Funciones y Tipos de Transmisión

¿Para qué sirven los Mecanismos?

Los mecanismos cumplen diversas funciones esenciales en la ingeniería:

• Establecer la relación de transmisión ($i$) entre dos ejes.
• Modificar las revoluciones de un eje ($n$).
• Invertir el sentido de rotación de un eje.
• Transformar un tipo de movimiento en otro.

Sistemas de Transmisión por Poleas y Engranajes

Transmisión Simple y Compuesta

Hablamos de Transmisión Simple cuando tenemos 2 ejes, y Compuesta cuando tenemos 3 o más ejes.

Engranajes

Son un par de ruedas que tienen entrantes y salientes que se denominan dientes o piñones. Su función principal es invertir el sentido de giro de la rueda. Puede ser un mecanismo reductor o multiplicador de velocidad.

Fórmulas de Transmisión

Sistemas de Poleas

La relación entre la velocidad de giro ($N$) y el diámetro ($D$) es:

$N_1 \times D_1 = N_2 \times D_2$

Donde $D$ es el diámetro y $N$ es la velocidad circular (rpm).

La Relación de Transmisión ($I$) es:

$I = \frac{\text{Velocidad de salida } (N_2)}{\text{Velocidad de entrada } (N_1)} = \frac{D_1}{D_2}$

Sistemas de Engranajes

La relación entre la velocidad de giro ($N$) y el número de dientes ($Z$) es:

$N_1 (rpm) \times Z_1 (nº dientes) = N_2 \times Z_2$

La Relación de Transmisión ($I$) es:

$I = \frac{N_2}{N_1} = \frac{Z_1}{Z_2}$

Mecanismos de Transformación de Movimiento

Tornillo Sin Fin

Transmite el movimiento circular entre dos ejes perpendiculares. Consiste en un tornillo montado en un eje que engrana con una rueda dentada. La característica principal es que es un mecanismo reductor de velocidad muy eficiente. Se emplea comúnmente en ascensores.

Husillo-Tuerca (Husillo de Potencia)

Es un tornillo que interactúa con una o dos tuercas. El movimiento circular del tornillo se transforma en un movimiento lineal de las tuercas. Se utiliza, por ejemplo, en los gatos de coches.

Leva

Es una rueda circular con un resalte. La leva tiene un eje que la hace girar. El movimiento circular de la leva actúa sobre un pivote, de forma que cuando el saliente pasa por el pivote, se transforma en un movimiento lineal alternativo. Se usa para abrir y cerrar las válvulas del motor de los coches.

Sistema Biela-Manivela

Transforma el movimiento circular en movimiento lineal alternativo o viceversa.

Cigüeñal

Consiste en varios sistemas biela-manivela montados en un eje común.