Fundamentos de Mecanismos y Transmisión de Potencia en Ingeniería Industrial

Conceptos Fundamentales de Mecanismos y Máquinas

Definiciones Clave

• Máquina: Combinación de mecanismos agrupados que aprovechan la energía, la transforman y producen un efecto final.
• Mecanismo: Conjunto de elementos conectados entre sí por medio de articulaciones móviles.

Elementos Mecánicos Básicos

• Palanca: Barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo (fulcro).
• Polea: Rueda con una ranura que gira alrededor de un eje.
• Eje: Elemento cilíndrico que gira por sí mismo y sirve para sostener piezas giratorias.
• Árbol (o Eje de Transmisión): Elemento de una máquina sobre el que se montan diferentes piezas mecánicas a las que transmite potencia.
• Ruedas de Fricción: Elementos de máquinas que transmiten un movimiento circular entre dos árboles de transmisión mediante el rozamiento.
• Engranaje: Conjunto de ruedas dentadas que tienen en contacto sus dientes, de forma que cuando gira una, giran todas, asegurando una relación de transmisión constante.

Tipos de Movimiento en Mecanismos

Movimientos que pueden describir un mecanismo:

• Lineal: La trayectoria tiene forma de línea recta. Ejemplo: Una puerta corredera.
• Circular: La trayectoria tiene forma de circunferencia. Ejemplo: Rueda.
• Alternativo: Tiene forma de línea recta, pero es un movimiento de ida y vuelta (rectilíneo recíproco). Ejemplo: Máquina de coser.
• Oscilante: Movimiento de avance y retroceso en un arco de circunferencia. Ejemplo: Columpio.

Clasificación Funcional de los Mecanismos

1. De Transmisión del Movimiento: El tipo de movimiento de entrada es igual al de salida.
   • Transmisión lineal.
   • Transmisión circular.
2. De Transformación del Movimiento: El tipo de movimiento de entrada y el de salida son distintos.
   • Circular en rectilíneo.
   • Circular en alternativo.
3. Elementos Auxiliares: Facilitan un funcionamiento óptimo (idóneo) de todo el conjunto.
4. Elementos de Unión: Unen entre sí los elementos de una máquina.

Elementos Transmisores de Movimiento

A. Transmisión Lineal

• Palanca: De 1º, 2º y 3º grado.
• Polea: Fija o móvil.

B. Transmisión Circular

Sistemas Directos

• Árboles y ejes.
• Ruedas de fricción.
• Engranajes.
• Tornillo sin fin.

Sistemas Indirectos

• Poleas con correa.
• Cadenas.

Diferencia Fundamental: Ejes vs. Árboles

La distinción principal radica en la función de transmisión de energía:

• Ejes: Elementos que sustentan los órganos giratorios de las máquinas y no transmiten potencia.
• Árboles: Elementos que transmiten potencia y están sometidos a esfuerzos de torsión.

Tipos de Acoplamiento Mecánico

• Acoplamiento Rígido: Los elementos están colocados en la misma línea (alineados) y no sufren variación de posición durante el funcionamiento. Se unen de forma rígida mediante bridas o platillos.
• Acoplamiento Móvil (o Flexible): Permite una cierta inclinación o desalineación entre los ejes unidos. Se unen mediante juntas o acoplamientos flexibles.

Ruedas de Fricción: Características y Aplicaciones

Las ruedas de fricción se caracterizan por:

• Poseer un alto coeficiente de rozamiento para evitar que las ruedas resbalen entre sí.
• Se emplean en árboles de transmisión muy cercanos.
• Son adecuadas cuando la potencia que hay que transmitir es pequeña.
• Ventajas: Son fáciles de fabricar, requieren poco mantenimiento y no producen ruidos.

Engranajes: Ventajas y Desventajas

Ventajas de los Engranajes

• Las ruedas dentadas no pueden resbalar unas con respecto a las otras (transmisión positiva).
• Transmiten grandes esfuerzos (alta capacidad de carga).
• La relación de transmisión se conserva siempre constante.

Inconvenientes de los Engranajes

• Es un sistema de transmisión caro.
• Necesitan mantenimiento periódico (lubricación).