Mecanismos de Transmisión: Fundamentos, Tipos y Aplicaciones

Introducción a los Mecanismos

Los mecanismos son elementos diseñados para transmitir y transformar fuerzas y movimientos desde un elemento motriz a un elemento receptor. Permiten al ser humano realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo.

Transmisión Lineal

La Polea

La polea es una rueda ranurada que gira alrededor de un eje. Este se halla sujeto a una superficie fija. Por la ranura de la polea se hace pasar una cuerda, cadena o correa que permite vencer, de forma cómoda, una resistencia (R), aplicando una fuerza (F).

Polea Fija

La polea fija se encuentra en equilibrio cuando la fuerza aplicada (F) es igual a la resistencia (R) que presenta la carga, es decir, cuando F = R. Sirve para subir y bajar cargas con facilidad. Se utilizan en pozos, grúas sencillas, aparatos de musculación, etc.

Polea Móvil

La polea móvil es un conjunto de dos poleas, una fija y otra que puede desplazarse linealmente. Se encuentra en equilibrio cuando F = R/2. Este sistema hace que la resistencia "pese" la mitad, reduciendo el esfuerzo necesario.

El Polipasto

El polipasto es un tipo especial de montaje constituido por dos grupos de poleas: fijas y móviles. A medida que aumenta el número de poleas, el mecanismo se hace más complejo, pero el esfuerzo necesario para vencer la resistencia disminuye. La fórmula para el equilibrio es F = R/2n, donde n es el número de poleas móviles.

La Palanca

La palanca es una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo o articulación. En un punto de la barra se aplica una fuerza (F) con el fin de vencer una resistencia (R) que actúa en otro punto de la barra. La ley de la palanca se expresa como: F × bf = R × br, donde bf es el brazo de fuerza y br es el brazo de resistencia.

Tipos de Palanca

• Primer Grado: El punto de apoyo se encuentra entre la fuerza aplicada y la resistencia.
  Ejemplo: Balancín.
• Segundo Grado: La resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza aplicada. La fuerza aplicada siempre es menor que la resistencia para el equilibrio.
  Ejemplo: Cascanueces.
• Tercer Grado: La fuerza aplicada se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia. La fuerza aplicada siempre es mayor que la resistencia para el equilibrio.
  Ejemplo: La caña de pescar cuando se está pescando.

Transmisión Circular

Ruedas o Poleas de Fricción

Son sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto directo. La rueda que empieza a girar se denomina motriz y la otra, a la que se le transmite el movimiento, se llama conducida. Si una gira a la derecha, la otra gira a la izquierda.

Sistemas de Poleas con Correas

Son conjuntos de poleas o ruedas situadas a cierta distancia, cuyos ejes suelen ser paralelos, que giran simultáneamente por efecto de una correa. Las dos poleas giran en el mismo sentido. La relación entre las velocidades angulares (W) y los diámetros (d) es: Wm × dm = Wc × dc.

La relación de transmisión (i) se calcula así: i = dm/dc = Wc/Wm.

• Es multiplicador si dm > dc, lo que implica Wm < Wc (la velocidad de salida es mayor que la de entrada).
• Es reductor si dm < dc, lo que implica Wc < Wm (la velocidad de salida es menor que la de entrada).

Engranajes

Son juegos de ruedas que poseen salientes denominados dientes, que encajan entre sí, de modo que una de las ruedas arrastra a las otras. Todos los dientes han de tener la misma forma y tamaño. El movimiento circular del eje 1 se transmite al eje 2 a través de los engranajes 1 y 2, acoplados a los ejes. Giran en sentidos opuestos.

Sistemas de Engranajes con Cadena

Consiste en dos ruedas dentadas de ejes paralelos, situadas a cierta distancia la una de la otra, que giran simultáneamente por efecto de la cadena o correa dentada engranada a ambas. La cadena hace que el movimiento circular del eje 1 se transmita al eje 2 a través de los engranajes 1 y 2. Los dos engranajes giran en el mismo sentido. La relación entre las velocidades angulares (W) y el número de dientes (Z) es: Wm × Zm = Wc × Zc.

La relación de transmisión (i) es: i = Zc/Zm.

Tornillo Sin Fin

La relación de transmisión para un tornillo sin fin es: Zm/Zc = Wc/Wm, donde Zm (número de dientes del tornillo sin fin) siempre es 1.

Conjunto Manivela-Torno

Una manivela es una barra que está unida a un eje al que hace girar. La fuerza necesaria para que el eje gire es menor que la que habría que aplicarle directamente. La relación de fuerzas es: F × lm = R × r, donde lm es la longitud de la manivela y r es el radio del torno. La fuerza aplicada (F) se calcula como: F = (R × r) / lm.

Piñón-Cremallera

Se trata de un piñón dentado de dientes rectos, engranado a una cremallera, es decir, una barra dentada. Cuando la rueda dentada gira, la cremallera se desplaza con movimiento rectilíneo. La velocidad de avance (L) de la cremallera se calcula como: L = W × Z × P, donde:

• L = velocidad de avance de la cremallera (generalmente en mm/min o m/min)
• W = velocidad angular del piñón (en r.p.m.)
• Z = número de dientes del piñón
• P = paso (distancia entre dientes de la cremallera)