Mecanismos de Transmisión y Transformación del Movimiento en Tecnología Industrial

Máquinas y Mecanismos

Las máquinas se diseñan y se construyen para facilitar las tareas a la hora de realizar un trabajo o aplicar una fuerza.

Los mecanismos son los elementos móviles que transmiten o transforman los movimientos y las fuerzas en las máquinas desde un punto, llamado elemento motor, hasta otro punto, llamado elemento receptor.

Estructura

Es la parte fija de la máquina donde se apoya el resto de las piezas.

Clasificación de los Mecanismos

Existen dos tipos principales de mecanismos:

• Mecanismos de transmisión del movimiento: Transmiten el mismo tipo de movimiento desde el elemento motor hasta el receptor de la máquina. El movimiento que transmiten puede ser lineal o circular.
• Mecanismos de transformación del movimiento: Transforman el movimiento del elemento motor en otro tipo de movimiento en el receptor. Pueden transformar el movimiento circular en lineal y el circular en alternativo o viceversa.

Tipos de Mecanismos

Mecanismos de Transmisión del Movimiento

• Lineal: Transmiten el movimiento lineal de un punto a otro de la máquina.
• Circular: Transmiten el movimiento circular de un punto a otro de la máquina.
• De circular a alternativo: Transforman el movimiento circular en movimiento lineal alternativo.

Palanca

Es una máquina simple porque está formada por una barra rígida y un punto de apoyo. Dependiendo de la posición del punto de apoyo, tendremos que aplicar más o menos fuerza.

• Brazo (b): Distancia entre el punto de aplicación de las fuerzas y el punto de apoyo; bR es el brazo de resistencia, y bF, el brazo de potencia.
• Resistencia o carga (R): Fuerza que se vence como resultado de usar la palanca.
• Punto de apoyo (PA): Punto sobre el que gira la palanca o sobre el que se apoya.
• Fuerza (F): Fuerza que se aplica a un extremo de la palanca.

Ley de la Palanca

Cuando la palanca se encuentra en equilibrio, se cumple que el producto de la fuerza por su brazo es igual al producto de la resistencia por su brazo.

F * bF = R * bR

Tipos de Palancas

• Primer género: El punto de apoyo está entre la fuerza y la resistencia. Pueden multiplicar, dividir o conservar constante la fuerza.
• Segundo género: La resistencia está entre la fuerza y el punto de apoyo, siempre multiplican la fuerza.
• Tercer género: La fuerza está entre la resistencia y el punto de apoyo, siempre dividen la fuerza.

Palancas Articuladas

Combinan varias palancas entre sí con uniones móviles que permiten girar y desplazar las palancas.

Polea

Es una rueda acanalada por donde pasa una cuerda, tiene un agujero en el centro de la rueda donde se monta un eje horizontal.

Polea Fija

Al tirar de la cuerda, la polea gira alrededor de su eje permitiendo que se levante la carga.

No supone ninguna ventaja mecánica en la aplicación de la fuerza con respecto a levantar la carga a pulso; sin embargo, es más cómodo porque cambia la dirección de la fuerza. F = R

Polea Móvil

Si queremos realizar menos esfuerzo para subir la caja, tendremos que incorporar una polea móvil al sistema.

Con este sistema reducimos a la mitad la fuerza que tenemos que realizar.

El peso de la caja o la resistencia se divide entre dos: la mitad la soporta la cuerda fija, y la otra mitad, la persona: F = R/2

Polipasto

Si queremos realizar aún menos esfuerzo, debemos combinar poleas fijas y móviles.

Este sistema llamado polipasto debe tener un número par de poleas, mitad fijas y mitad móviles. En equilibrio debe cumplir: F = R/2n

donde n es el número de poleas móviles.

Sistema de Transmisión por Correa

Está formado por dos poleas unidas mediante una correa, de tal forma que el movimiento circular se transmite de una polea a la otra.

La ecuación que relaciona las velocidades de giro de las poleas y sus diámetros es:

d_A · ω_A = d_B · ω_B

Formas para Variar la Velocidad

• Multiplicador de velocidad: La polea motriz es más grande que la polea conducida.
• Mantenedor de velocidad: Las dos poleas, motriz y conducida, tienen el mismo tamaño.
• Reductor de velocidad: La polea motriz es más pequeña que la polea conducida.

Engranajes

Los engranajes son piezas dentadas que transmiten un movimiento circular al estar acoplados entre sí.

La ecuación que relaciona la velocidad de giro y el número de dientes es:

z_A · ω_A = z_B · ω_B

donde z_A y z_B son el número de dientes, y ω_A y ω_B, las velocidades de giro de cada rueda dentada. El cociente z_A/z_B es la relación de transmisión.

Formas para Variar la Velocidad

• Multiplicador de velocidad: El engranaje motriz tiene más dientes que el engranaje conducido.
• Mantenedor de velocidad: Los dos engranajes tienen el mismo número de dientes.
• Reductor de velocidad: El engranaje motriz tiene menos dientes que el conducido.

Sistema de Engranajes con Cadena

Consiste en dos engranajes unidos por una cadena, que se acopla en los dientes de los engranajes.

La ecuación que relaciona la velocidad de giro de los engranajes y el número de dientes es la siguiente:

z_A · ω_A = z_B · ω_B

donde z_A y z_B son el número de dientes, y ω_A y ω_B, las velocidades de giro de cada rueda dentada. El cociente z_A/z_B es la relación de transmisión.

Sistema Biela-Manivela

La primera palanca, la que gira, es la manivela, y la segunda palanca, la que lleva el movimiento alternativo, es la biela. Transforma el movimiento circular de una manivela en un movimiento lineal o alternativo, y viceversa, porque está conectada a una barra rígida o biela. Funciona como mantenedor de velocidad.

Sistema Piñón-Cremallera

Está formado por un engranaje, el piñón, que engrana con una barra dentada, la cremallera. Este mecanismo cambia el movimiento de circular a lineal.

Cremallera

Es un tipo particular de engranaje que consiste en una barra sobre la que están tallados los dientes. Cuando el piñón gira, la barra dentada se desplaza linealmente.

Además, este sistema es reversible, es decir, la cremallera puede hacer girar el piñón, y al revés. Este sistema lo podemos encontrar en las puertas correderas de un garaje, en máquinas con cinta transportadora, direcciones de automóviles o en sacacorchos.