Principios de Máquinas Simples y Sistemas de Transmisión Mecánica

A. Mecanismos de Transmisión de Movimiento

A.1. Ruedas de fricción

Son sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto directo. Una de las ruedas se denomina motriz (o de entrada), pues al moverse provoca el movimiento de la otra, llamada conducida (o de salida). El sentido de giro de la rueda conducida es el contrario al de la rueda motriz.

A.2. Poleas-correa

Son conjuntos de poleas o ruedas unidas a cierta distancia que giran al mismo tiempo por efecto de una correa. Si las dos poleas giran en el mismo sentido, la correa no se cruza; si giran en sentido contrario, la correa se cruza.

A.3. Engranajes y sistemas de engranajes

Son sistemas de ruedas que poseen salientes denominados dientes que encajan entre sí. De este modo, unas ruedas arrastran a las otras.

• Engranajes rectos: Son los más simples y sirven para transmitir el movimiento entre ejes paralelos.
• Engranajes helicoidales: Tienen los dientes inclinados en forma de hélice y transmiten movimiento entre ejes paralelos o que se cruzan. Suelen ser más silenciosos.
• Engranajes cónicos: Tienen dientes rectos o helicoidales y transmiten el movimiento entre ejes perpendiculares (formando un ángulo de 90°).

A.4. Rueda-cadena

Cuando los engranajes están unidos por una cadena, forman el sistema rueda-cadena, muy común en bicicletas, motocicletas y máquinas industriales.

A.5. Tornillo sinfín - corona

Mecanismo de transmisión compuesto por dos elementos: el tornillo sinfín, que actúa como elemento motriz, y la rueda dentada, llamada corona. Se emplea en mecanismos que necesiten una gran reducción de velocidad. Una ventaja importante es el aumento de la ganancia mecánica.

B. Mecanismos de Transformación de Movimiento

Son los que cambian el tipo de movimiento: de circular a lineal (y viceversa), o de circular a alternativo.

B.1. Circular a Lineal

Piñón-cremallera: Formado por una rueda dentada (piñón) que engrana con una barra dentada (cremallera). Permite transformar el movimiento circular del piñón en movimiento rectilíneo en la cremallera. Es un mecanismo reversible.

B.2. Circular a Lineal Alternativo

• Excéntrica / Leva - seguidor: Una leva es una pieza con un contorno especial (oval, de corazón, etc.). Una excéntrica es una rueda que gira sobre un eje que no pasa por su centro. Ambos permiten convertir un movimiento rotativo en un movimiento lineal, pero no al contrario. No son reversibles.
• Tornillo-tuerca: Mecanismo compuesto por un eje roscado (husillo) y una tuerca con la misma rosca que el eje. Si se gira la tuerca, esta se desplaza linealmente sobre el husillo (y viceversa).

B.2.2. Biela-manivela

Está formado por una manivela que tiene un movimiento circular y una barra llamada biela, unida con articulaciones por un extremo a la manivela y por el otro a un sistema de guiado (un pistón o émbolo encerrado en unas guías) que describe un movimiento rectilíneo alternativo en ambos sentidos. Este mecanismo es reversible.

Conceptos Fundamentales de Máquinas y Mecanismos

1. Palancas

Las palancas son máquinas simples que permiten equilibrar o mover cargas. Se clasifican según la posición del punto de apoyo (fulcro), la fuerza aplicada y la resistencia.

2. Poleas y Polipastos

• Polea simple: Un mecanismo que cambia la dirección de la fuerza, pero no reduce el esfuerzo necesario para levantar una carga.
• Polipasto: Es un conjunto de dos o más poleas (fijas y móviles). Su uso permite reducir el esfuerzo necesario para elevar una carga a medida que aumenta el número de poleas en el sistema, aunque el mecanismo se vuelve más complejo.

3. Transmisión y Transformación de Movimiento

Los mecanismos se dividen principalmente en dos categorías según su función:

• Mecanismos de transmisión: El tipo de movimiento de entrada es igual al de salida (por ejemplo: engranajes, poleas con correa, cadenas).
• Mecanismos de transformación: El tipo de movimiento cambia, por ejemplo, de circular a lineal o viceversa (por ejemplo: piñón-cremallera, levas, biela-manivela).

4. Engranajes y Ruedas de Fricción

La relación de transmisión (i) es un parámetro clave que indica cómo cambia la velocidad entre dos ejes conectados:

• Mecanismos no reversibles: Son aquellos donde el movimiento no puede transmitirse en sentido contrario (por ejemplo: el tornillo sinfín y la leva).

5. Otros elementos

• Tornillo: Máquina simple formada por un cilindro con una rosca helicoidal.
• Unidades: La velocidad de giro en los mecanismos se mide habitualmente en revoluciones por minuto (rpm).