Clasificación y Componentes de los Mecanismos en la Industria

Introducción a los Mecanismos Industriales

El ser humano siempre ha utilizado aquello que tenía a su alrededor para realizar un trabajo con el menor esfuerzo posible. Así, ha inventado artilugios o dispositivos que le sirvieran para reducir la fuerza y la energía empleadas, así como el tiempo de ejecución. La reducción del esfuerzo que realiza una máquina se denomina ventaja mecánica. Cuanto mayor sea la ventaja mecánica, menor fuerza habrá que emplear para realizar un trabajo. Puede considerarse una máquina desde algo tan sencillo como unas tijeras hasta un ordenador. Por lo tanto, su clasificación es muy diversa y en función de distintos aspectos:

• Según el número de pasos que realizan para hacer un trabajo, las máquinas pueden ser simples o compuestas.
• Según el número de piezas que las forman, las máquinas pueden ser sencillas o complejas.
• Según el tipo de energía que utilizan, las máquinas pueden ser mecánicas, hidráulicas, eléctricas, etc.

Mecanismos de Transmisión

Mecanismos de Transmisión Lineal

Polea

La polea es el punto de apoyo de una cuerda que, moviéndose, se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa, actuando en uno de sus extremos la resistencia (R) y en otro la fuerza actuante (F) o potencia. Puede ser fija (F= R) o móvil (F=R/2).

Polipasto o Aparejo

El polipasto es un tipo especial de montaje de poleas fijas y móviles. Permiten elevar grandes cargas con la aplicación de fuerzas limitadas, por lo que son de gran aplicación en la elevación de grandes cargas (grúas, ascensores). Existen dos tipos principales:

• Polipasto potencial: Una polea fija y varias poleas móviles. Se usan varias cuerdas en el aparejo. (n = número de poleas móviles).
• Polipasto factorial: Se combinan igual número de poleas fijas y móviles. El esfuerzo necesario es igual a la resistencia dividida por el número total de poleas móviles (N) del aparejo. (F = R / 2N)

Palanca

Dispositivo capaz de modificar o generar una fuerza y transmitir desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida de algún material medianamente resistente, que gira libremente sobre un punto de apoyo denominado fulcro. Dependiendo de dónde se aplique la fuerza, hablaremos de palancas de primer, segundo o tercer género.

Mecanismos de Transmisión Circular o Giratoria

Ruedas de Fricción

Son sistemas formados por dos o más ruedas situadas en contacto directo. Se denominan sistemas de transmisión circular porque son capaces de transmitir el movimiento circular, la potencia y la fuerza desde un motor hasta otro elemento denominado receptor.

Sistema de Poleas y Correas

Un sistema de transmisión por correa es un conjunto de dos poleas acopladas por medio de una correa con el fin de transmitir fuerzas y velocidades angulares entre árboles paralelos que se encuentran a una cierta distancia. La fuerza se transmite por efecto del rozamiento que ejerce la correa sobre la polea.

Engranaje

Es un tipo de mecanismo que tiene dos o más ruedas dentadas, que se utiliza para transmitir potencia mecánica de un componente a otro. Si las dos ruedas son de distinto tamaño, la mayor se denomina corona y la menor piñón. La relación de transmisión se calcula como: Z1 x N1 = Z2 x N2, donde Z es el número de dientes y N la velocidad en rpm (revoluciones o vueltas por minuto).

Cadena

La transmisión por cadena es similar a la transmisión por correa. Se efectúa también entre árboles paralelos, pero en este caso, engarzando los dientes de un piñón con los eslabones de una cadena. El acoplamiento entre cadena y dientes se efectúa sin deslizamiento y engranan uno a uno.

Definiciones Clave

• Elementos mecánicos: Los elementos más simples que forman parte de una máquina.
• Mecanismos: Conjunto de elementos mecánicos. Son imprescindibles para que se constituya una máquina completa y funcione correctamente.
• Máquina: Herramienta que contiene uno o más mecanismos y que utiliza la energía para llevar a cabo una determinada acción.
• Máquinas simples: Ingenios mecánicos que utilizan los seres humanos para realizar trabajos con un menor esfuerzo. (Plano inclinado, tornillo, rueda, palanca y polea).
• Maquinaria: Conjunto de máquinas que se aplican para un mismo fin y al mecanismo que da movimiento a un dispositivo.

Clasificación de los Mecanismos

Los mecanismos podemos clasificarlos de distintas formas. Atendiendo al número de elementos de enlace que contienen, pueden ser:

• Simples: Poseen dos elementos de enlace.
• Complejos: Tienen más de dos elementos de enlace.

Otra clasificación se basa en cómo afectan al movimiento:

1. Sistemas de transmisión del movimiento: El sistema motriz y el sistema receptor tienen el mismo tipo de movimiento.
   • Mecanismos de transmisión circular: Elemento de entrada y salida con movimiento circular.
   • Mecanismos de transmisión lineal: Elemento de entrada y salida con movimiento lineal.
2. Sistemas de transformación del movimiento: El sistema de entrada y el de salida tienen distinto movimiento.
   • Mecanismos que transforman el movimiento circular en rectilíneo.
   • Mecanismos que transforman el movimiento circular en alternativo.
3. Mecanismos auxiliares: Modifican o controlan los movimientos.

Mecanismos de Transformación del Movimiento

Movimiento Circular a Lineal

Piñón Cremallera

El sistema está formado por un piñón (rueda dentada) que engrana perfectamente en una cremallera. Cuando el piñón gira, sus dientes empujan los de la cremallera, provocando el desplazamiento lineal de esta. Si lo que se mueve es la cremallera, sus dientes empujan a los del piñón, consiguiendo que este gire.

Tornillo sin Fin

Elemento encargado de transmitir movimiento entre los ejes de una máquina.

Movimiento Lineal a Circular

Biela-Manivela

El sistema biela-manivela está constituido por un elemento giratorio denominado manivela, conectado a una barra rígida llamada biela, de modo que cuando gira la manivela, la biela está forzada a avanzar y retroceder sucesivamente.

Cigüeñal

Eje con codos y contrapesos que, aplicando el principio del sistema de biela-manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en giratorio o viceversa.

Mecanismos Auxiliares

Trinquete

Un trinquete es un mecanismo que permite a un engranaje girar hacia un lado, pero le impide hacerlo en sentido contrario, ya que lo traba con un gatillo que engrana en los dientes en forma de sierra. Permite que los mecanismos no giren en el sentido contrario al deseado.

Resortes o Muelles

Elemento elástico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir deformación permanente cuando cesan las fuerzas o la tensión a las que es sometido.

Acoplamientos

Un acoplamiento es un elemento mecánico que une diferentes ejes o prolonga la línea de transmisión de un eje. Estos ejes pueden tener una dirección paralela o diferentes planos. En cualquier caso, su finalidad es transmitir energía.