Mecanismos y Máquinas Térmicas: Funcionamiento y Características

Relación de Transmisión en Engranajes

La relación de transmisión entre dos engranajes se define por la siguiente ecuación:

z1 · w1 = z2 · w2

Donde:

• z1 y z2 representan el número de dientes de cada engranaje.
• w1 y w2 representan la velocidad angular de cada engranaje.

Esto significa que el número de dientes de un engranaje multiplicado por su velocidad angular es igual al número de dientes del engranaje con el que está conectado multiplicado por la velocidad angular de este último.

Características del Sistema de Transmisión por Correa

El sistema de transmisión por correa presenta las siguientes características:

• Es más silencioso que la transmisión por engranajes.
• La correa puede patinar cuando se intenta transmitir mucho esfuerzo.
• La correa absorbe las frenadas y aceleraciones del motor.

Diferencia entre Rueda Motriz y Rueda Conducida

• Rueda motriz: Es la rueda conectada al elemento que acciona el mecanismo.
• Rueda conducida: Es la rueda conectada al elemento que recibe el movimiento.

Elementos Solidarios en un Mecanismo

Dos elementos de un mecanismo son solidarios cuando están unidos en el mismo eje y, por lo tanto, giran a la misma velocidad. Un ejemplo común es una polea y un engranaje montados en el mismo eje.

Funcionamiento del Sistema Husillo-Tuerca

El sistema husillo-tuerca, como el que se encuentra en un gato mecánico, funciona de la siguiente manera: al girar la manivela, la tuerca gira y avanza linealmente por el husillo. Este movimiento lineal se utiliza para cerrar o abrir las barras articuladas del gato, permitiendo elevar o descender una carga.

Función de las Máquinas Térmicas

Las máquinas térmicas transforman la energía térmica en energía mecánica.

Clasificación de las Máquinas Térmicas

Las máquinas térmicas se pueden clasificar en dos tipos principales:

• De combustión externa: La combustión del combustible se produce fuera del motor, como en la máquina de vapor.
• De combustión interna: La combustión del combustible se produce dentro del motor, como en los motores de gasolina y diésel.

Popularidad de la Máquina de Vapor de Watt

La máquina de vapor de Watt se hizo muy popular gracias a su aplicación en trenes, barcos de vapor y una multitud de máquinas que sustituyeron el trabajo manual, revolucionando la industria y el transporte.

Funcionamiento de una Máquina de Vapor

En una máquina de vapor, el agua se calienta en una caldera hasta que se convierte en vapor a alta presión. Este vapor se conduce a través de un tubo hasta un pistón, donde su expansión empuja el pistón, generando movimiento. Este movimiento se transmite a una rueda, produciendo trabajo mecánico.

Funcionamiento del Motor de Cuatro Tiempos

Un motor de cuatro tiempos funciona en cuatro fases:

Admisión

La válvula de admisión (A) se abre. El pistón baja, creando un vacío que permite la entrada de la mezcla de aire y combustible en el cilindro.

Compresión

El pistón sube, cerrando las válvulas de admisión (A) y escape (E). La mezcla de aire y combustible se comprime. Inicialmente, se requiere un motor de arranque alimentado por la batería del coche para iniciar el movimiento del pistón. Posteriormente, el pistón sube por el propio giro del cigüeñal.

Explosión

Cuando la mezcla está muy comprimida, la bujía genera una chispa que provoca la explosión de la mezcla. Los gases calientes se expanden, empujando el pistón hacia abajo.

Escape

La válvula de escape (E) se abre. El pistón sube, expulsando los gases producidos en la combustión a través de la válvula de escape. Estos gases pasan al tubo de escape y se liberan al exterior.

Similitudes y Diferencias entre Motores de Dos y Cuatro Tiempos

Similitud: Ambos motores necesitan admitir combustible, comprimirlo, generar una explosión y expulsar los gases resultantes.

Diferencia: Un motor de cuatro tiempos realiza estas funciones en cuatro fases separadas, mientras que un motor de dos tiempos las realiza en dos fases.

Combustión en Motores Diésel

En un motor diésel, la bujía no es necesaria. La mezcla de aire y combustible se comprime a una presión tan alta que alcanza una temperatura de aproximadamente 600ºC. A esta temperatura, la mezcla se inflama espontáneamente, produciendo la combustión sin necesidad de una chispa.