Mecanismos: Transmisión y Transformación del Movimiento en Máquinas

Mecanismos: Transmisión y Transformación del Movimiento

Los mecanismos son elementos fundamentales en las máquinas, diseñados para transmitir o transformar el movimiento. Se puede transmitir movimiento de tipo lineal (empleado, por ejemplo, para elevar cargas) o de tipo circular (utilizado para modificar la velocidad).

Palancas: Principio y Tipos

Una palanca es una barra rígida que se apoya en un punto. En un extremo se aplica una fuerza (potencia) y en el otro se encuentra la resistencia, que es la carga que se desea mover.

Tipos de palancas (según la ubicación del punto de apoyo y las fuerzas):

• Primer género: El punto de apoyo se encuentra entre la potencia y la resistencia (ejemplo: tijeras, que son dos palancas combinadas).
• Segundo género: La resistencia se encuentra entre el punto de apoyo y la potencia (ejemplos: carretilla, cascanueces).
• Tercer género: La potencia se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia (ejemplos: pinzas de depilar, pinzas para hielo).

Ley de la Palanca

La ley de la palanca establece que: "La fuerza (potencia) multiplicada por su distancia al punto de apoyo es igual a la resistencia multiplicada por su distancia al punto de apoyo". A estas distancias se les denomina brazos.

Matemáticamente: F * d_F = R * d_R

Poleas: Fijas, Móviles y Polipastos

Polea fija: Es una rueda con un eje central fijo. Posee un surco en su exterior por donde pasa una cuerda, correa, cadena, etc. No reduce la fuerza necesaria para levantar un peso, pero cambia la dirección de la fuerza aplicada, facilitando la tarea.

Polea móvil: El peso se sitúa colgando del eje de la polea. En este caso, la fuerza necesaria para levantar el peso se reduce a la mitad: Fuerza = Resistencia / 2.

Polipasto: Es una combinación de poleas fijas y móviles. Las poleas móviles reducen progresivamente la fuerza necesaria, cada una a la mitad de la anterior.

Engranajes: Transmisión de Movimiento Rotacional

Los engranajes son ruedas con dientes en su exterior que encajan entre sí, permitiendo transmitir el movimiento rotacional de un engranaje a otro.

El engranaje que inicia el movimiento se llama engranaje motriz, y el que recibe el movimiento se denomina engranaje conducido o seguidor.

Para medir la velocidad de rotación de un engranaje, se utiliza la unidad r.p.m. (revoluciones por minuto), que indica el número de vueltas que da el engranaje en un minuto.

Se utilizan las siguientes notaciones:

• z: Número de dientes del engranaje.
• N: Número de vueltas por minuto (r.p.m.).

Relación de Transmisión

La relación de transmisión (i) es el cociente entre la velocidad de rotación del eje motriz y la velocidad de rotación del eje conducido. También se puede calcular en función del número de dientes:

i = N_motriz / N_conducido = Z_conducido/Z_motriz

Engranajes con Cadena

El sistema de engranajes con cadena permite transmitir el movimiento rotacional entre dos engranajes distantes mediante una cadena. Con este sistema, ambos engranajes giran en el mismo sentido. La fórmula para calcular la relación de transmisión es la misma que para los engranajes en contacto directo.

Tornillo sin Fin y Engranaje

El tornillo sin fin es un tornillo especial que, al tener una sola estría (un solo 'diente' helicoidal), actúa como un engranaje de un solo diente. Este tornillo engrana con una rueda dentada (engranaje) cuyo eje es perpendicular al eje del tornillo. El movimiento solo se puede transmitir desde el tornillo sin fin hacia el engranaje, y no al revés. El tornillo sin fin siempre actúa como elemento motriz.

Poleas con Correas

Las poleas con correas consisten en dos poleas unidas por una correa. La correa puede patinar si una de las poleas se traba, lo que interrumpe la transmisión del movimiento.

Se utilizan las siguientes notaciones:

• D: Diámetro de la polea.
• N: Número de vueltas por minuto (r.p.m.).

La relación de transmisión se calcula como: D₁*N₁=D₂*N₂

Si la correa se cruza, las poleas giran en sentidos opuestos.