Maquinas & mecanismos
- 2. MAQUINAS SIMPLES Una máquina simple es un dispositivo en el que tanto la energía que se suministra como la que se produce se encuentran en forma de trabajo mecánico y todas sus partes son sólidos rígidos. Podemos preguntarnos por qué tanto interés en convertir una entrada de trabajo en una salida de trabajo. Existen varias razones: primero, tal vez queramos aplicar una fuerza en alguna parte de modo que realice trabajo en otro lugar. Con poleas, por ejemplo, podemos levantar un andamio hasta el techo tirando de una cuerda desde el suelo. Por otra parte, es posible que dispongamos sólo de una pequeña fuerza para producir el trabajo de entrada cuando necesitamos una fuerza mayor en la salida. Así sucede con el gato de un automóvil. Al accionar la varilla del gato podemos alzar el automóvil que de otra manera sería bastante difícil de mover aunque, desde luego, tenemos que levantar y bajar muchas veces la varilla para levantar el automóvil un poco Las máquinas simples suelen clasificarse en los siguientes seis tipos: - palancas - poleas - ruedas y ejes - planos inclinados - tornillos - cuñas Las máquinas más complejas, como los tornos mecánicos o las esmeriladoras de superficies, son combinaciones de esos seis tipos de máquinas.
- 3. VENTAJAS DE LAS MAQUINAS El uso de las máquinas le ha permitido al hombre hacer el trabajo que no podría hacer sin ayuda. Las máquinas también han hecho posible que el hombre aproveche la fuerza del viento, de los combustibles y del agua. Sin las máquinas el hombre aún estaría en un estado primitivo y el progreso que conocemos actualmente nunca podría haber surgido. A grandes rasgos una máquina simple es cualquier dispositivo utilizado para aumentar la fuerza, cambiar la dirección de la fuerza, o aumentar la velocidad en la ejecución de un trabajo. El trabajo se realiza sólo si algo se mueve al superar una resistencia, como la fricción o la gravedad. Una máquina simple no tiene una fuente de energía dentro de ella, por lo que no puede hacer un trabajo a menos que se aplique energía en ella.
- 4. IMÁGENES DE LAS MAQUINAS
- 5. PALANCAS El hombre, desde los inicios de los tiempos ha ideado mecanismos que le permitan ahorrar energía y con ello lograr que sus esfuerzos físicos sea cada vez menores. Entre los diversos mecanismos para hacer más eficientes sus esfuerzos se pueden citar las poleas, los engranajes y las palancas. La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Probablemente, incluso, las palancas sean uno de los primeros mecanismos ingeniados para multiplicar fuerzas. Es cosa de imaginarse el colocar una gran roca como puerta a una caverna o al revés, sacar grandes rocas para habilitar una caverna. Con una buena palanca es posible mover los más grandes pesos y también aquellos que por ser tan pequeños también representan dificultad para tratarlos.
- 6. LA LEY DE LA PALANCA Esta expresión matemática podemos sentirla de forma práctica si pensamos que es más fácil girar una puerta (resistencia) cuanto más lejos de las bisagras (brazo de potencia) apliquemos la fuerza (potencia). Lo mismo podemos comprobar si intentamos cortar un alambre con unos alicates de corte: cuanto más cerca del eje coloquemos el alambre (brazo de resistencia) y más alejado del mismo (brazo de potencia) apliquemos la fuerza de nuestras manos (potencia), más fácil nos resultará cortarlo.
- 7. TIPOS DE PALANCA El término palanca alude a un tipo de máquina simple cuyo propósito consiste en aplicar fuerza y transmitir velocidad a un objeto. Su composición consta de una barra rígida que fluctúa en torno a un punto de apoyo denominado fulcro. Se hace uso de la palanca cuando lo que se requiere es aumentar la fuerza aplicada a un cuerpo, o bien, para aumentar la celeridad en su desplazamiento. Con la palabra potencia se designa a la fuerza menor, y resistencia indica la fuerza mayor. PALANCA DE PRIMER GRADO: aquí, el punto de apoyo se sitúa entre la potencia y la resistencia. En esta clase de palanca la primera suele ser menor que la segunda, pero sólo cuando aminora la velocidad transferida al objeto y el trayecto recorrido por la resistencia. Podemos señalar como ejemplos a una tijera, una catapulta, una barrera y/o una tenaza. PALANCA DE SEGUNDO GRADO: es el nombre con que se conoce la clase de palanca en la que la resistencia se ubica entre el punto de apoyo y la potencia. Esta última, siempre es menor que la resistencia, pero sólo cuando reduce la velocidad, y el trayecto recorrido por la resistencia cobra fuerza. Ejemplos de este tipo de palanca son: el rompenueces, la carretilla, los remos y el abrelatas. PALANCA DE TERCER GRADO: la tercer clase de palanca se distingue por el hecho de que la potencia está localizada entre la resistencia y el punto de apoyo. Aquí, la parte de la potencia siempre será menor que la sección de la resistencia. En consecuencia, esta última es menor que la potencia. Es utilizada cuando el objetivo es aumentar la celeridad transferida a un elemento o bien, la distancia recorrida por el mismo. El elemento para quitar los ganchos colocados con la abrochadura, es un típico ejemplo de palanca de tercer grado.
- 9. POLEAS Una polea es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. Según la definición de Hitón de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa»1 actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia.
- 10. POLEAS FIJAS En las poleas fijas, las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son iguales (T1 = T2) por lo tanto no reduce la fuerza necesaria para levantar un cuerpo. Sin embargo permite cambiar el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.
- 11. POLEA MOVIL La polea móvil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro (extremo móvil) conectado a un mecanismo de tracción. Estas poleas disponen de un sistema armadura-eje que les permite permanecer unidas a la carga y arrastrarla en su movimiento (al tirar de la cuerda la polea se mueve arrastrando la carga). Para su construcción en el aula taller se necesitan, como mínimo, los operadores siguientes: polea, eje, armadura, gancho y cuerda. Su constitución es similar a la polea fija de gancho, diferenciándose solamente en su forma de funcionamiento.
- 12. POLIPASTO Un aparejo, polipasto o polispasto es una máquina compuesta por dos o más poleas y una cuerda, cable o cadena que alternativamente va pasando por las diversas gargantas de cada una de aquellas. Se utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, porque se necesita aplicar una fuerza mucho menor que el peso que hay que Mover. Se utilizan en talleres o industrias para elevar y colocar elementos y materiales muy pesados en las diferentes máquinas-herramientas o cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan. Suelen estar sujetos a un brazo giratorio acoplado a una máquina, o pueden ser móviles guiados por rieles colocados en los techos de las naves industriales. Los polipastos tienen distintas capacidades de elevación dependiendo de la carga que pueden llegar a levantar. Es posible aumentar la capacidad de elevación aumentando el número de ramales de un polipasto. Por ejemplo, un polipasto de 500 kg con un ramal puede tener una capacidad de sólo 500 kg, pero si se configura con dos ramales y se utilizan los accesorios adecuados el mismo polipasto puede levantar 1000 kg. Para poder alcanzar capacidades muy altas de elevación a veces es necesario el uso de un conjunto de varios polipastos con varios ramales junto a una pasteca e
- 13. TRANSMICION DE POLEAS Las poleas son ruedas que están echas de material rígido por cuyo interior circula una correa de trasmisión de material elástico. Un sistema formado por dos poleas y una correa de trasmisión permite trasmitir un movimiento de rotación entre dos ejes paralelos en el mismo sentido de giro Es un sistema muy silencioso, no necesita lubricación y resulta poco costoso de construir. Relación de trasmisión: Se denomina relación de trasmisión (rt), al cociente entre el numero de vueltas del eje de salida y el numero de vueltas del eje motor: