1. Ciencia

 Dpto. Tecnología TECNOLOGÍAS DE 3º E.S.O.
UNIDAD DIDÁCTICA 3: MECANISMOS Y MÁQUINAS
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Máquina: conjunto de elementos conectados entre sí, capaz de realizar un trabajo o aplicar una fuerza.
Un mecanismo es cada uno de los elementos que constituyen una máquina.
Una máquina simple es aquella que está compuesta de muy pocos elementos.
Palanca: máquina simple formada por un punto de apoyo y una barra rígida.
Ley de la palanca: palanca en equilibrio: la fuerza por su brazo es igual a la resistencia por su brazo:
F·B F =R·B R donde:
- F es la fuerza que se aplica.
- R es la resistencia, fuerza que se vence.
- BF es la distancia del punto de aplicación de F al punto de apoyo (brazo de la fuerza aplicada F).
- BR es la distancia del punto de aplicación de R al punto de apoyo (brazo de la resistencia R).
□ Tipos de palancas
− Palanca de primer grado: el punto de apoyo está entre la fuerza y la resistencia. Ejemplos: remos,
tijeras, grúa, balanza, alicates, tenazas, etc.
− Palanca de segundo grado: la resistencia está entre el punto de apoyo y la fuerza. Ejemplos:
carretilla, sacacorchos, cascanueces, etc.
− Palanca de tercer grado: la fuerza está entre el punto de apoyo y la resistencia, es decir, la fuerza está
más cerca del punto de apoyo que la resistencia. Ejemplos: pinzas de cocina, brazo, etc.
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Polea: rueda con una hendidura en la llanta por donde se introduce una cuerda o una correa. Sirve para
elevar cargas con más comodidad porque cambia la dirección de la fuerza que realizamos.
Polipasto: conjunto de poleas combinadas de tal forma que podemos elevar un gran peso haciendo
muy poca fuerza. Está compuesto de una polea fija y una móvil. La fija solo gira cuando se tira de la
cuerda y la móvil gira a la vez que se desplaza.
En los polipastos se cumple la relación:
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F=
R
donde: F es la fuerza que aplicamos, R es la
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resistencia y n es el número de poleas móviles.
Torno: cilindro que consta de una manivela que lo hace girar, de forma que es capaz de levantar pesos
con menos esfuerzo. Se puede considerar como una palanca de primer grado cuyos brazos giran 360º.
Plano inclinado: es una rampa que sirve para elevar cargas realizando menos esfuerzos.
Cuña: es un plano inclinado doble, donde la fuerza que se aplica perpendicular a la base se transmite
multiplicada a las caras de la cuña.
Tornillo: es un plano inclinado enrollado sobre un cilindro. Cuando se aplica presión y se enrosca, se
multiplica la fuerza aplicada. Cada filete de la rosca hace de cuña.
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Mecanismos de transmisión: comunican o transmiten el movimiento a otro mecanismo. Además,
reducen o multiplican la fuerza que aplican.
□ Transmisión por engranajes
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Un engranaje es una rueda que tiene dientes en todo su perímetro externo y engarzan unas con otras.
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El tamaño de los dientes de las ruedas dentadas debe ser igual.
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Se cumple la siguiente relación: Z 1 ·ω 1 =Z 2 ·ω2 “el número de dientes del engranaje 1 por su velocidad
angular es igual al número de dientes del engranaje 2 por su velocidad angular”.
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Se usa para transmitir movimientos de giro entre ejes muy próximos y son adecuados cuando es
necesario transmitir grandes fuerzas, ya que los dientes de los engranajes no deslizan entre sí.
□ Transmisión por correa
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Es un mecanismo compuesto de una correa que conduce el movimiento de una polea a otra.
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Las hendiduras de ambas poleas deben tener el mismo tamaño y la correa debe estar suficientemente
tensa para transmitir bien el movimiento.
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La ecuación que relaciona el movimiento de dos poleas unidas por una correa es: φ1 ·ω 1 =φ 2 ·ω 2
donde
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φ1 : diámetro de la polea 1
φ2 : diámetro de la polea 2
ω 1 : velocidad angular de la polea 1
ω 2 : velocidad angular de la polea 2
Ventajas: la transmisión por correas es más silenciosa que la de engranajes. La correa puede absorber
las frenadas o acelerones del motor.
Desventajas: puede patinar cuando queremos transmitir grandes esfuerzos.
I.E.S. Profesor Jacobo Orellana Garrido Alameda (Málaga)
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□ Transmisión por cadena
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Es un mecanismo compuesto de una cadena y de ruedas dentadas. Se cumple la ecuación de equilibrio
de la transmisión por engranajes: Z 1 ·ω 1 =Z 2 ·ω2 donde Z es el número de dientes de cada engranaje
y ω es la velocidad de giro de cada engranaje.
□ Tornillo sin fin y rueda
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Es un sistema de transmisión de movimientos entre ejes que son perpendiculares entre sí.
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La rosca del tornillo engrana con los dientes del engranaje. Cada vuelta de tornillo la rueda dentada
avanza un diente. Para que la rueda dentada de una vuelta completa, el tornillo tiene que girar tantas
veces como dientes tiene el engranaje. El sistema no funciona al revés: la rueda no mueve al tornillo.
□ Relación de transmisión
r=
ω conducida
ω motriz
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Es el cociente de las velocidades de los elementos que se mueven y se representa por r:
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La velocidad motriz es la del elemento que acciona el mecanismo, y la velocidad conducida es la del
elemento que recibe el movimiento. Ejemplo: en el tornillo sin fin y rueda dentada, el tornillo es el
elemento motriz y la rueda dentada el conducido.
Multiplicador de velocidad: la velocidad conducida es mayor que la motriz.
Reductor de velocidad: la velocidad conducida es menor que la motriz.
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□ Trenes de mecanismos
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Un tren de mecanismos es la unión de varios mecanismos simples. Ejemplo: reloj analógico, formado
por múltiples engranajes.
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La energía mecánica es igual para todos los elementos de un mecanismo, por lo tanto, el que gira más
rápido tiene menos fuerza en su eje, y el que gira más despacio tiene más fuerza (el producto fuerza por
velocidad se mantiene constante).
□ Mecanismos de transformación
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Los mecanismos de transformación son los que cambian el tipo de movimiento, de lineal a circular, o al
revés, y de alternativo a circular, o a la inversa. Los más importantes son:
■ Piñón cremallera: es un sistema compuesto por un engranaje, llamado piñón, y una barra dentada.
Los dientes del piñón engranan en los de la barra, de forma que un movimiento de giro del piñón
produce un desplazamiento lineal de la barra. Aplicación: elevalunas y dirección de un automóvil.
■ Husillo-tuerca: está compuesto de 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 al revés, si gira el husillo,
también se desplaza la tuerca.
□ Mecanismos de transformación de movimiento circular a alternativo
■ Biela-manivela
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Es un mecanismo compuesto de dos barras articuladas, de forma que una gira y la otra se desplaza por
una guía. La barra que gira se llama manivela, y la otra, biela.
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Este sistema transforma un movimiento circular en un movimiento alternativo o de vaivén.
■ Excéntrica
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La excéntrica es una rueda que tiene una barra rígida unida en un punto de su perímetro.
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Convierte el movimiento circular en alternativo y a la inversa.
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En realidad, la rueda excéntrica es una manivela con forma circular, por lo que funciona igual que un
sistema biela-manivela.
■ El cigüeñal
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El cigüeñal es un sistema compuesto por la unión de varias manivelas acopladas a sus
correspondientes bielas.
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Transforma simultáneamente un movimiento de giro en varios movimientos alternativos.
■ Leva y seguidor
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La leva es un dispositivo que al girar es capaz de accionar un elemento al que no está unido y moverlo
de forma alternativa.
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Transforma el movimiento de giro en un movimiento lineal alternativo (cuando la parte saliente de la leva
hace contacto con el seguidor).
I.E.S. Profesor Jacobo Orellana Garrido Alameda (Málaga)
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