Mecanismos y máquinas: tipos, definiciones y aplicaciones

Dpto. de Tecnologías 1
TEMA 8: MECANISMOS YTEMA 8: MECANISMOS Y
MÁQUINASMÁQUINAS

ESQUEMAESQUEMA

IDEAS CLARASIDEAS CLARAS
1)Una máquina es un sistema que permite convertir energía
en trabajo útil, o bien, realizar un trabajo sin conversión
energética pero reduciendo el esfuerzo necesario.
2)Un mecanismo es la parte de la máquina que se encarga
de transmitir y/o convertir la fuerza y el movimiento desde
la entrada o punto de aplicación hasta la salida o punto de
utilización.
3)Los mecanismos se clasifican en:
● Mecanismos que multiplican la fuerza aplicada
● Mecanismos d etransmisión
● Mecanismos de transformación.
● Otros mecanismos

4) La relación de velocidad es la cantidad de veces que
el Mecanismo va más rápido o lento a la salida que a
la entrada. Siempre se deja en forma de fracción.
5)Un tren de mecanismos son dos o más mecanismos
acoplados uno a continuación de otro. Se utilizan para
conseguir mayor reducción o mayor aumento de la
velocidad.

4) Los motores térmicos son máquinas que transforman
la energía térmica del combustible en movimiento.
Según la forma de realizar la combustión del
combustible, pueden ser de dos tipos:
− De Combustión externa: El combustible se quema
fuera del motor. Ejemplo: La máquina de vapor.
− De combustión interna: El combustible se quema
dentro de la máquina. Ejemplo: El motor de un
coche. Existen diferentes tipos: Motor de cuatro
tiempos, motor de dos tiempos y motor diesel.
También los motores a reacción.

ÍNDICEÍNDICE
1)Definiciones
● Concepto de máquina
● Concepto de mecanismo
2)Máquinas simples:
● Plano inclinado
● Palanca
● Polea simple
● Poleas compuestas y polipastos
● Torno

ÍNDICEÍNDICE
1)Definiciones
● Concepto de máquina
● Concepto de mecanismo
2)Máquinas simples o mecanismos para
modificar la fuerza aplicda:
● Plano inclinado
● Palanca
● Polea simple
● Poleas compuestas y polipastos
● Torno

ÍNDICEÍNDICE
3)Mecanismos de transmisión de movimiento.
● Ruedas de fricción
● Transmisión por correa
● Transmisión por cadena
● Engranajes.
● Tornillo Sinfin-Rueda dentada

ÍNDICEÍNDICE
4)Relación de transmisión o de velocidades
5)Trenes de mecanismos.
6)Mecanismos de transformación de movimiento.
●
Sistema Piñón-Cremallera
●
Sistema Tornillo-Tuerca
●
Sistema Biela-Manivela o Cigüeñal
●
Sistema Leva- Seguidor o Excéntrica-seguidor

ÍNDICEÍNDICE
7)Máquinas térmicas
●
De combustión externa
●
De combustión interna
●
Motor a reacción
8)Otros mecanismos.
●
Trinquete
●
Frenos
●
Embragues
●
Muelles
●
Cojinetes y rodamientos

DEFINICIONESDEFINICIONES
 Una máquina es un sistema que
permite convertir energía en trabajo
útil, o bien, realizar un trabajo sin
conversión energética pero
reduciendo el esfuerzo necesario.
 Un mecanismo es la parte de la
máquina que se encarga de transmitir
y/o convertir la fuerza y el movimiento
desde la entrada o punto de
aplicación hasta la salida o punto de
utilización.

MÁQUINAS SIMPLES
 Son máquinas cuya función es modificar el
punto o la forma de aplicación de la fuerza con
el objetivo de reducir el esfuerzo. Entre ellas
tenemos el plano inclinado, las poleas, las
palancas, el torno, etc...

PLANO INCLINADO
 Empleado desde la antigüedad para elevar
pesos
 El plano inclinado es una rampa que sirve para
elevar cargas realizando menos esfuerzo.
 Fórmula del plano inclinado:
F = B · a/b

Eje de giro
PALANCASPALANCAS
 La
palanca es
una
máquina
porque
multiplica
la fuerza.

PALANCASPALANCAS
* De Primer Grado
* De Segundo Grado
* De Tercer Grado
Cuando una palanca está en equilibrio se cumple:
F · D1 = R · D2
Hay varios tipos de palancas:

PALANCASPALANCAS

F= (P x dp)/ df
PALANCASPALANCAS
F=fuerza P=peso dp=distancia del peso al eje de giro df=distancia de la fuerza al eje de giro
Por ejemplo si queremos despejar la
fuerza necesaria para levantar un peso

PALANCAS ARTICULADAS
 Uniendo varias palancas se construyen
mecanismos complejos que pueden
realizar funciones más complicadas.

POLEAS Y POLIPASTOS
 La polea es una rueda con una hendedura por
donde se introduce una cuerda.
 Un polipasto o polea compuesta es un conjunto
de poleas combinadas de tal forma que elevas
un gran peso con poca fuerza.

POLEAS SIMPLES
La Polea es una rueda con una
hendidura en la llanta por donde
pasa una cuerda.
Las poleas elevan cargas con
mayor comodidad, ya que cambian
la dirección de la fuerza y permiten
ayudarnos con nuestro propio peso.

POLEAS SIMPLES

POLIPASTOS
Un Polipasto es un conjunto de
poleas combinadas para elevar
grandes pesos sin esfuerzos.
Los polipastos son pares de
poleas. La mitad de ellas son fijas y
la otra mitad son móviles.
Cuantos más pares de poleas
pongamos menos esfuerzo
tendremos que realizar, pero para
subir una carga necesitaremos
recoger más longitud de cuerda

POLIPASTOS

TORNO
P · BP = R · BR
 El Torno un tipo de palanca. Es un
cilindro que consta de una
manivela que lo hace girar
provocando que una cuerda
enrollada al cilindro eleve una
carga, de forma que es capaz de
levantar pesos con menos
esfuerzo. Cuanta más larga la
manivela y cuanto menos
diámetro tenga el cilindro,
menos esfuerzo habrá que
hacer, pero habrá que dar
más vueltas a la manivela

d
F
P=Peso a levantar
r=
radio
del torno
Fórmula:
F x d = P x r
TORNO

MECANISMOS DE TRANSMISIÓN
DE MOVIMIENTO
Estos mecanismos se utilizan para transferir movimiento
de un lugar a otro de la máquina, o modificar la
velocidad de giro, pero no para modificar el tipo de
movimiento.
El movimiento de entrada siempre es de tipo circular y el
de salida también.
Dado que son mecanismos giratorios, su velocidad se
medirá en r.p.m. (revoluciones por minuto).
R= ωconducida/ωmotriz
Cuando la velocidad conducida es mayor que la motriz, se
dice que es un sistema multiplicador de velocidad. Y al
revés, es un sistema reductor

V1
El movimiento se transmite de una rueda a otra
mediante fricción=rozamiento.
RUEDAS DE FRICCIÓN
Rueda motriz es la que está enganchada al motor y se le
asigna el número 1.
Rueda conducida o arrastrada es la número 2 y es la
que recibe el movimiento y lo transmite a la salida de la
máquina.

V1
RUEDAS DE FRICCIÓN
V2
D1
= diámetro de la rueda 1
D2
= diámetro de la rueda 2
w1
=velocidad de la rueda 1 (en r.p.m.)
w2
=velocidad de la rueda 2 (en r.p.m.)
D1 · w1 = D2 · w2
Los ejes deben estar próximos, porque las ruedas deben
estar en contacto.
No sirve para transmitir grandes fuerzas, porque las ruedas
patinarían.

Rueda motríz
Rueda conducida
La rueda de menor radio
siempre gira más rápido
(da mas vueltas)
RUEDAS DE FRICCIÓN
Cuando la motriz es más
pequeña que la
conducida la velocidad
de salida es menor que
la de entrada
Cuando la motriz es más
grande que la conducida
la velocidad de salida es
mayor que la de entrada

Rueda motriz
Rueda conducida
POLEAS Y CORREA
D1 · w1 = D2 · w2

POLEAS Y CORREA
Los ejes pueden estar separados gracias a la correa.
No sirve para transmitir grandes fuerzas, porque la
correa patinaría.

Este es un ejemplo de cómo se puede utilizar el llamado sistema
de poleas de conos invertidos. De esta forma podemos conseguir
que con la misma velocidad del motor, la broca pueda girar a
diferentes velocidades (Cambiando la posición de la correa de
transmisión).
POLEAS Y CORREA

TRANSMISIÓN POR CADENA
 Es un mecanismo compuesto de una cadena y de
ruedas dentadas
 El número de dientes se representa por Z y la
velocidad de giro de los engranajes (piñones) por w.
Z
1
· w1
= Z2
· w2

PIÑONES Y CADENA
Este sistema tiene la ventaja de que la cadena no patina. Esto
se consigue gracias a que los dientes enganchan en la cadena
V1 x N1 = V2 x N2
Sirve para transmitir giro entre ejes separados. Si están más
lejos sólo hay que poner una cadena más larga.

ENGRANAJES
Si los ejes están próximos podemos ahorrarnos la cadena y
enganchar un piñón directamente con otro. Como el sistema
piñón y cadena permite transmitir grandes fuerzas, porque no
patina.
Sólo sirve para transmitir giro entre ejes próximos. La fórmula de
la velocidad es la misma que para la transmisión por cadena.
Z
1
· w1
= Z2
· w2
Z
1
w1
Z2
w2

ENGRANAJES
 El número de dientes se representa por Z y la
velocidad de giro de los engranajes por w.
 El número de dientes por su velocidad es igual a el
número de dientes con la rueda que engrana por
su velocidad.
Z1 · w1 = Z2 · w2

ENGRANAJES
En un engranaje,
dos piñones que
están en
contacto siempre
giran en sentido
inverso uno
respecto a otro.
A veces se
introduce un
piñón en medio
(engranaje loco)
para que la
entrada y la
salida giren en la
misma dirección

TORNILLO SIN FIN
 Es una transmisión de
movimientos pero entre ejes
perpendiculares.
 La rosca del tornillo engrana con
los dientes del engranaje. Cada
vuelta del tornillo la rueda
dentada avanza un diente. El
motor siempre va acoplado al
tornillo, por tanto el tornillo es
siempre el elemento motriz.
 Se consiguen grandes
reducciones de velocidad.

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN
 También conocida como “Relación de velocidades”
 Es el cociente de las velocidades de los elementos que
se mueven y se representa por r.
 La w motriz es la del elemento que mueve el mecanismo
y la conducida la que recibe el movimiento.
 La relación de velocidad es la cantidad de veces que el
Mecanismo va más rápido o lento a la salida que a la
entrada. Siempre se deja en forma de fracción.
Rv = w conducida / w motriz= w1
/w2

¡¡¡SIEMPRE EN FORMA DE FRACCIÓN!!!
●
Rv=1/1 El mecanismo tiene la misma velocidad a la entrada que a
la salida.
Mecanismo que no modifica la Velocidad
●
Rv = 1/5 El mecanismo reduce la velocidad 5 veces a la Salida. Si
a la entrada tiene una velocidad de 5000 rpm a laSalida tendrá una
velocidad de 1000rpm.
Mecanismo Reductor de Velocidad
●
Rv= 5/1 El mecanismo va 5 veces más rápido a la salida que a la
entrada. Si a la entrada tiene una velocidad de 5000rpm a la salida
tendrá una velocidad de 25000rpm.
Mecanismo Multiplicador de Velocidad

TRENES DE MECANISMOS
 Son la unión de varios mecanismos simples
 Cuando se quiere reducir o aumentar mucho la
velocidad se encadenan los mecanismos
 Se obtiene una relación de velocidades mucho mayor,
porque las relaciones de velocidad parciales se
multiplican
Rtren
= R1
xR2

Tren de poleas. Para reducir la velocidad se
puede hacer con varias poleas unidas con
correa.
Tren de engranajes. Si queremos aumentar la
velocidad se unen varios engranajes de mayor a
menor tamaño.
TRENES DE MECANISMOS

MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN
 Son los mecanismos que cambian el tipo de
movimiento.
 Puede convertirse un movimiento circular en
lineal alternativo y viceversa.
 Los mecanismos que son capaces de
transformar en los dos sentidos se llaman
mecanismos reversibles.

SISTEMA PIÑÓN-CREMALLERA
Compuesto por un engranaje y una barra dentada. Un
movimiento del piñón produce un desplazamiento
lineal de la barra a un lado a al otro.

Compuesto de un eje roscado y una
tuerca con la misma rosca que el eje. Se
produce un desplazamiento lineal sobre el
husillo y viceversa.
SISTEMA HUSILLO-TUERCA

SISTEMA BIELA-MANIVELA
 Es un mecanismo compuesto de dos barras
articuladas. Mientras una gira la otra se desplaza por
una guía. La barra se llama manivela, y la otra, biela.

SISTEMA BIELAS-CIGÜEÑAL
Es un sistema compuesto por la unión de múltiples
manivelas acopladas a sus bielas. Se utiliza en los
motores de combustión cuando hay varios cilindros.

SISTEMA LEVA-SEGUIDOR
La leva acciona un elemento al que no está unido y
moverlo de forma alternativa empujándolo o no según
el recorrido de giro y la forma de la leva

SISTEMA EXCÉNTRICA-SEGUIDOR
La excéntrica es una rueda que gira alrededor
de un punto que no es su centro y en su
movimiento de rotación acciona
alternativamentre una palanca o seguidor.

LAS MÁQUINAS TÉRMICAS
Son máquinas que transforman la energía térmica en
movimiento
Según la forma de realizar la combustión del
combustible, pueden ser de tres tipos:
● De Combustión externa: El combustible se quema
fuera del motor. Ejemplo: La máquina de vapor.
− De combustión interna: El combustible se quema
dentro de la máquina. Ejemplo: El motor de un coche.
Existen diferentes tipos: Motor de cuatro tiempos,
motor de dos tiempos y motor diesel.
− Motores a reacción: Se emplean en aviones y
cohetes

ESQUEMA MÁQUINAS TÉRMICAS

COMBUSTIÓN INTERNA
MOTOR DE GASOLINA DE 4 TIEMPOS
(OTTO)
Hoy en día sólo se utilizan en motores para automóviles.

El motor diesel es igual que el de cuatro
tiempos pero sin chispa. La explosión se
produce por el calor al comprimir el
combustible. En los motores diésel se usa un
combustible llamado gasoil y no
tienen bujía. En la compresión se
obtiene una temperatura tan alta
que no hace falta bujía para que explote
COMBUSTIÓN INTERNA
MOTOR DE DIESEL (4 TIEMPOS)
Se utilizan en motores para camiones,
barcos y automóviles. Consumen gasoil
en lugar de gasolina.

COMBUSTIÓN INTERNA
MOTOR DE GASOLINA DE 2 TIEMPOS
sus fases son:
- Compresión-Explosión
- Escape-Compresión
 Hoy en día sólo se utilizan en pequeños motores de
ciclomotores, lanchas fueraborda, motosierras, etc...

MOTORES PARA VOLAR

Motores a reacción o reactores. Principio de
acción y reacción: al ejercer una fuerza sobre un
objeto este te la devuelve en el sentido contrario
 Cohete. Es un reactor que lleva en un tanque de
combustible y en el otro el comburente.
mgas · Vgas = mcohete ·
Vcohete
Los gases al calentarse se expanden y
salen a gran velocidad por la parte de atrás
impulsando al cohete hacia adelante

MOTORES DE AVIONES.
 Turborreactor. El aire entra por las hélices de un
compresor. El oxigeno reacciona con el queroseno.
Los gases se expanden y salen por la parte posterior
impulsando al avión.

OTROS MECANISMOS
TRINQUETE
Básicamente está formado por una rueda dentada y una
uñeta que puede estar accionada por su propio peso o
por un mecanismo de resorte. La uñeta hace de freno,
impidiendo el giro de la rueda dentada en el sentido no
permitido. Permite el giro de un eje en un solo sentido

OTROS MECANISMOS: FRENOS
FRENOS DE DISCO:
El eje gira con el disco.
Unas zapatas frenan
El disco y a la vez el
disco frena el eje.
OTROS MECANISMOS: FRENOS
FRENOS DE CINTA:
Al tirar de la palanca la
cinta roza con el disco
frenándolo, y el eje que
está unido al disco
frenará también.
FRENOS DE TAMBOR:
La fricción se causa por
un par de zapatas o
pastillas que presionan
contra la superficie
interior de un tambor
giratorio, el cual está
conectado al eje o la
rueda.

EMBRAGUES DE FRICCIÓN:
OTROS MECANISMOS:
EMBRAGUES
Sirven para acoplar y desacoplar ejes.
Los ejes se unen por
el rozamiento entre
dos superficies.
EMBRAGUES DE DIENTES
El acoplamiento se
produce al encajar
los dientes.

JUNTAS CARDAN
OTROS MECANISMOS: JUNTAS
Sirven para acoplar y desacoplar ejes cuando están desalineados
o formando un ángulo
JUNTAS OLDHAM

Los muelles absorben energía cuando se les somete a presión
Esta energía pueden liberarla más tarde.
OTROS MECANISMOS: MUELLES
Y AMORTIGUADORES

OTROS MECANISMOS:
RODAMIENTOS Y COJINETES
Los cojinetes no giran con el eje. El eje
gira sobre su agujero.
Los soportes son elementos que sirven de apoyo a los ejes y les
permiten girar
Los rodamientos giran en su interior con
el
Eje.

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