1. Escuela Normal Superior de Villavicencio
PLANTEL OFICIAL APROBADO SEGÚN RESOLUCIÓN Nº 0600 DE AGOSTO 27 DE 1999
NIT: 892.099.128-6 REGISTRO EDUCATIVO FOE 0502 CÓDIGO ICFES 010934 CÓDIGO DANE 150001000936
Elaborado por: Ing. HAIMER GUTIERREZ M. JULIO DE 2019
GUIA NO 1.
Competencia: Clasifica las máquinas simples y operadores mecánicos de acuerdo a sus características y
funcionamiento teniendo en cuenta las que utiliza en el hogar y el entorno.
ACTIVIDAD PARA EL CUADERNO:
1. Lea atentamente la guía proporcionada y construya un mapa conceptual con todos los títulos de la
guía.
2. Investigue y dibuje en su cuaderno los mecanismos de transmisión lineal.
3. Investigue y dibuje en su cuaderno los mecanismos de transmisión circular.
4. Elabore una sopa de Letras con por lo menos 15 palabras de la lectura.
MARCO TEORICO
1. MAQUINAS: El ser humano siempre intenta realizar trabajos que sobrepasan su capacidad física o
intelectual. Algunos ejemplos de esta actitud de superación pueden ser: mover rocas enormes, elevar
coches para repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, extraer sidra de la manzana,
cortar árboles, resolver gran número de problemas en poco tiempo.
Para solucionar estos grandes retos se inventaron las máquinas: una grúa o una excavadora son máquinas;
pero también lo son una bicicleta, o los cohetes espaciales; sin olvidar tampoco al simple cuchillo, las
imprescindibles pinzas de depilar, el adorado ordenador o las obligatorias escaleras. Todos ellos son
máquinas y en común tienen, al menos, una cosa: son inventos humanos cuyo fin es reducir el esfuerzo
necesario para realizar un trabajo.
Prácticamente cualquier objeto puede llegar a convertirse en una máquina sin más que darle la utilidad
adecuada. Por ejemplo, una cuesta natural no es, en principio, una máquina, pero se convierte en ella cuando
el ser humano la usa para elevar objetos con un menor esfuerzo (es más fácil subir objetos por una cuesta
que elevarlos a pulso); lo mismo sucede con un simple palo que nos encontramos tirado en el suelo, si lo
usamos para mover algún objeto a modo de palanca ya lo hemos convertido en una máquina.
TIPOS DE MAQUINAS.
Las máquinas inventadas por el hombre se pueden clasificar atendiendo a tres puntos de vista:
SEGÚN SU COMPLEJIDAD: Analizando nuestro entorno podemos encontrarnos con máquinas sencillas
(como las pinzas de depilar, el balancín de un parque, un cuchillo, un cortaúñas o un motor de gomas),
complejas (como el motor de un automóvil o una excavadora) o muy complejas (como un cohete espacial o un
motor de reacción), todo ello dependiendo del número de piezas empleadas en su construcción.
SEGÚN EL NUMERO DE PASOS: También nos podemos fijar en que el funcionamiento de algunas de ellas
nos resulta muy fácil de explicar, mientras que el de otras solo está al alcance de expertos. La diferencia está
en que algunas máquinas solamente emplean un paso para realizar su trabajo (máquinas simples), mientras
que otras necesitan realizar varios trabajos encadenados para poder funcionar correctamente (máquinas
compuestas). La mayoría de nosotros podemos describir el funcionamiento de una escalera (solo sirve para
subir o bajar por ella) o de un cortaúñas (realiza su trabajo en dos pasos: una palanca le transmite la fuerza a
otra que es la encargada de apretar los extremos en forma de cuña); pero nos resulta imposible explicar el
funcionamiento de un ordenador, un motor de automóvil o un satélite espacial.
SEGÚN LAS TECNOLOGÍAS QUE EMPLEA: Por último podemos ver que algunas de ellas son
esencialmente mecánicas (como la bicicleta) o electrónicas (como el ordenador); pero la mayoría tienen
mezcladas muchas tecnologías o tipos de energías (una escavadora dispone de elementos que pertenecen a
las tecnologías eléctrica, mecánica, electrónica, hidráulica, neumática, térmica, química... todo para facilitar la
extracción de tierras).
ESTRUCTURA GENERAL DE UNA MAQUINA
De forma simplificada, además de su estructura, cualquier máquina consta de tres elementos:
Elemento motriz: encargado de aportar energía (o fuerza) a la máquina. Así por ejemplo, en una bicicleta,
nuestras piernas comunican, al pedalear, la energía de nuestros músculos a los pedales.
Mecanismos: conjunto de elementos móviles, cuya misión es transmitir el movimiento al elemento
receptor. En la mayoría de los casos, además de transmitir dicho movimiento, el mecanismo también se
encarga de transformar dicho movimiento en otro diferente. Por ello puede definirse como el conjunto de
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NIT: 892.099.128-6 REGISTRO EDUCATIVO FOE 0502 CÓDIGO ICFES 010934 CÓDIGO DANE 150001000936
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elementos encargados de transformar velocidades, trayectorias (dirección y sentido), y fuerzas o energías
mediante una serie de transformaciones intermedias. Todo mecanismo de cualquier máquina estará
compuesto internamente por uno o varios dispositivos denominadas operadores (palancas, engranajes,
ruedas, tornillos, etc.). En el mismo ejemplo de la bicicleta, los mecanismos son los dispositivos que
transmiten nuestra fuerza hacia las ruedas.
Elemento receptor: Recibe el movimiento o la fuerza para realizar la función de la máquina. En el ejemplo
de la bicicleta el elemento receptor serían las ruedas, que al recibir energía giran haciendo que el
vehículo avance.
2. MAQUINAS SIMPLES. Cuando la máquina es sencilla y realiza su trabajo en un solo paso nos
encontramos ante una máquina simple. Muchas de estas máquinas son conocidas desde la prehistoria o
la antigüedad y han ido evolucionando incansablemente (en cuanto a forma y materiales) hasta nuestros
días. Algunas inventos que cumplen las condiciones anteriores son: cuchillo, pinzas, rampa, cuña, polea
simple, rodillo, rueda, manivela, torno, hacha, pata de cabra, balancín, tijeras, alicates, llave fija. Las
máquinas simples se pueden clasificar en tres grandes grupos que se corresponden con el principal
operador del que derivan: palanca, plano inclinado y rueda.
2.1 PALANCA: La palanca es un operador compuesto de una barra rígida que oscila sobre un eje (fulcro).
Según los puntos en los que se aplique la potencia (fuerza que provoca el movimiento) y las posiciones
relativas de eje y barra, se pueden conseguir tres tipos diferentes de palancas a los que se denomina: de
primero, segundo y tercer género (o grado). El esqueleto humano está formado por un conjunto de palancas
cuyo punto de apoyo (fulcro) se encuentra en las articulaciones y la potencia en el punto de unión de los
tendones con los huesos; es por tanto un operador presente en la naturaleza. De este operador derivan
multitud de máquinas muy empleadas por el ser humano: cascanueces, alicates, tijeras, pata de cabra,
carretilla, remo, pinzas...
2.2 PLANO INCLINADO: El plano inclinado es un operador formado por una superficie plana que forma un
ángulo oblicuo con la horizontal. Las rampas que forman montañas y colinas son planos inclinados, también
pueden considerarse derivados de ellas los dientes y las rocas afiladas, por tanto este operador también se
encuentra presente en la naturaleza. De este operador derivan máquinas de gran utilidad práctica como:
broca, cuña, hacha, sierra, cuchillo, rampa, escalera, tornillo-tuerca, tirafondos.
2.3 RUEDA: La rueda es un operador formado por un cuerpo redondo que gira respecto de un punto fijo
denominado eje de giro. Normalmente la rueda siempre tiene que ir acompañada de un eje cilíndrico (que
guía su movimiento giratorio) y de un soporte (que mantiene al eje en su posición). Aunque en la naturaleza
también existen cuerpos redondeados (troncos de árbol, cantos rodados, huevos...), ninguno de ellos cumple
la función de la rueda en las máquinas, por tanto se puede considerar que esta es una máquina totalmente
artificial. De la rueda se derivan multitud de máquinas de las que cabe destacar: polea simple, rodillo, tren de
rodadura, noria, polea móvil, polipasto, rodamiento, engranajes, sistema correa-polea.
MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL.
PALANCA (PRIMERO, SEGUNDO Y TERCER GRADO)
Desde el punto de vista técnico, la palanca es una barra rígida que oscila sobre un punto de apoyo
(fulcro) debido a la acción de dos fuerzas contrapuestas (potencia y resistencia). En los proyectos
de tecnología la palanca puede emplearse para dos finalidades: vencer fuerzas u obtener
desplazamientos. Desde el punto de vista tecnológico, cuando empleamos la palanca para vencer
fuerzas podemos considerar en ella 4 elementos importantes:
1. Potencia (P), fuerza que tenemos que aplicar.
2. Resistencia (R), fuerza que tenemos que vencer; es la que hace la palanca como
consecuencia de haber aplicado nosotros la potencia.
3. Brazo de potencia (BP), distancia entre el punto en el que aplicamos la potencia y el punto
de apoyo (fulcro).
4. Brazo de resistencia (BR), distancia entre el punto en el que aplicamos la resistencia y el
(fulcro).
Según la combinación de los puntos de aplicación de potencia y resistencia y la posición del fulcro
se pueden obtener tres tipos de palancas:
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Palanca de primer grado. Se obtiene cuando colocamos el fulcro entre la potencia y la resistencia.
Como ejemplos clásicos podemos citar la pata de cabra, el balancín, los alicates o la balanza
romana.
Palanca de segundo grado. Se obtiene cuando colocamos la resistencia entre la potencia y el
fulcro. Según esto el brazo de resistencia siempre será menor que el de potencia, por lo que el
esfuerzo (potencia) será menor que la carga (resistencia). Como ejemplos se puede citar el
cascanueces, la carretilla o la perforadora de hojas de papel.
Palanca de tercer grado. Se obtiene cuando ejercemos la potencia entre el fulcro y la resistencia.
Esto tras consigo que el brazo de resistencia siempre sea mayor que el de potencia, por lo que el
esfuerzo siempre será mayor que la carga (caso contrario al caso de la palanca de segundo
grado). Ejemplos típicos de este tipo de palanca son las pinzas de depilar, las paletas y la caña de
pescar. A este tipo también pertenece el sistema motriz del esqueleto de los mamíferos.
POLEAS
Polea Fija: La polea fija de cable es una polea simple, o una de gancho, cuyo eje no se desplaza
cuando tiramos de la cuerda que la rodea. Para su construcción necesitamos, como mínimo, un
soporte, un eje, una polea de cable y una cuerda. La polea de cable puede ser fija o de gancho.
Esta polea se emplea para tres utilidades básicas: Transformar un movimiento lineal continuo en
otro de igual tipo, pero de diferente dirección o sentido; reducir el rozamiento de las cuerdas en los
cambios de dirección y obtener un movimiento giratorio a partir de uno lineal continuo. Las dos
primeras son consecuencia una de la otra y la tercera es muy poco empleada. Por tanto, la polea
fija de cable se emplea para reducir el rozamiento de la cuerda en los cambios de dirección y la
encontramos bajo la forma de polea simple de cable en mecanismos para el accionamiento de
puertas automáticas, sistemas de elevación de cristales de automóviles, ascensores, tendales,
poleas de elevación de cargas... y bajo la forma de polea de gancho en los sistemas de elevación
de cargas, bien aisladas o en combinación con poleas móviles formando polipastos.
Polea Móvil: 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 movil) 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.
MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR
BIELA- MANIVELA: El sistema biela-manivela emplea, básicamente, una manivela, un soporte y
una biela cuya cabeza se conecta con el eje excéntrico de la manivela (empuñadura).
El sistema funciona de la siguiente forma:
1. El eje dispone de un movimiento giratorio que transmite a la manivela.
2. La manivela (o la excéntrica) convierte el movimiento giratorio del eje en uno circular en su
empuñadura (eje excéntrico).
3. La cabeza de la biela está unida a la empuñadura de la manivela (eje excéntrico) y, por
tanto, está dotada de un movimiento circular.
4. En su movimiento circular, la cabeza de la biela arrastra el pie de biela, que sigue un
movimiento lineal alternativo.
La trayectoria seguida por el pie de biela es lineal alternativa, pero la orientación del cuerpo de la
biela cambia en todo momento. Esto presenta un pequeño inconveniente que puede solventarse
añadiendo otros operadores (por ejemplo un émbolo)
4. Escuela Normal Superior de Villavicencio
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MOVIMIENTOS: En las máquinas se emplean 2 tipos básicos de movimientos, obteniéndose el
resto mediante una combinación de ellos:
MOVIMIENTO GIRATORIO: Cuando el operador no sigue ninguna trayectoria (no se traslada),
sino que gira sobre su eje. Si analizamos la mayoría de las máquinas que el ser humano ha
construido a lo largo de la historia: molinos de viento (empleados para moler cereales o elevar
agua de los pozos), norias movidas por agua (usadas en molinos, batanes, martillos pilones...),
motores eléctricos (empleados en electrodomésticos, juguetes, maquinas herramientas...), motores
de combustión interna (usados en automóviles, motocicletas, barcos...); podremos ver que todas
tienen en común el hecho de que transforman un determinado tipo de energía (eólica, hidráulica,
eléctrica, química...) en energía de tipo mecánico que aparece en forma de movimiento giratorio
continuo en un eje.
Por otra parte, si nos fijamos en los antiguos tornos de arco, los actuales exprimidores de cítricos,
el mecanismo del péndulo de un reloj o el eje del balancín de un parque infantil, podemos observar
que los ejes sobre los que giran están dotados de un movimiento giratorio de vaivén; el eje gira
alternativamente en los dos sentidos, es el denominado movimiento giratorio alternativo.
Cuando hablamos de movimiento giratorio nos estamos refiriendo siempre el movimiento del eje,
mientras que cuando hablamos de movimiento circular solemos referirnos a cuerpos que giran
solidarios con el eje describiendo sus extremos una circunferencia.
MOVIMIENTO LINEAL: Si el operador se traslada siguiendo la trayectoria de una línea recta (la
denominación correcta sería rectilíneo). Estos dos movimientos se pueden encontrar, a su vez, de
dos formas: continuo y alternativo.
CONTINUO: Si el movimiento se realiza siempre en la misma dirección y sentido. Analizando el
funcionamiento de una cinta transportadora (como las empleadas en aeropuertos o en las cajas de
los supermercados) vemos que todo objeto que se coloque sobre ella adquiere un movimiento
lineal en un sentido determinado, lo mismo sucede si nos colocamos en un peldaño de una
escalera mecánica. Es el denominado movimiento lineal continuo. Este mismo tipo de movimiento
lo encontramos también en las lijadoras de banda o las sierras de cinta.
ALTERNATIVO: cuando el operador está dotado de un movimiento de vaivén, es decir, mantiene
la dirección pero va alternando el sentido. Si ahora nos paramos a estudiar el movimiento de la
aguja de una máquina de coser podemos ver que esta sube y baja siguiendo también un
movimiento lineal, pero a diferencia del anterior, este es de vaivén; lo mismo sucede con las
perforadoras que se emplean para abrir las calles, las bombas de hinchar balones o el émbolo de
las máquinas de vapor. A ese movimiento de vaivén que sigue un trazado rectilíneo se le denomina
movimiento lineal alternativo.
