Conceptos Fundamentales de Mecánica y Mecatrónica: Definiciones y Aplicaciones

1. ¿Qué es la Mecánica?

La mecánica estudia y analiza el movimiento y reposo de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas.

2. ¿Cuál es la diferencia entre la Estática y la Dinámica?

La estática estudia las fuerzas que actúan sobre los cuerpos en equilibrio (sin movimiento). La dinámica estudia las fuerzas que producen cambios en el movimiento y la energía de los cuerpos.

3. ¿Cuál es la diferencia entre la Cinemática y la Cinética?

La cinemática estudia los movimientos y la trayectoria de los cuerpos. La cinética es la energía que surge del movimiento.

4. ¿Qué es una Máquina?

Una máquina es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin determinado.

5. Todos los Sistemas Mecatrónicos y Mecánicos se construyen respecto a un marco básico de un mecanismo. ¿Qué es un Mecanismo?

Un mecanismo se refiere a los dispositivos o conjuntos de sólidos resistentes que reciben una energía de entrada y, a través de un sistema de transmisión y transformación de movimientos, realizan un trabajo.

6. ¿Qué es una Estructura?

Una estructura es la disposición y orden de las partes dentro de un todo. También puede entenderse como un sistema de conceptos coherentes enlazados, cuyo objetivo es precisar la esencia del objeto de estudio.

7. ¿Qué es un Cuerpo Rígido?

Un cuerpo rígido es aquel que no sufre deformaciones por efecto de fuerzas externas, es decir, un sistema de partículas cuyas posiciones relativas no cambian. Sin embargo, las estructuras y máquinas reales nunca son absolutamente rígidas y se deforman bajo la acción de cargas que actúan sobre ellas.

8. ¿Qué es una Cadena Cinemática?

Una cadena cinemática es el conjunto de elementos que producen movimiento y proporcionan al mismo fuerza de tracción, trasladando este movimiento.

9. ¿Qué son los Eslabones?

Un eslabón es un cuerpo rígido que posee al menos dos nodos (que son los puntos de unión entre eslabones).

10. ¿Qué son los Eslabonamientos?

Los eslabonamientos son uniones de eslabones para formar los eslabonamientos cinemáticos, que son los componentes básicos de todos los mecanismos.

11. Las Juntas son conexiones o articulaciones entre dos o más miembros de un mecanismo. Estas conexiones están en sus Nodos y les permite un movimiento relativo. Las Juntas también son llamadas Pares Cinemáticos.

12. ¿Cuál es la diferencia entre Eslabonamiento Binario, Ternario y Cuaternario?

Esta pregunta queda abierta para una futura explicación detallada.

13. ¿Qué son las Sujeciones?

En los sistemas mecatrónicos, las sujeciones son elementos mecánicos fijos que generalmente se emplean para unir de forma permanente o temporal unas piezas con otras mediante tornillos, tuercas, arandelas, remaches, pijas, grapas, soportes de montaje, cojinetes, pernos, cuñas, etc., y se hace aplicándole una fuerza.

14. ¿Qué son los Tornillos?

Los tornillos son elementos roscados cuya función mecánica es la unión de dos o más piezas entre sí. Esta unión, normalmente fija y desmontable, puede tener lugar por:

  • (a) Apriete: Cuando el tornillo, por medio de su cabeza, ejerce la presión que garantiza la unión entre las piezas.
  • (b) Presión: Cuando el tornillo, por medio del extremo de su vástago, presiona contra una pieza y produce su inmovilización.
  • (c) Guía: Cuando el tornillo, por medio del extremo de su vástago, asegura una posición determinada entre las piezas, permitiendo, no obstante, cierto grado de libertad.

15. ¿Qué diferencia hay entre un tornillo (a) Bolt, (b) Screw, (c) Stud?

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16. ¿Qué es un Bulón (Bolt)?

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Es un tornillo de gran tamaño que se enrosca en una tuerca y que solo está roscado en el extremo de su caña.

Las piezas que une un bulón no van roscadas y para que este pueda ser introducido en ellas sin dificultad, tienen un diámetro ligeramente superior al del bulón.

Se manipulan mediante llaves especiales, y se usan con maquinaria pesada, vías férreas, etc.

Suelen ir provistos de arandelas, que son delgados discos perforados, de metal o de plástico, utilizados para soportar aprietes.

17. ¿Qué es un Perno Opresor (Stud)?

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El opresor es un tornillo pequeño que se rosca en una pieza y se aloja en el hueco practicado en la otra. Se usan, sobre todo, cuando es necesario que una pieza permanezca fija sobre otra, sin desplazamientos ni giros.

18. ¿Cómo se clasifican los Tornillos?

De acuerdo a su: (a) Tipo, (b) Diámetro, (c) Paso de Rosca, (d) Longitud, (e) Perfil y (f) Material.

19. ¿Cómo se clasifican los Tornillos de acuerdo a su Tipo?

De acuerdo a su: (a) Categoría, (b) Manejo de Herramienta, (c) Estilo de Cabeza.

20. ¿Cómo se identifican los Tornillos de acuerdo a su Diámetro?

De acuerdo al Sistema Inglés la medición del diámetro se expresa en pulgadas (in) y utiliza un sistema fraccional cuando la rosca es de 1/4″ o mayor (cada diámetro aumenta de 1/16″). Algunos ejemplos (Diámetros de rosca de 1/4″, 5/16″, 3/8″, 7/16″, 1/2″ son los más utilizados).

En el mismo Sistema Inglés, la medición del diámetro de 1/4″ hacia abajo (diámetros pequeños) se utiliza un número de calibre del cable. El más pequeño es cero #0 y el más grande es #14 (los tamaños son en incrementos de dos). Algunos ejemplos (#4, #6, #8, #10 y #12 son tamaños comunes).

De acuerdo al Sistema Métrico, el diámetro de la rosca se expresa en milímetros (mm) y se le antepone una “M” al número del diámetro. Ejemplos (M4, M5, M6, M8).

21. ¿Cómo se clasifican los Tornillos de acuerdo al Paso de Rosca?

De acuerdo al Sistema Inglés, el paso de la rosca se mide en la cantidad de Hilos por Pulgada (Threads per Inch, TPI).

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A. Pitch, C. Diameter, D. Thread Length, E. Screw Length, F. Threads per Inch (TPI), G. Head Size

De acuerdo al Sistema Métrico, el paso es determinado por la medición de la distancia en milímetros desde una cresta de la rosca a la cresta siguiente.

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22. ¿Qué es una Rosca UNC y UNF?

UN = Unified National Fixed Pitch Series = Serie Nacional Unificada de Paso Fijo

UNC = Unified National Coarse Series = Serie Nacional Unificada Tosca o Basta

UNF = Unified National Fine Series = Serie Nacional Unificada Fina

23. ¿Cómo se clasifican los Tornillos de acuerdo a su Longitud?

De acuerdo al Sistema Inglés, primero se agrega el Diámetro “D”, después los hilos por pulgada “TPI” y por último la Longitud “L”.

D x TPI x L

½ x 13 x 2- ½

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De acuerdo al Sistema Métrico, primero se agrega el Diámetro “D”, después el paso de rosca “TP” y por último la Longitud “L”. Solo que esta vez debería ser en milímetros.

D x TP x L

M12 x 1.50 x 60

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