1. Características de las Máquinas

• Funcionan con aporte de energía: Todas las máquinas y aparatos precisan de aporte energético para funcionar, ya sea mediante su conexión a la corriente eléctrica, con pilas o quemando algún combustible.
• Transmiten y transforman la energía: Los mecanismos y circuitos del interior de las máquinas y aparatos se ocupan de transmitir o transformar la energía que reciben para conseguir el funcionamiento deseado.
• Producen efectos: Las máquinas y los aparatos se reconocen por los efectos de su funcionamiento: moverse, calentar, emitir imágenes.

2. Las Máquinas Según sus Efectos

• Trabajo mecánico: Lo realizan máquinas que modifican la forma o la ubicación de los materiales, como las grúas.
• Transporte: Muchas máquinas permiten el desplazamiento de personas o mercancías, como barcos, aviones o trenes.
• Temperatura y ambiente: Las estufas y lámparas modifican las condiciones ambientales.
• Información, sonido e imagen: Algunas máquinas y aparatos efectúan un tratamiento de la información o un registro y emisión audiovisual.

3. Partes de una Máquina

3.1. Estructura

Constituida por las partes fijas de la máquina sobre las que se apoya el resto de piezas. A veces envuelve la máquina y evita el contacto con el interior.

• Carcasa o chasis: Armazón sobre el que la máquina se apoya. Interior formado por barras y nervios que le dan resistencia.
• Brazos articulados: Amplían el campo de trabajo de grúas o máquinas de construcción.
• Guías y articulaciones: Dirigen y delimitan los recorridos de las partes móviles, permitiendo su desplazamiento.
• Amortiguadores: Absorben las vibraciones o movimientos bruscos que experimenta una máquina en su funcionamiento.

3.2. Mecanismos

Partes móviles de la máquina, como ruedas, palancas o poleas. Transmiten la fuerza y el movimiento que suele iniciarse en los motores.

3.3. Circuitos

Controlan el flujo de la energía eléctrica o de los fluidos a presión.

• Circuitos eléctricos: Presencia de cables, interruptores, transformadores.
• Circuitos electrónicos: Placas de circuito impreso con resistencias, transistores.
• Circuitos de fluidos: Llamados hidráulicos o neumáticos, presencia de tuberías y válvulas reguladoras.

4. Mecanismos que Cambian el Tipo de Movimiento

4.1. Transformación del Movimiento Circular en Lineal

• El tornillo: Mecanismo que utiliza el gato que usamos para cambiar una rueda de un coche. Al girar la manivela del gato, el tornillo acerca las tuercas y el coche se eleva.
• El sistema piñón-cremallera: Consta de una rueda con dientes (el piñón) que engrana con una barra dentada (la cremallera). El motor hace girar la rueda sobre la barra dentada y obliga al tren a avanzar. Mecanismo reversible, la cremallera puede hacer girar el piñón.
• La leva: La más simple tiene forma de una rueda con un resalte. Al girar la leva, el resalte empuja una pieza guiada, llamada seguidor, que se mueve arriba y abajo durante el tramo con resalte y se para durante el tramo sin resalte.
• La excéntrica: Es un disco circular que gira alrededor de un eje no coincidente con su centro. Se denomina excentricidad la distancia entre el centro de la circunferencia y el eje de giro de la excéntrica.

4.2. El Sistema Biela-Manivela

Transforma el giro en movimiento rectilíneo de vaivén, pero también funciona en sentido inverso. Formado por una manivela y una barra denominada biela, articulada en un extremo con la manivela y en el otro con un elemento que describe el movimiento alternativo. Cuando la barra de la manivela da vueltas, un extremo de la biela gira con ella. El otro extremo, unido a un émbolo guiado, hace que este describa un movimiento rectilíneo alternativo.

4.3. El Cigüeñal

Formado por varios sistemas de biela-manivela en un eje común. Transforma el giro en movimiento de vaivén o viceversa. Uno de los mecanismos más importantes de los motores de combustión, también se utiliza en otros objetos muy distintos, como el movimiento de los caballitos de un tiovivo.

5. Las Máquinas Térmicas

Son dispositivos fabricados para convertir en energía mecánica la energía térmica liberada al quemar combustibles.

5.1. Máquinas de Combustión Externa

La combustión del combustible tiene lugar en una caldera fuera de la máquina, y es un fluido recalentado el que transporta la energía a esta.

• La máquina de vapor: Utiliza la energía de combustibles como la leña o el carbón, que se queman en la caldera y transmiten su calor a un circuito cerrado de agua hasta conseguir vapor de agua a presión.
  • El vapor produce un movimiento de vaivén que se mueve en un cilindro. Dos válvulas controlan la entrada y salida del vapor.
  • Diferentes piezas mecánicas transforman el movimiento de vaivén en movimiento giratorio y continuo de una rueda motriz.
  • El vapor enfriado se condensa y vuelve como líquido a la caldera para ser nuevamente calentado.
• La turbina de vapor: Versión moderna de la máquina de vapor. El vapor de agua se consigue en las calderas, se alcanzan elevadas temperaturas que aumentan la presión del vapor.
  • Las turbinas reciben este vapor a presión y lo obligan a pasar por una serie de ruedas con álabes. La circulación del vapor provoca el giro de las ruedas.
  • El vapor se condensa posteriormente al enfriarse y vuelve a la caldera para ser recalentado.

5.2. Máquinas de Combustión Interna

La combustión del combustible tiene lugar en una cámara, dentro de la máquina. Los gases de la combustión mueven la máquina.

• El motor de cuatro tiempos: Formado por un bloque metálico con unos huecos llamados cilindros. En su interior se desplaza un pistón o émbolo que, mediante una biela, hace girar al cigüeñal o eje del motor. El movimiento de bajada del pistón se consigue con la combustión de la mezcla aire-combustible en el interior del cilindro, que produce una explosión y una fuerte expansión de los gases quemados.
  • 1. Admisión: El pistón baja, entrando en el cilindro la mezcla aire+combustible por la válvula de admisión.
  • 2. Compresión: Se cierran las válvulas, sube el pistón y comprime la mezcla al disminuir su volumen.
  • 3. Explosión: La chispa de la bujía o la propia compresión inflaman la mezcla, que lanza el pistón hacia abajo.
  • 4. Escape: Al subir, el pistón empuja los gases hacia el exterior por la válvula de escape abierta.
• La turbina de gas: Es una máquina térmica donde se toma aire por su parte delantera, que pasa a un compresor giratorio similar a las ruedas de las turbinas.
  • El aire comprimido y caliente atraviesa una cámara de combustión donde se inyecta combustible.
  • La explosión provoca una fuerte expansión de los gases quemados, que en su salida producen un enorme impulso hacia delante y la rotación del compresor de aire, realimentando el proceso.

6. Clases de Palancas

• Primer género: Resistencia abajo, punto de apoyo en el medio, y potencia donde lo agarras (tijeras).
• Segundo género: Punto de apoyo abajo, resistencia en el medio, y potencia donde lo agarras (cascanueces).
• Tercer género: Resistencia abajo, potencia en el medio, punto de apoyo donde lo agarras (pinzas).