Características de las Máquinas

Las máquinas son dispositivos que nos ayudan a realizar tareas de manera más eficiente. Para comprender mejor su funcionamiento, es importante conocer sus características principales:

• Funcionan con aporte de energía: Todas las máquinas precisan de un aporte energético para funcionar, ya sea mediante la conexión a la corriente eléctrica, con pilas, quemando algún combustible, usando aire a presión o accionadas con esfuerzo muscular.
• 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: Se reconocen por los efectos de su funcionamiento, como moverse, calentar o emitir imágenes.

Clasificación de las Máquinas Según sus Efectos

Las máquinas se pueden clasificar según el tipo de efecto que producen:

• Trabajo mecánico: Máquinas que modifican la forma o la ubicación de los materiales.
• Transporte: Permiten el desplazamiento de personas, materiales y productos.
• Temperatura y ambiente: Modifican las condiciones ambientales para acondicionar un recinto.
• Información, sonido e imagen: Efectúan un tratamiento de la información o un registro y emisión audiovisual.

Componentes de una Máquina

Las máquinas están compuestas por diferentes partes que trabajan en conjunto:

• Estructura

  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:

  • La carcasa o chasis: Constituye el armazón.
  • Los brazos articulados o extensiones: Amplían el campo de trabajo.
  • Las guías y articulaciones: Dirigen y delimitan los recorridos de las partes móviles.
  • Los amortiguadores: Absorben las vibraciones o movimientos bruscos.

• Mecanismos

  Partes móviles de la máquina. La función de los mecanismos es transmitir la fuerza y el movimiento que suele iniciarse en motores.

• Circuitos

  Se ocupan de controlar el flujo de la energía eléctrica o de los fluidos a presión.

  • Los circuitos eléctricos: Se reconocen por la presencia de cables, interruptores, transformadores, resistencias o motores eléctricos.
  • Los circuitos electrónicos: Están formados por placas de circuito impreso con resistencias, condensadores, transistores y circuitos integrados.
  • Los circuitos de fluidos (hidráulicos): Se caracterizan por la presencia de tuberías y válvulas reguladoras.

Mecanismos de Transmisión del Movimiento Lineal

Los mecanismos de transmisión lineal, a partir del movimiento rectilíneo del elemento motor, producen el movimiento rectilíneo del receptor. Varios de estos mecanismos reciben el nombre de máquinas simples, como la palanca y la polea.

• La Palanca

  En esencia consta de una barra rígida, que puede girar alrededor de un punto de apoyo o fulcro. Cuando la palanca está en equilibrio se cumple: P•Bp=R•Br

  Clases de palancas:

  • Primer género: Resistencia (R) – Punto de Apoyo (N) – Potencia (P)
  • Segundo género: Punto de Apoyo (N) – Resistencia (R) – Potencia (P)
  • Tercer género: Resistencia (R) – Potencia (P) – Punto de Apoyo (N)

• La Polea Fija

  Una polea es una rueda acanalada con un agujero en su centro donde se monta un eje horizontal que soporta todo el peso del mecanismo. En el equilibrio se cumple: P=R

• La Polea Móvil

  Se llama así al conjunto formado por una polea fija y otra móvil que puede desplazarse verticalmente, y sobre la cual se aplica la resistencia a mover. P=R/2. Polipasto: P=R/2n (donde n es el número de poleas móviles).

Poleas de Transmisión del Movimiento Circular

• Poleas de Transmisión

  Transmiten el movimiento circular entre dos ejes situados a cierta distancia por medio de una correa que las abraza. d1/d2=n2/n1. Colocación de las poleas: mismo sentido, cambio de sentido de giro, ejes no paralelos.

• Engranajes

  Son piezas dentadas que transmiten el movimiento circular entre ejes cercanos por el empuje de los dientes de una pieza sobre otra.

  • Engranajes cilíndricos: Transmiten el movimiento entre ejes paralelos. Cuando hay solo dos engranajes, giran en sentido contrario.
  • Engranajes cónicos: Transmiten el movimiento entre ejes perpendiculares. Los dientes están recortados sobre un cono.

  Relación de transmisión: Z1/Z2=N2/N1

• Tornillo sin Fin

  Transmite el movimiento circular entre dos ejes perpendiculares. Este mecanismo consiste en un tornillo montado sobre un eje que engrana con una rueda dentada montada sobre otro eje en ángulo recto.

Mecanismos que Cambian el Tipo de Movimiento

Estos mecanismos transforman un movimiento circular en un movimiento lineal, o viceversa.

Transformación del Movimiento Circular en Lineal

• El Tornillo o Husillo

  Mecanismo que utiliza el gato. Al girar la manivela del gato, el tornillo acerca las tuercas y el coche se eleva.

• El Sistema Piñón-Cremallera

  El motor hace girar la rueda sobre la barra dentada y obliga al tren a avanzar. Este mecanismo es reversible.

• La Leva

  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

  Disco o leva circular que gira alrededor de un eje no coincidente con su centro. Se denomina excentricidad a la distancia entre el centro de la circunferencia y el eje de giro de la excéntrica.

• El Sistema Biela-Manivela

  Transforma el giro en un movimiento rectilíneo de vaivén, pero también funciona en sentido inverso. Está formado por una manivela y una barra denominada biela, articulada en un extremo con la manivela y en otro con un elemento que describe el movimiento alternativo.

• El Cigüeñal

  Formado por varios sistemas biela-manivela en un eje común.

Elementos de Guía y Regulación

• Ejes y Soportes

  Los soportes pueden ser huecos. Tipos de ejes: pasador-eje simple de giro, eje de transmisión por engranajes, eje árbol de levas de un motor. Soportes simples, soportes con rodamientos.

• Guías y Articulaciones

  Elementos destinados a dirigir o limitar la trayectoria de piezas móviles. Tipos: guías lineales, articulaciones simples, articulación esférica, articulación tipo junta universal.

Máquinas Térmicas

• Máquinas de Combustión Externa

  La cremación del combustible tiene lugar en una caldera fuera de la máquina.

  • La Máquina de Vapor

    Utiliza la energía de combustibles como la leña o el carbón. El combustible se quema en la caldera y transmite su calor a un circuito cerrado de agua hasta conseguir vapor de agua a presión. El vapor produce un movimiento de vaivén en un émbolo que se mueve en un cilindro. Diferentes piezas mecánicas transforman el movimiento de vaivén en el 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. Las turbinas reciben vapor a presión y lo obligan a pasar por una serie de ruedas con álabes o aspas. La circulación del vapor provoca el giro de las ruedas. El eje suele estar unido a un alternador y se emplea en la producción de energía eléctrica. El vapor se condensa posteriormente al enfriarse y vuelve a la caldera para ser recalentado.

• Máquinas de Combustión Interna

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

  • 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 el cigüeñal o eje del motor. El combustible utilizado puede ser gasolina o gasoil.

    Fases del motor de cuatro tiempos: Admisión, compresión, explosión, escape.

  • La Turbina de Gas

    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 el 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.

Uso Adecuado de las Máquinas

El buen uso de las máquinas evita accidentes, averías y daños al medio ambiente. Se deben considerar los siguientes aspectos:

• Seguridad
• Ahorro
• Necesidad
• Mantenimiento
• Aprovechamiento
• Reciclado