Judith

Judith gy jtarrejimenez I AewaõpR 03, 2010 25 pagos DPTO TECNOLOGÍA (IES SEPARAD) BLOQUE TEMÁTICO: SISTEMAS MECÁNICOS SISTEMAS MECÁNICOS 1. MAQUINAS. INTRODUCCION 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 xcavadora son máquinas era también lo son una bicicleta, o los cohetes espaciale PACE 1 or2s las imprescindibles pi as to View o las obligatorias esc común tienen, al me fin es reducir el esfu simple cuchillo, do ordenador aqulnas y en tos humanos cuyo zar 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 ue 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 maquina. 1. . CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS Las máquinas inventad Swlpe to vlew nexr page inventadas por el hombre se pueden clasificar atendiendo a tres puntos de vista: Según su complejidad , que se verá afectada por el número de operadores (piezas) que la componen. Según el número de pasos o encadenamientos que necesitan para realizar su trabajo. Según el número de tecnologías que la integran. 1. 1. SEGUN SU COMPLEJIDAD SEGUN EL NUMERO DE PIEZAS 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 reacclón), todo ello dependiendo del número de piezas empleadas en su construcción.

SEGUN EL NUMERO DE PASOS O ENCADENAMIENTOS También nos podemos fijar en que el funcionamiento de algunas de ellas nos resulta muy fácil de explicar, mientras que el de tras 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 os resulta muchos más difícil explicar el funcionamiento de un ordenador, un motor de automóvil o un satélite espacial 2 OF as explicar el funcionamiento de un ordenador, un motor de automóvil o un satélite espacial. 10 Bachillerato pagina 1 DPTO TECNOLOGÍA (I ES SEPARAD) . . 1. 1. MÁQUINAS 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 as 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 seis grandes grupos. LA CUÑA De forma sencilla se podría describir como un prisma triangular con un ángulo muy agudo. También podríamos decir que es una pieza terminada en una arista afilada que actúa como un plano inclinado móvil. Se encuentra fabricada en madera, acero, aluminio, plásticos… La cuña es un amplificador de fuerzas (tiene ganancia mecánica).

Su forma de actuar es muy simple: transforma una fuerza aplicada en dirección al ángulo agudo (F) en dos fuerzas perpendiculares a los planos que forman la arista afilada (Fl y F2); la suma vectorial de estas fuerzas es igual a la fuerza aplicada. Las fuerzas resultantes son mayores cuanto menor es el ángulo de la cuña. as EL PLANO INCLINADO de un nutrido grupo de operadores y mecanismos cuya utilidad tecnológica es indiscutible. Sus principales aplicaciones son tres: pagina 2 1 .

Se emplea en forma de rampa para reducir el esfuerzo necesano para elevar una masa (carreteras, subir ganado a amiones, acceso a garajes subterráneos, escaleras… ) 2. En forma de hélice para convertir un movimiento giratorio en lineal (tornillo de Arquímedes, tornillo, sinffn, hélice de barco, tobera… ) 3. En forma de cuña para apretar (sujetar puertas para que no se cierren, ensamblar piezas de madera… ), cortar (cuchillo, tijera, sierra, serrucho… ) y separar o abrir (hacha, arado, formón, abrelatas… . 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 ambién 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… TORNILLO El tornillo es un operador que deriva directamente del plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado.

Básicamente puede definirse como un plano inclinado enrollado sobre un cilindro, o lo que es más realista, un surco helicoidal tallado en la superficie de un cilindro (si está tallado sobre un un cilindro afilado o un co un tirafondo). E-n él se 4 as distinguen tres partes bási ello y rosca: Según se un tirafondo). En él se distinguen tres partes básicas: cabeza, cuello y rosca: Según se talle el surco (o, figuradamente, se enrolle el plano) en un sentido u otro tendremos las denominadas rosca derecha (con el filete enrollado en el sentido de las agujas del reloj) o rosca izquierda (enrollada en sentido contrario).

La más empleada es la rosca derecha, que hace que el tornillo avance cuando lo hacemos girar sobre una tuerca o un orificio roscado en el sentido de las agujas del reloj (el tornillo empleado en los grifos hace que estos cierren al girar en el entido de las agujas del reloj, lo mismo sucede con lo tapones de las botellas de bebida gaseosa o con los tarros de mermelada). 10 Bachillerato Pagina 3 Se pueden tallar simultáneamente uno, dos o más surcos sobre el mismo cilindro, dando lugar a tornillos de rosca sencilla, doble, triple… egún el número de surcos tallados sea uno, dos, tres… La más empleada es la rosca sencilla, reservando las roscas múltiples para mecanismos que ofrezcan poca resistencia al movimiento y en los que se desee obtener un avance rápido con un número de vueltas mínimo (mecanismos de apertura y ierre de ventanas o trampillas). TORNO Permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo, o viceversa. Este mecanismo se emplea para la tracción o elevación de cargas por medio de una cuerda.

Ejemplos de uso podrían ser: Obtención de un movimiento lineal a partir de uno giratorio en: grúas (accionado por un motor eléctrico en vez de una manivel s OF as lineal a partir de uno giratorio en: grúas (accionado por un motor eléctrico en vez de una manivela), barcos (para recoger las redes de pesca, izar o arriar velas, levar anclas… ), pozos de agua elevar el cubo desde el fondo), elevalunas de los automóviles… Obtención de un movimiento giratorio a partir de uno lineal en: peonzas (trompos), arranque de motores fuera-borda, accionamiento de juguetes sonoros para bebés…

Básicamente consiste en un cilindro horizontal (tambor) sobre el que se enrolla (o desenrolla) una cuerda o cable cuando le comunicamos un movimiento giratorio a su eje. Para la construcción de este mecanismo necesitamos, al menos: dos soportes, un eje, un cilindro (tambor) y una manivela (el eje y el cilindro han de estar unidos, de forma que ambos se muevan solidarios). A todo esto hemos de añadir una cuerda, que se enrolla alrededor del cilindro manteniendo un extremo libre.

Los soportes permiten mantener el eje del torno en una posición fija sobre una base; mientras que la manivela es la encargada de imprimirle al eje el movimiento giratorio (en sistemas más complejos se puede sustituir la manivela por un motor eléctrico con un sistema multiplicador de velocidad). Este sistema suele complementarse con un trinquete para evitar que la manivela gire en sentido contrario llevada por la fuerza que hace la carga. En la realidad se suele sustitui la anivela por un sistema motor-reductor (motor eléctrico dotado de un reductor de velocidad).

Pagina 4 Este 6 OF as Bachillerato Este mecanismo se comporta exactamente igual que una palanca, donde: el brazo de potencia (BP) es el brazo de la manivela (radio de la manivela) … el brazo de resistencia (BR) es el radio del cilindro en el que está enrollada la cuerda Para que el sistema tenga ganancia mecánica (PBR) Esta soluclón hace que se necesite un menor esfuerzo (potencia) para compensar la resistencia (POR). Este sistema aporta ganancia mecánica y es el empleado uando necesitamos vencer grandes resistencias con pequeñas potencias. . – Fulcro cercano a la potencia, por lo que el brazo de potencia seria menor que el de la resistencia (BPR) y, recíprocamente, menor el desplazamiento de la potencia que el de la resistencia (DPBR) y, en consecuencia, el esfuerzo menor que la carga (PR). Este tipo de palancas nunca tiene ganancia mecánica. Esta disposición hace que los movimientos de la potencia y de la resistencia se realicen siempre en el mismo sentido, pero la carga siempre se desplaza más que la potencia (DR>DP).

Es un montaje, por tanto, que amplifica el movimiento de la potencia, o que constituye su principal ventaja. Al ser un tipo de máquina que no tiene ganancia mecánica, su utilidad práctica se centra únicamente en conseguir grandes desplazamientos de la resistencia con pequeños desplazamientos de la potencia. Se emplea en pinzas de depil cañas de pescar. Es curioso que está palanca sea la única presente en la naturaleza, pues forma parte del sistema mecánlco de los vertebrados.

LA 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 je cilindrico (que guia 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. 0 Bachillerato Pagina g 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.. I . 1. 1. 2. MÁQUINAS COMPUESTAS Cuando no es posible resolver un problema técnico en una sola etapa hay que recurrir al empleo de una máquina compuesta, que no es otra cosa que una sabia combinacion de diversas máquinas simples, de forma que la salida de cada una de ellas se aplica directamente a la entrada de la siguiente hasta conseguir cubrir todas las fases necesarias.

Las máquinas simples, por su parte, se agrupan dando lugar a los mecanismos, cada uno encargado de hacer un trabajo deter lizamos un taladro de sobremesa podremos ver ¿quina compuesta taladro de sobremesa podremos ver que es una máquina ompuesta formada por varios mecanismos: uno se encarga de crear un movimiento giratorio, otro de llevar ese movimiento del eje del motor al del taladro, otro de mover el eje del taladro en dirección longitudinal, otro de sujetar la broca, otro…

La práctica totalidad de las máquinas empleadas en la actualidad son compuestas, y ejemplos de ellas pueden ser: polipasto, motor de explosión interna (diesel o gasolina), impresora de ordenador, bicicleta, cerradura, lavadora, video… 1. 1. 2. SEGUN LAS TECNOLOGIAS QUE EMPLEA Por último podemos ver que algunas de ellas son esencialmente ecánicas (como la bicicleta) o electrónlcas (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… odo para facilitar la extracción de tierras). 1. 2. TIPOS DE MOVIMIENTO En las máquinas se emplean 2 tipos básicos de movimientos, obteniéndose el resto medlante una combinación de ellos: Movimiento giratorio, cuando el operador no sigue ninguna trayectoria (no se traslada), sino que gira sobre su eje. Movimiento lineal, si el operador se traslada siguiendo la trayectoria de una línea recta (la denominación correcta sería rectilíneo).

Pagina 10 DPTO TECNOLOGÍA (IES SEFARAD) BLOQUE TEMÁTICO: os movimientos se pueden encontrar, a su vez, de dos formas: Continuo, si el movimiento se realiza siempre en la misma dirección y sentido. Alternativo, cuando el operador está dotado de un movimiento de vaivén, es decir, mantiene la direcclón pero va alternando el sentido. .2. 1 . CIRCULAR Si analizamos la mayoría de las máquinas que el ser humano ha construido a lo largo de la historia: molinos de viento (empleados ara moler cereales o elevar agua de los pozos), norias movidas por agua (usadas en molinos, batanes, martillos pilones… motores eléctricos (empleados en electrodomésticos, juguetes, maqulnas herramientas… ), motores de conbustion 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 ijamos 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, también llamado oscilante. 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