Conceptos Generales

Elementos de máquinas:

Una maquina esta compuesta por una serie de elementos más simples que la constituyen, pudiendo definir como elementos de máquinas todas aquellas piezas o elementos más sencillos que correctamente ensamblados constituyen una maquina completa y en funcionamiento.
Estos elementos de maquinas, no tienen que ser necesariamente sencillos, pero si ser reconocible como elemento individual fuera de la maquina que forma parte o de las maquinas de las que puede formar parte.

Tipos de elementos para maquinas

Según la tecnología a la que cada uno de estos elementos puede formar parte, podemos distinguir:

• Mecánicos

Mecánicos: son las piezas de metal o de otros materiales que constituyen los elementos de la maquina, podemos diferenciar:

Elementos mecánicos constitutivos: son los elementos que forman la estructura y forma de la maquina:

Bancada
Bastidor
Soportes
Carros móviles

Elementos de unión: son los que unen los distintos elementos de la maquina:

Elementos de unión fija: dan lugar a una unión que una vez realizada no puede ser deshecha:

Remache
Soldadura

Elementos de unión desmontable: dan lugar a uniones que pueden ser desmontadas en un momento dado:

Tornillo
Pasador
Grapa
Presilla

Elementos de transmisión: son los que trasmiten el movimiento y lo regulan o modifican según el caso:

Árboles de transmisión
Engranaje
Husillo
Cadenas y correas de transmisión
Balancín

Elementos de pivotar y rodadura: son los elementos que permiten el giro deslizamiento o pivotaje de los elementos móviles, sin demasiado desgaste ni producción de calor:

Cojinete
Rodamiento
Resbaladera
Quicionera
Neumáticos

Los elementos de Neumática que forman parte de las maquinas son los que funcionan o hacen funcionar o regulan por aire comprimido:

Válvulas
Cilindros neumáticos
Turbinas neumáticas
Hidráulicos

Los elementos de Hidráulica en maquinas son los que funcionan hacen funcionar o regulas la circulación de un liquido, normalmente aceite hidráulico.

Válvulas hidráulicas
Cilindro hidráulico

• Eléctricos

Eléctricos: son los elementos que se basan en la tecnología eléctrica, y que podríamos dividir:

1. Generadores de movimiento: son los que alimentándose por una corriente eléctrica dan lugar a un movimiento mecánico:

Motores: que dan lugar a un movimiento giratorio
Solenoides: que dan lugar a un movimiento lineal, de longitud limitada

2. De control y maniobra, que permiten la regulación de otros elementos eléctricos:
Pulsador
Interruptor
Conmutador
Relé
Contactor

• Electrónicos

Dependiendo de la potencia de la maquina, los controles desde la perspectiva de la electrónica pueden ser PLC, DCL, Y PICs, todos estos son sistemas programables en lo que con una configuración llamada SCADDA, es posible observar y controlar el rendimiento de dicha maquina a través de una PC equipada con los periféricos de entrada adecuados.

• Mecanismo

Entre los componentes fundamentales y característicos de un mecanismo nos encontramos con los siguientes: eslabón, que es aquel elemento rígido que sirve para la transmisión del movimiento que dará lugar al funcionamiento del mecanismo en cuestión; el nodo, aquel elemento de un eslabón que se utiliza para unir a otro eslabón y la Junta o Par cinemático, que es el elemento que nos indica la unión de dos o más eslabones.

Por otro lado, a los eslabones que intervienen en un mecanismo se los puede clasificar según la cantidad de nodos que ostenten en binario, ternario o cuaternario, según la función que desplieguen en fijo, conductor, transductor y conducido y de acuerdo al movimiento que provocan en fijo, manivela, biela y corredera.

En tanto, cada uno de estos nodos que mencionamos más arriba, tienen diversos movimientos. Por ejemplo, la manivela presenta un movimiento rotativo, la corredera hará el movimiento que se conoce como de traslación, la biela representará el movimiento de plano general, el conductor, será el que de todos iniciará el movimiento, el conducido que recibe el movimiento del conductor y el transductor que tiene la misión de comunicar a conductor con conducido. Entre los ejemplos de mecanismos más comunes y con los que nos podemos enfrentar habitualmente, podemos citar aquel que ejercen los limpiaparabrisas de un automóvil, el movimiento de ida y vuelta para quitar el agua de la superficie de los vidrios de un vehículo, se realiza gracias al diseño de un mecanismo como el que describimos más arriba.

En una vereda absolutamente opuesta y que no tiene nada que ver con lo que veníamos comentando, se encuentran los mecanismos de defensa, que tienen una especial significación e importancia en el ámbito de la psicología que los define como aquellas operaciones cognitivas que despliegan en cierto momento las personas para defenderse de alguna cuestión o peligro que los acecha.

Por ejemplo, una persona que sufrió diversos y seguidos engaños amorosos cada vez que se involucró en alguna relación sentimental, seguramente, la próxima vez que este ante la posibilidad de involucrarse con alguien, inconscientemente, tenderá a boicotear, a través de diferentes acciones la relación para no volver a sufrir.

Máquina

La polea es una de las máquinas simples.

Este mecanismo de locomotora de vapor es accionado por una máquina de vapor, un motor de combustión externa


Un motor de cuatro tiempos es un motor de combustión interna, una máquina térmica que transforma energía térmica en energía mecánica.


Una bomba centrífuga es un tipo de bomba hidráulica, una máquina hidráulica que transfiere energía mecánica entre el rodete y el fluido que circula por ella.

Un alternador es una máquina eléctrica capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante Inducción electromagnética.


Posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo. Se denomina maquinaria (del latín Una máquina es un conjunto de piezas o elementos móviles y fijos, cuyo funcionamientomachinarĭus) al conjunto de máquinas que se aplican para un mismo fin y al mecanismo que da movimiento a un dispositivo


Componentes

Los elementos que componen una máquina son:

• Motor: es el mecanismo que transforma la energía para la realización del trabajo requerido.

Conviene señalar que los motores también son máquinas, en este caso destinadas a transformar la energía original (eléctrica, química, potencial, cinética) en energía mecánica en forma de rotación de un eje o movimiento alternativo de un pistón. Aquellas máquinas que realizan la transformación inversa, cuando es posible, se denominan máquinas generadoras o generadores y aunque pueda pensarse que se circunscriben a los generadores de energía eléctrica, también deben incluirse en esta categoría otro tipos de máquinas como, por ejemplo, las bombas o compresores.

Evidentemente, en ambos casos hablaremos de máquina cuando tenga elementos móviles, de modo que quedarían excluidas, por ejemplo, pilas y baterías.

• Mecanismo: es el conjunto de elementos mecánicos, de los que alguno será móvil, destinado a transformar la energía proporcionada por el motor en el efecto útil buscado.

• Bastidor: es la estructura rígida que soporta el motor y el mecanismo, garantizando el enlace entre todos los elementos.

• Componentes de seguridad: son aquellos que, sin contribuir al trabajo de la máquina, están destinados a proteger a las personas que trabajan con ella. Actualmente, en el ámbito industrial es de suma importancia la protección de los trabajadores, atendiendo al imperativo legal y económico y a la condición social de una empresa que constituye el campo de la seguridad laboral, que está comprendida dentro del concepto más amplio de prevención de riesgos laborales.

También es importante darles mantenimiento periódicamente para su buen funcionamiento.


Cadenas cinematicas

Los trenes de poleas y de engranajes que hemos visto son un caso particular de asociación de distintos mecanismos. El elemento de salida de uno es el de entrada del siguiente.
La cadena cinemática más extendida e importante en la actualidad es, sin duda, el motor y el sistema de transmisión de un automóvil, donde se transforma la energía del combustible en el giro de las ruedas, y por tanto, en velocidad del vehículo.



Motor

En la gran mayoría de los automóviles modernos, se trata de una máquina térmica de combustión interna, ésto significa que se aprovecha la energía de un combustible para transformarla en un giro. Aunque existen otros tipos, el modelo universal es el motor de cuatro tiempos, en el que un émbolo se desplaza arriba y abajo por el interior de un cilindro para mover una biela que al final hace girar el cigüeñal


Las válvulas de admisión (da entrada a los gases frescos) y de escape (permite salir a los gases quemados) se accionan mediante un árbol de levas. En motores más avanzados se disponen un árbol de levas para las válvulas de admisión y otro para las de escape.

Como sólo se genera energía en uno de los cuatro movimientos, se disponen más cilindros para que haya alguno en el tiempo de explosión-expansión, y éste pueda impulsar al resto. Por eso los motores de cuatro cilindros son los más utilizados en automoción. También se pueden disponer más cilindros para obtener un funcionamiento más suave, o colocarlos en V para que ocupen menos:


Además de la propia potencia del motor (que se suele expresar en caballos de vapor), de un motor se expresa la velocidad de giro a la que se produce y el par, aunque éste se puede calcular mediante la expresión:
P = C•ω

Embrague

En los automóviles se trata casi siempre de embragues de fricción de disco, como los que se trataron en los acoplamientos. La potencia máxima que se puede transmitir sin que el embrague patine depende de la superficie de fricción, del coeficiente de rozamiento y de la fuerza con que se comprima el disco de embrague.


Caja de cambio

El motor de un vehículo puede girar entre un margen de velocidades limitado (entre 1000 y 7000 rpm en motores de gasolina y de 1000 a 5000 rpm para motores Diesel), pero los vehículos necesitan una variación de velocidad en las ruedas mucho mayor. Por ello se disponen unos engranajes con distinta relación de transmisión de tal forma que la misma velocidad de giro del cigüeñal puede convertirse en distintas velocidades de giro en las ruedas.

Para ello se disponen un árbol primario con ruedas dentadas unidas a él y que recibe el giro del embrague. Estos piñones primarios engranan constantemente con las ruedas dentadas del eje secundario, que pueden girar libremente sobre él. Mediante unas piezas desplazables por manguito estriado sobre el eje secundario se puede trabar el piñón deseado:

En la siguiente animación puedes comprobar el funcionamiento de una caja de cuatro marchas hacia adelante y una marcha atrás.

En los gráficos de la animación anterior se puede comprobar tres detalles:

• Cuando no hay ninguna marcha engranada (posición neutra o de punto muerto), no se transmite giro hacia las ruedas.

• El desplazable tiene una pieza con forma cónica. Ésto sirve para intentar igualar las velocidades de giro del piñón y el propio desplazable antes de trabar las piezas.

• La marcha atrás se consigue introduciendo un piñón loco entre los piñones motriz y conducido.

Grupo conico y diferencial

Tras la caja de cambios se produce una nueva reducción mediante dos piñones cónicos que cambian la dirección de giro para transmitirla a las ruedas.

En el grupo cónico se inserta un mecanismo a base de otros cuatro piñones cónicos pequeños, dos de ellos unidos a los palieres y los otros dos (llamados satélites) solidarios a la corona. Se trata del diferencial. Con este ingenio, cuando una de las ruedas presenta más resistencia, los satélites ruedan sobre el piñón de esa rueda y aplican más giro a la rueda opuesta.

De esta forma, el vehículo puede tomar curvas ajustando la distancia que recorre cada rueda.
Con toda esta cadena cinemática, obtener el par y la velocidad de giro en las ruedas para cada velocidad de giro del motor no es complicado. A continuación se puede calcular de forma igualmente sencilla la velocidad del vehículo con el único dato del desarrollo de la rueda, es decir, lo que avanza ésta en una vuelta