Máquinas y Mecanismos
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I.-Máquinas SimplesI.-Máquinas Simples•Palancas •Poleas•Plano Inclinado•Cuña•Tornillo
II.-Mecanismos de Transmisión de MovimientoII.-Mecanismos de Transmisión de Movimiento
•Ruedas de Fricción•Engranajes•Transmisión por Correa•Transmisión por Cadena•Trenes de Mecanismos
•Mecanismos Aceleradores•Mecanismos Reductores
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III.-Mecanismos de Transformación de MovimientosIII.-Mecanismos de Transformación de Movimientos
•Piñón-Cremallera •Husillo-Tuerca•Biela-Manivela•Cigüeñal•Leva-Seguidor
IV.-Máquinas TérmicasIV.-Máquinas Térmicas De Combustión Interna:•Motor de 4 Tiempos•Motor de 2 Tiempos
De Combustión Externa:•Máquina de Vapor
Motores a Reacción
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Una máquina es un conjunto de elementos (mecanismos) que interactúan entre sí para realizar un trabajo o aplicar una fuerza.
Cigoñal o Shaduf (Egipto) Grúa (Grecia y Roma) Noria (Córdoba)
Desde la antigüedad se conocen y se han utilizado máquinas para realizar con menor esfuerzo los trabajos más pesados.
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“Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo” (Arquímedes de Siracusa 287-212 a.C.)
La palanca es una máquina simple compuesta por una barra rígida que gira sobre un punto de apoyo o fulcro. Se usa para vencer una resistencia aplicando una fuerza.Cuando la fuerza que se aplica es menor que la resistencia se dice que hemos obtenido una ventaja mecánica.
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Punto de Apoyo
Fuerza Resistencia
BRBFBrazo de Fuerza Brazo de Resistencia
Elementos de la Palanca
Ley de la Palanca
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Según donde coloquemos sus elementos, tenemos tres tipos de palancas:
F R
F R
FR
De Primer Grado: dependiendo de la posición del fulcro obtenemos más o menos ventaja mecánica.
De Segundo Grado: obtenemos siempre ventaja mecánica.
De Tercer Grado: tienen desventaja mecánica.
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La polea es una rueda con una hendidura en la llanta por la que se introduce una cuerda o una correa.
Polea Fija: no se obtiene ventaja mecánica
Polea Móvil: la fuerza que tenemos que realizar corresponde a la mitad de la carga, pero sube la mitad de lento.
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Polipasto: consta de varias poleas móviles y la fuerza empleada se reduce considerablemente.
n= número de poleas móviles
Torno: es una mezcla entre una polea y una palanca. Podemos aplicar la ley de la palanca.
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R
F
a
b
El plano inclinado permite elevar grandes pesos a costa de recorrer más espacio.
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La cuña es un plano inclinado doble el la que la fuerza aplicada en el extremo más ancho se transmite amplificada a las caras del plano.
F
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El tornillo es un plano inclinado enrollado sobre un cilindro, la rosca hace de cuña y se introduce en el material con poco esfuerzo.
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En las máquinas más complejas es necesario transmitir el movimiento a los distintos elementos de la máquina.
A la parte de la máquina donde se produce el movimiento la llamamos motor.
Así en los mecanismos de transmisión hay una parte que es la motora (o conductora) y otra que es la conducida.
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Ruedas de fricción: el movimiento se transmite por rozamiento. Giran en sentidos opuestos.
Engranajes: al engranar unos dientes con otros la transmisión del movimiento es más segura. Giran en sentidos opuestos
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Transmisión por correa: se transmite por fricción a mayor distancia y las dos ruedas giran en el mismo sentido.
Transmisión por cadena: más segura que la anterior.
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Si los ejes de transmisión son perpendiculares podemos usar engranajes cónicos o el tornillo sin fin-corona.
Los engranajes helicoidales permiten transmitir más velocidad o potencia, son más duraderos y más silenciosos que los engranajes rectos.
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Dependiendo del diámetro de las ruedas o del número de dientes de los engranajes podemos, además de transmitir el movimiento, variar la velocidad o el par de fuerza en la transmisión.
MotorMotor
ConducidoConducido
Sistema Reductor: La velocidad del conducido es menor que la del motor pero se transmite mayor par de fuerza.
Sistema Acelerador: La velocidad del conducido es mayor que la del motor pero se transmite menor par de fuerza.
MotorMotor
ConducidoConducido
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La ecuación que relaciona el movimiento de las ruedas de fricción o de la transmisión por correa es:
Donde:
Si fueran engranajes o transmisión por correa la ecuación sería:
Siendo:
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Llamamos relación de transmisión al cociente de la velocidades, así:
De esta forma si r es mayor que 1 tenemos un sistema acelerador, pero si r es menor que 1 tenemos un sistema reductor.
M C M C
r<1 sistema reductor r>1 sistema acelerador
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Para conseguir relaciones de transmisión muy grandes o muy pequeñas usamos los llamados trenes de transmisión.
r=r1·r2
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Son los mecanismos que cambian el tipo de movimiento. Podemos cambiar de movimiento circular a lineal y viceversa, o de movimiento circular a alternativo o viceversa.
Circular a lineal y a la inversa
Circular a alternativo y a la inversa
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Mecanismo de Piñón-Cremallera
Transforma un movimiento circular en uno lineal y viceversa.
Mecanismo de Husillo-Tuerca
Si giramos el tornillo (husillo) avanza la tuerca, o giramos la tuerca y avanza el husillo. No convierte el lineal en giratorio.
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Mecanismo de Biela-Manivela Transforma el movimiento circular en alternativo y viceversa.
CigüeñalExcéntrica
Igual que la biela-manivela Transforma varios movimientos alternativos en uno circular y viceversa
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Mecanismo de Leva-Seguidor
Transforma el movimiento circular en alternativo pero no al revés.
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Son aquellas que transforman la energía térmica (calor) en energía mecánica (movimiento).
Máquina de vapor (Revolución Industrial)
Motor de Explosión
Motor a Reacción
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Máquina de Vapor Fue desarrollada en el S.XVIII por Newcomen y Watt, y permitió la Revolución Industrial al aplicarse a máquinas que sustituyeron el trabajo manual.
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Son más eficientes que las de combustión externa ya que se aprovecha más el calor al producirse la combustión dentro del motor, se llaman también motores de explosión.
Motor de 4 Tiempos
1. Admisión: se abre la válvula de admisión y entra una mezcla de aire y gasolina mientras baja el pistón.
2. Compresión: el pistón se eleva y comprime la mezcla.3. Explosión: se inflama la mezcla con una chispa de la bujía
y el pistón retrocede violentamente.4. Escape: vuelve a elevarse el pistón y los gases salen por
la válvula de escape.
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Motor Diesel de 4 Tiempos
Funciona igual que el de gasolina pero no tiene bujía. En la admisión sólo entra aire y el combustible se inyecta directamente a la cámara de combustión, explotando debido a la alta presión y temperatura.
•Ventajas: bajo consumo de combustible.•Desventajas: mantenimiento y prestaciones.
Motor Diesel
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Motor de 2 Tiempos
Fases:1.Admisión-Compresión2.Explosión-Escape
El motor de 2 tiempos es más sencillo y ligero que el de 4 tiempos.
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Se basan en el principio de acción y reacción, al salir el gas a presión hacia detrás, se produce un impulso en sentido contrario.
CoheteTurbofan