Máquinas simples

Máquinas

Una máquina es un elemento creado para aprovechar, regular o dirigir la acción de una fuerza. Estos dispositivos pueden recibir cierta forma de energía y transformarla en otra para generar un determinado efecto. Formadas por uno o conjuntos de elementos fijos o móviles, las máquinas permiten realizar distintos trabajos.

Por su complejidad se pueden clasificar en simples o complejas. Siendo las máquinas simples aquellas que realizan su trabajo en un único paso o etapa, y las complejas las que encadenan distintos pasos o etapas para lleva a cabo su trabajo.

Máquinas simples

Palanca

La palanca es una maquina simple, que es capaz de multiplicar la fuerza y está compuesta solo por una barra rígida y un punto de apoyo (PA). Con una palanca se puede levantar mucho peso ejerciendo poca fuerza.

Cuando una palanca está en equilibrio, se cumple que: La fuerza por su brazo es igual a la resistencia por su brazo.

F x B_F = R x B_R

• F: es la fuerza o potencia que se aplica expresada en newtons (N)
• R: es la resistencia que se vence expresada en newtons (N)
• B: es la distancia al punto de apoyo de F ó R expresada en metros (m)

Pueden ser de tres tipos:

• Primer grado: Cuando el punto de apoyo (PA) se encuentra entre la fuerza aplicada (F) y la resistencia (R).
• Segundo grado: Cuando la resistencia (R) se encuentra entre la fuerza aplicada (F) y el punto de apoyo (PA)
• Tercer grado: Cuando la fuerza (F) se aplica entre la resistencia (R) y el punto de apoyo (PA)

Rueda

La rueda es la máquina formada por un disco circular que gira respecto a un punto fijo al que denominamos eje que está en su centro. Para su uso la rueda siempre tiene que ir acompañada de un eje cilíndrico (que guía su movimiento giratorio) y de un soporte (que mantiene al eje en su posición).

Su principal función es la transformación de la dirección del movimiento, lo que la provee de multitud de utilidades al respecto en muy diferentes campos desde el transporte, a las poleas; para aprovechamiento de fluidos con ruedas de palas, como ruedas de fricción, y también como engranajes de máquinas complejas.

Se ha ido optimizando a lo largo del tiempo empleando radios para aligerar el peso del disco sólido, y usando diferentes tipos de recubrimientos para adaptarla a las utilidades concretas que se le han querido dar.

Plano inclinado

Un plano inclinado es la máquina simple que consiste tan sólo en una rampa y que sirve para elevar cargas (R) a una altura (h) determinada realizando un esfuerzo (F) menor al que supondría elevarla verticalmente. Por contra, se aumenta la distancia a recorrer y la fuerza de rozamiento.

  
El sistema de fuerzas se encuentra en equilibrio, cuando la fuerza por la distancia que recorre es igual a la resistencia por la altura que recorre.

F x b = R x a

Y también, puesto de otra forma en la que se aprecia que F será menor que R, siempre que a sea menor que b.

F = R x a/b

• F: es la fuerza o potencia que se aplica expresada en newtons (N)
• R: es la resistencia que se vence expresada en newtons (N)
• a: es la distancia que recorre el cuerpo en el plano inclinado (m)
• b: es la altura que recorre el cuerpo verticalmente (m)

Cuña

La cuña es un plano inclinado doble donde la fuerza que se aplica perpendicular a la base se multiplica a las caras de la cuña. La fuerza aumenta más cuanto mayor longitud tienen las caras y menos longitud tiene la base.

Cuanto mayor sea la longitud de la cuña (a) en relación a su anchura (b), menor será la fuerza de penetración necesaria (F) para superar la resistencia lateral (R). Y son ejemplos se su uso las hachas, los cuchillos, los cinceles, los arados, etc.

Tornillo

Es un plano inclinado, pero enrollado sobre un cilindro. Cuando se aplica presión y se enrosca, se multiplica la fuerza aplicada. Y de forma contraria, su gran longitud le acarrea grandes pérdidas por rozamiento de su superficie. Aunque esta última propiedad hace que los tornillos sean muy útiles como elementos de fijación.

Todo ello hace que su utilidad sea extremadamente popular y su uso esté ampliamente extendido tanto para su uso directo, como en la mayoría de máquinas complejas.

En cuanto a sus partes se pueden explicar muchos detalles, pero nos limitaremos a lo más fundamental.

• Cabeza de tornillo
  • La cabeza del tornillo es la parte superior, y por lo general es más ancha que el resto del cuerpo del tornillo.
  • La cabeza permite sujetar el tornillo o imprimirle el movimiento giratorio con la ayuda de útiles adecuados, como el destornillador.
  • Las cabezas de los tornillos vienen en muchas formas, pero la más comunes son 3: hexagonal, redondeada, cilíndrica y avellanada o plana.
• Cuello o Caña
  • Es la parte de abajo de la cabeza y está sin roscar.
  • Su longitud es muy variable dependiendo del tornillo.
  • Esta parte quedará fuera de la parte a unir.
• Rosca
  • Es el nervio helicoidal que se extiende alrededor de su cuerpo.
  • Esta parte en la que se enrosca la tuerca.
  • Se llama paso de la rosca o de la tuerca a la distancia medida, paralelamente al eje, entre dos filetes o hilos consecutivos.
  • Se representa por P. Importante para conocer el tipo de tornillos son los parámetros anteriores y los tipos de roscas.

Actividades web 2.0

• Instalar y trabajar con la aplicación Relatran (simulador de mecanismos) y realizar los diferentes ejercicios y prácticas que propone. Se puede encontrar en el siguiente enlace: http://www.areatecnologia.com/DESCARGAS/SIMULADOR%20DE%20MECANISMOS%20RELATRAN.htm
• Instalar y trabajar con la aplicación Crocodile Clips (simulador de mecanismos) y realizar montajes con engranajes deduciendo los cambios de velocidad en la transmisión de movimiento. Se puede encontrar en el siguiente enlace: http://www.sumdog.com/en/Crocodile/