Maquinas y mecanismos

Cristina Gutiérrez Fernandez

3ºESO-C

Supermáquinas

Una máquina es un conjunto de elementos que interactúan entre sí y que es capaz de realizar un trabajo o aplicar una fuerza.Los elementos que las constitutyen se llaman mecanismos.

Palancas

La palanca es una maquina simple,porque es capaz de multiplicar la fuerza y esta compuesto por una barra rígida y un punto de apoyo.Con la palanca pode mos elevar mucho peso con poca fuerza.

La ley de la palanca

La palanca reduce o aumenta la fuerza que tú ejerzas dependiendo de donde la apliques:se rige por la ley de la palanca.

F·BF=R·BR

Tipos de palancas

Palanca de primer grado: el punto de apoyo está entre la fuerza y la resistencia.

Palanca de segundo grado: la resistencia está entre el punto de apoyo y la fuerza.

Palanca de tercer grado: la fuerza está entre el punto de apoyo y la resistencia.

Imágenes de palancas

Palanca de primer grado

Palanca de segundo grado

Palanca de tercer grado

Palancas articuladas

Uniendo varias palancas con uniones móviles se construyen mecanismos complejos que pueden realizar funciones más complicadas.

Poleas

La polea es una rueda con una hendidura en la llanta por donde se introduce una cuerda o una correa.Las poleas sirven para elevar cargas con más facilidad porque cambia la dirección de la fuerza.

PolipastoUn polipasto e sun conjunto de poleas combinadas de tal forma que puedo elevar un gran peso haciendo muy poca fuerza.Está compuesto de una polea fija y una móvil.La fija solo gira cuando se tira de la cuerda y la móvil gira a la vez que se desplaza hacia arriba.

TornoUn torno es un cilindro que consta de una manivela que lo hace girar,de forma que es capaz de levantar pesos con menos esfuerzos.Se puede considerar como una palanca de primer grado.

F·BF=R·BR

Plano inclinado

El plano inclinado es una rampa que sirve para elevar cargas realizando menos esfuerzos.Cuanto menos inclinada esté la rampa,menor será la fuerza que tendran que hacer.

F=R·a/b

Cuña

La cuña es un plano inclinado doble, donde la fuerza que se aplica perpendicular a la base se transmite multiplicada a las caras de la cuña

TornilloEl tornillo es un plano inclinado,pero enrollado sobre un cilindro.Cuando se aplica presión y se enrosca ,se multiplica la fuerza aplicada.Cada filete de la rosca hace de cuña.

Mecanismos de transmisión

Son necesarios para comunicar el movimiento ,por ejemplo, en un coche cuando arrancamos el motor para que se mueva es necesario comunicar el movimiento del motor a las ruedas.

Transmisión por engranajesPara que dos ruedas dentadas engranen entre sí, el tamaño de los dientes de cada una deben ser iguales.El número de dientes se representa por la ZLa rapidez con la que giran los engranajes se mide con la velocidad angular(w)y se mide en revoluciones por minuto(rpm).

Z1·W1=Z2·W2

Transmisión por correaEs un mecanismo compuesto de una correa que conduce el movimiento de una polea a otra.Las hendiduras de ambas poleas tienen el mismo tamaño y la correa entre ambas debe tener la tensión adecuada para que se transmita el movimiento.La polea pequeña gira al doble de velocidad porque tiene la mitad de tamaño.

Transmisión por cadena

Es un mecanismo compuesto de una cadena y de ruedas dentadas.

Z1·W1=Z2·W2

Tornillo sin fin y ruedaLa rosca del tornillo engranan con los dientes del engranaje.Cada vuelta de tornillo la rueda dentada avanza un diente.Para que la rueda dentada dé una vuelta completa,el tornillo tiene tantas veces como dientes tiene el engranaje.El sistema no funciona a la inversa.

Relación de transmisión

La relación de transmisión es el cociente de las velocidades de los dos elementos que se mueven y se representan por r.

r=wconducida/wmotriz

La velocidad motriz es la del elemento que acciona el mecanismo, y la conducida, la del elemento que recibe el movimiento.Cuando la velocidad conducida es mayor que la motriz, se dice que el sistema es multiplicador de velocidad.

Trenes de mecanismos Sistema de transmisión reductor:para unir

un sistema de poleas y uno de engranajes es necesarios que una polea y un engranaje estén en el mismo eje y giren a la misma velocidad.

Tren de poleas:cuando queremos reducir la velocidad de un motor,se puede hacer con varias poleas unidas con correa.

Tren de engranajes:si queremos aumentar la velocidad se utilizan varios engranajes o poleas acoplados,pasanado de mayor a menor.

Imágenes de trenes de mecanismos

Tren de poleas

Tren de engranajes

Mecanismos de transformación de movimiento circular el lineal

Piñon cremallera:está compuesto por un engranaje ,piñón,y una barra dentada.Los dientes del piñón engranan en los de la barra, de forma que un moviemiento de giro produce un desplazamiento lineal.

Husillo-tuerca:Está compuesto de un eje roscado y una tuerca con la misma roca que el eje.Si se gira la tuerca,esta se desplaza linealmente sobre el husillo;y al revés, también se desplaza la tuerca.

Imágenes

Piñon cremallera

Husillo-tuerca

Mecanismos de transformación de movimiento circular a alternativo

Biela-manivela:son dos barras articuladas de forna que una gira y la otra se desplaza por una guía.La barra que gira se llama manivela,y la otra,biela.

Excentrica:es una rueda que tiene una barra rígida unida en un punto de su perímetro.

El cigüeñal:es un sistema compuesto de multiples manivelas acopladas a sus bielas.

Leva y seguidor:es un dispositivo que al girar es capaz de accionar un elemento al que no está unido

ImágenesBiela manivela

cigüeñal

excéntricaleva

Máquinas térmicas

Son máquinas que transforman la energía térmica en energía mecánica.

Máquinas térmicas

·De combustión externa.

·De combustión interna

Combustión externa:máquina de vapor

El combustible se quema fuera del motor.1. La ebullición del agua genera vapor a gran presión.2. El vapor entra en el cilindro y mueve al pistón.3 .Al producirse el vacío el vapor es succionado por la válvula de salida.4. Cuando el pistón llega al final comienza el ciclo de nuevo.5. Al miamo tiempo que se mueve el pistón esta moviendo al sistema biela-cigüeñal transformando el movimiento del pistón de vaivén en un movimiento circular.

Combustión interna:El motor de cuatro tiempos

Es el que usan la mayoría de los coches.Para que un motor genere energía necesita el combustible y el aire.Se llama cuatro tiempos porque tiene cuatro fases bien diferenciadas.

1.Admisión 2.Comprensión 3.Explosión 4.Escape

Combustión interna:motor de dos tiempos

Al igual que el cuatro timepos tiene que admitir combustible,comprimirlo,explotar y expulsar los gases,pero lo hace solo en dos fases.

1.Comprensión-explosión:El pistón sube y comprime la mezcla.Cuando esta arrriba la bujía provoca la explosión de la mezcla.Los gases calentados se expanden y hacen descender el pistón.

2.Escape-comprensión:Cuando el piestón está abajo,salen por el escape los gases procedentes de la anterios combustión y, al mismo timepo,entra la mezcla de aire y gasolina y por último el pistón sube y comienza otra vez de nuevo.

Los motores dieselEn los motores diesel se usa un combustible llamado gasoil y no tiene bujía.La mezcla del aire y el combustible se comprime tanto que alcanza los 600ºC,y explota sin necesidad de bujía.

Motores para volar Principio de acción y reacción:Por

ejemplo cuando tiramos una bola tu haces fuerza sobre ella y a su vez ella hace fuerza sobre ti en sentido contrario.A estas fuerzas se les llama acción y reacción.Un reactor es motor que se basa en el principio de acción-reacción.·Cohete:es un reactor que lleva en un tanque combustible y en el otro el comburente.Los gases al calentarse salen a gran velocidad.Cuanto mas veloz salgan mas velocidad tendrá el cohete. mgas·vgas=mcohete·vcohete

Motores para volar

Motores de aviones:Hay dos tipos principales:·Turborreactor,turbofan y turbohélice.Tienen una turbina compresora y se utilizan fundamentalmente en los avion comerciales.·Estatorreactor y pulsorreactor.No llevan turbina y se utilizan sobre todo en aviones experimentales no comerciales.

Los aviones no utilizan gasoil porque a la altura que vuelan se congelaría.Utilizan queroseno.

TurborreactorEl aire entra aspirado por las hélices de un compresor.Enla cámra de combustión, el oxígeno del aire que esta comprimido reacciona con el queroseno.Los gases a altísimas temperatura,se expanden y salen por la parte posterior a gran velocidad, impulsando al avión hacia delante

TurbofanAl estar el ventilador(fan)dentro del tubo, se suman dos efectos:uno,el ventilador refrigera el turborreactor, y dos, el flujo del aire es mayor.El avance del avión se debe al empuje del ventilador(fan)y al de los gases que salen por la tobera final.

Turbohélice

La turbina de la parte posterior hace girar no solo al compresor ,sino a una hélice delantera exterior.Así, la prpulsión se debe a dos causas: a los gases, que salen por la parte posterior y al empuje de la hélice.

EstatorreactorConsiste en un tubo abierto por los dos extremos.El oxígeno del aire entra por la parte delantera a altas velocidades, y reacciona con el combustible.Los gases se expanden debido al enorme calor generado por la combustión iniciada por la chispa de la bujía, de esta forma salen por la parte posterior a agran velocidad,por lo que el motor es empujado hacia delante.

PulsorreactorTiene unas válvulas que permiten la entrada del aire y se cierran cuando explota la mezcla.De esta forma evitamos el retroceso del aire hacia la entrada.Así, la combustión se produce a pulsos.Esta es la razón por la que se denomina pulsorreactor.Estos motores se instalan en aviones que soportan poco peso y vuelan a abaja cota.

FiN