AUTOMATIZACION DE SISTEMAS PRODUCTIVOS

PALANCA. Es una máquina simple cuya función consiste en transmitir fuerza y desplazamiento.

COMPONENTES. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.

APLICACIÓN. Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.

PLANO INCLINADO

Se considera una maquinaria simple lograda a partir de un área plana capaz de lograr respecto a la base un ángulo agudo y que se usa para elevar un cuerpo a una determinada altura. Esto ayuda a que se requiera una menor fuerza para levantar el cuerpo que si se tratara de elevarlo de manera vertical.

COMPONENTES. Son dos superficies planas que forman un ángulo agudo menor de 90°

APLICACIÓN: Como rampa, como tijeras, hacha, cuña, hélice, desarmador, etc…

LA RUEDAEs una pieza mecánica circular que gira alrededor de un eje. Puede ser considerada una máquina simple, y forma parte del conjunto denominado elementos de máquinas.

Desde el punto de vista tecnológico, la rueda es un operador dependiente. Nunca puede usarse sola y siempre ha de ir acompañada de, al menos, un eje (que le guía y sirve de sustento) y de un soporte o armadura (que es el operador que controla la posición del eje y sirve de sostén a todo el conjunto).

COMPONENTES DE LA RUEDA. Rueda, eje y soporte o armadura.

APLICACIONES

Facilitar el desplazamiento de objetos reduciendo el rozamiento entre superficies (tren de rodadura, rodillo, rodamiento); como en carretillas, coches, bicicletas, patinetes, pasillos rodantes.

Obtener un movimiento rotativo en un eje a partir del movimiento del agua (rueda de palas, noria, turbina o rodete); como en contadores de agua, molinos de agua, norias de regadío, centrales hidroeléctricas, turbinas.

Transmitir un movimiento giratorio entre ejes (polea, piñón, ruedas de fricción...); como en lavadoras, neveras, bicicletas, motos, motores de automóvil, taladros, tocadiscos.

Reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa (polea de cable, polea móvil, polipasto...); como en pozos de agua, grúas, ascensores...

Transformar en giratorio otros movimientos o viceversa (excéntrica, leva, torno); como en piedras de afilar, máquinas de coser, ruedas de timón, programadores de lavadora, cabrestantes.

BIELA. Es un elemento mecánico que, sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la máquina. En un motor de combustión interna conectan el pistón al cigüeñal.

COMPONENTES: Pie de biela, Cuerpo de Biela y Cabeza de biela.

APLICACIONES: La biela se emplea en multitud de máquinas que precisan de la conversión entre movimiento giratorio continuo y lineal alternativo. Son ejemplos claros: trenes con máquina de vapor, motores de combustión interna (empleados en automóviles, motos o barcos); máquinas movidas mediante el pie (máquinas de coser, ruecas, piedras de afilar), bombas de agua.

MANIVELA. Es una barra que puede girar y que está unida a un eje. Cuando se gira la manivela, el eje gira también. La manivela es, por tanto, un operador que sirve para hacer girar un eje con menos esfuerzo. Se puede encontrar manivelas en máquinas como los coches antiguos, las pequeñas hormigoneras de obra, los tornos manuales, algunos juguetes, entre otros.

COMPONENTES: Manivela, Biela, Cruceta, Patin

CIGUEÑAL. Es un eje acodado, con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela-manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en circular uniforme y viceversa.

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COMPONENTES: Eje, muñequilla y brazo.

APLICACIONES: Motores automotrices, prensas troqueladoras mecánicas, bombas de piston, compresores, generadores, soldadoras diésel, etc.

CREMALLERA. El mecanismo piñón-cremallera tiene por finalidad la transformación de un movimiento de rotación o circular (piñón) en un movimiento rectilíneo (cremallera) o viceversa. Este mecanismo como su mismo nombre indica está formado por dos elementos componentes que son el piñón y la cremallera.

El piñón es una rueda dentada normalmente con forma cilíndrica que describe un movimiento de rotación alrededor de su eje.

La cremallera es una pieza dentada que describe un movimiento rectilíneo en uno u otro sentido según la rotación del piñón.

El mecanismo piñón-cremallera funciona como un engranaje simple, esto significa que tanto la cremallera como el piñón han de tener el mismo paso circular y, en consecuencia, el mismo módulo.

COMPONENTES: Piñón y Cremallera

APLICACIONES: Dirección de automóvil, taladros de banco, radiales, tornos, fresadoras, etc..

CUÑA. Es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal con forma de prisma triangular. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o círculo.

El funcionamiento de las cuñas responden, al mismo principio del plano inclinado. Al moverse en la dirección de su extremo afilado, la cuña genera grandes fuerzas en sentido perpendicular a la dirección del movimiento.

Ejemplos muy claros de cuña son: hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede actuar como una cuña.

EMBOLO. Es una barra cuyos movimientos se encuentran limitados a una sola dirección como consecuencia del empleo de guías. Solamente está sometido a esfuerzos de tracción y compresión.

El émbolo también se emplea en multitud de mecanismos que trabajan con fluidos a presión.

COMPONENTES: Piston y Guia

APLICACIONES: Mayormente se utilizan para la fabricación de pistones hidraúlicos, neumáticos, en sistemas de frenado automotriz o cualesquiera otra que contenga un piston.

EXCENTRICO. Desde el punto de vista técnico la excéntrica es, básicamente, un disco (rueda) dotado de dos ejes: Eje de giro y el excéntrico. Por tanto, se distinguen

en ella tres partes claramente diferenciadas:

El disco, sobre el que se sitúan los dos ejes. El eje de giro, que está situado en el punto central del

disco (o rueda ) y es el que guía su movimiento giratorio . El eje excéntrico, que está situado paralelo al anterior pero

a una cierta distancia (Radio) del mismo.

APLICACIONES:

1. Imprimir un movimiento giratorio a un objeto. Esto se consigue simplemente con una excéntrica en la que el eje excéntrico hace de agarradera (molinos de mano, sistemas de rehabilitación de

los brazos, manivelas...) y se le hace girar sobre su eje central.

2. Imprimir un movimiento giratorio a un eje empleando las manos o los píes. En ambos casos se recurre más a la manivela que a la excéntrica. Pero una aplicación que no ha renunciado a la excéntrica es la conversión en giratorio del movimiento alternativo producido por un pie (máquinas de coser antiguas). Esto se consigue con el sistema excéntrica-palanca-biela.

3. Transformar un movimiento giratorio en lineal alternativo (sistema excéntrica-biela) Con la ayuda de una biela, transformar en lineal alternativo el movimiento giratorio de un eje (la conversión también puede hacerse a la inversa). Si se añade un émbolo se obtiene un movimiento lineal alternativo perfecto.

HUSILLO. Es un tipo de tornillo largo y de gran diámetro, utilizado para accionar los elementos de apriete tales como prensas o mordazas, así como para producir el desplazamiento lineal de los diferentes carros de fresadoras y tornos, o en compuertas hidráulicas. Puede ser de metal, metálico (el material más utilizado es acero templado), de madera o PVC. En ocasiones se le menciona como tornillo sin fin.

LEVA. Es un elemento mecánico que está sujeto a un eje por un punto que no es su centro geométrico, sino un alzado de centro. La leva es un elemento mecánico que permite la transformación de un movimiento circular a un movimiento rectilíneo mediante el contacto directo a un seguidor. En la mayoría de los casos es de forma ovoide. El giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte con una pieza conocida como seguidor. Existen dos tipos de seguidores: de traslación y de rotación.

COMPONENTES:

Para su correcto funcionamiento, este mecanismo necesita, al menos: árbol, soporte, leva y seguidor de leva (palpador) acompañado de un sistema de recuperación (muelle, resorte...).

El árbol es el eje de giro de la leva y el encargado de transmitirle su movimiento giratorio.

El soporte es el encargado de mantener unido todo el conjunto y, normalmente guíar el movimiento del seguidor.

La leva es siempre la que recibe el movimiento giratorio a través del eje o del árbol en el que está montada. Su perfil hace que el seguidor ejecute un ciclo de movimientos muy preciso.

El seguidor (palpador) apoya directamente sobre el perfil de la leva y se mueve a medida que ella gira. Para conseguir que el seguidor esté permanentemente en contacto con la leva es necesario dotarlo de un sistema de recuperación (normalmente un muelle o un resorte)

La leva va solidaria con un eje (árbol) que le transmite el movimiento giratorio; en muchas aplicaciones se recurre a montar varias levas sobre un mismo eje o árbol (árbol de levas), lo que permite la sincronización del movimiento de varios seguidores a la vez.

Seguidor de leva

Según el tipo de movimiento que queramos obtener a la salida, se puede recurrir a dos tipos de seguidores: émbolo y palanca

APLICACIONES: Este mecanismo se emplea en: motores de automóviles (para la apertura y cierre de las válvulas), programadores de lavadoras (para la apertura y cierre de los circuitos que gobiernan su funcionamiento), carretes de pesca (mecanismo de avance-retroceso del carrete), cortapelos, depiladoras, cerraduras.

POLEA

Mecanismo para mover o levantar cosas pesadas que consiste en una rueda suspendida, que gira alrededor de un eje, con un canal o garganta en su borde por donde se hace pasar una cuerda o cadena

La polea móvil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro (extremo móvil) conectado a un mecanismo de tracción.

Estas poleas disponen de un sistema armadura-eje que les permite permanecer unidas a la carga y arrastrarla en su movimiento (al tirar de la cuerda la polea se mueve arrastrando la carga).

COMPONENTES: Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas.

En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.

El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan.

El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chavetero que facilita la unión de la polea con el eje o árbol (para que ambos giren solidarios).

La garganta (o canal) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semi-circular, triangular) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal.

APLICACIONES: La polea se emplea principalmente para transmitir movimientos o para elevar cargas. La forma que adoptan las acanaladuras de las ruedas cambia en función del tipo de objeto que vaya a pasar por ellas. Por este motivo, pueden ser de sección semicircular, para el paso de los cables o las cuerdas; trapezoidal, en el caso de correas con esta forma; y alveolada, para el paso de cadenas. Como ejemplo, en el precursor del ascensor, las cuerdas de elevación pasaban a través de una polea. Algunos ascensores hidráulicos aplican un sistema de cuerdas y poleas. La cabina de algunos de ellos cuelga de unos cables que pasan por unas poleas colocadas.

RAMPA

La rampa es una superficie plana que forma un ángulo agudo con la horizontal.

La rampa viene definida por su inclinación, que puede expresarse por el ángulo que forma con la horizontal o en porcentaje (relación entre la altura alcanzada respecto a lo que avanza horizontalmente, multiplicado por 100). Este último es el que se emplea usualmente para indicar la inclinación de las carreteras.

La rampa es un plano inclinado cuya utilidad se centra en dos aspectos: reducir el esfuerzo necesario para elevar un peso y dirigir el descenso de objetos o líquidos.

Reducción del esfuerzo. La rampa permite elevar objetos pesados de forma más sencilla que haciéndolo verticalmente. El recorrido es mayor (pues el tablero de la rampa siempre es más largo que la altura a salvar), pero el esfuerzo es menor.

COMPONENTES: Consta de 2 superficies planas que forman un angulo agudo menos de 90°.

APLICACIONES: Podemos encontrar rampas con esta utilidad en carreteras, vías de tren, rampas para acceso a garajes, escaleras, acceso de minusválidos, puertos pesqueros, piscinas...

RODILLO

El rodillo es simplemente un cilindro (o un tubo) mucho más largo de grueso.

En la actualidad también se le da el nombre de rodillo a ruedas cuya longitud es muy grande respecto a su diámetro y que manteniéndose fijas en el espacio (gracias a que también disponen de un eje de giro) permiten el desplazamiento de objetos sobre ellas.

Permite suprimir (más bien minimizar) la fricción que existe entre un objeto y la superficie sobre la que se mueve, al convertir el desplazamiento por deslizamiento en desplazamiento por rodadura.

La principal diferencia entre el rodillo y la rueda es que esta se desplaza con el objeto que se mueve (va unida a él gracias al eje y el soporte), mientras que el rodillo no (permanece fijo en el espacio o se traslada a diferente velocidad que el objeto).

APLICACIONES: Cojinetes, Pisos rodantes, conformado de materiales.

ENGRANES

Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y la menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante el contacto de ruedas dentadas.

SINFÍN

El tornillo sinfin es un mecanismo de transmisión circular compuesto por dos elementos: el tornillo (sinfín), que actúa como elemento de entrada (o motriz) y la rueda dentada, que actúa como elemento de salida (o conducido) y que algunos autores llaman corona. La rosca del tornillo engrana con los dientes de la rueda de modo que los ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí.

El funcionamiento es muy simple: por cada vuelta del tornillo, el engranaje gira un solo diente o lo que es lo mismo, para que la rueda dé una vuelta completa, es necesario que el tornillo gire tantas veces como dientes tiene el engranaje. Se puede deducir de todo ello que el sistema posee una relación de transmisión muy baja, o lo que es lo mismo, es un excelente reductor de velocidad y, por lo tanto, posee elevada ganancia mecánica. Además de esto, posee otra gran ventaja, y es el reducido espacio que ocupa.

TIRAFONDO

El tirafondo es un tornillo afilado dotado de una cabeza diseñada para imprimirle un giro con la ayuda de un útil (llave fija, destornillador, llave Allen...).

El diseño de la rosca se hace en función del tipo de material en el que ha de penetrar. Se fabrican tirafondos con roscas especiales para chapas metálicas (aluminio, latón, acero...), maderas (naturales, aglomerados, contrachapados, DM...), plásticos, materiales cerámicos, tacos...

Existen multitud de modelos de tirafondos que se diferencian, principalmente, por el tipo de cabeza, el útil necesario para imprimirle el giro y el tipo de rosca; a ello hemos de añadir los aspectos dimensionales: longitud y grosor.

APLICACIONES: Su utilidad principal se centra en la unión desmontable de objetos en las que el propio objeto es el que hace de tuerca. Los materiales que puede unir son muy diversos: plásticos, maderas, metales... Se emplean mucho en automóviles, estanterías, juguetes, ordenadores.

TORNILLO.

Se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico cilíndrico con una cabeza, generalmente metálico, aunque pueden ser de plástico, utilizado en la fijación temporal de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.

El tornillo deriva directamente de la máquina simple conocida como plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado.

Los tornillos permiten que las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo requiera.

Los tornillos los definen las siguientes características:

Diámetro exterior de la caña: en el sistema métrico se expresa en mm y en el sistema inglés en fracciones de pulgada.

Tipo de rosca: métrica, Whitworth, trapecial, redonda, en diente de sierra, eléctrica, etc. Las roscas pueden ser exteriores o machos (tornillos) o bien interiores o hembras

(tuercas), debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse.

Paso de la rosca: distancia que hay entre dos crestas sucesivas. En el sistema métrico se expresa en mm y en el sistema inglés por el número de hilos que hay en una pulgada.

Sentido de la hélice de la rosca: a derechas o a izquierdas. La mayoría de la tornillería tiene rosca a derechas, pero para aplicaciones especiales, como en ejes de máquinas, contratuercas, etc. tienen alguna vez rosca a izquierdas. Los tornillos de las ruedas de los vehículos industriales tienen roscas de diferente sentido en los tornillos de las ruedas de la derecha (a derechas) que en los de la izquierda (a izquierdas). Esto se debe a que de esta forma los tornillos tienden a apretarse cuando las ruedas giran en el sentido de la marcha. Asimismo, la combinación de roscas a derechas y a izquierdas es utilizada en tensores roscados. El tipo de rosca, métrica o Whitworth, aparte de ser debida al país de origen, tiene distintas características físicas: la rosca inglesa o Whitworth tiene un paso más reducido, por lo cual la rosca métrica tiene una mayor tendencia a aflojarse sola por el movimiento de las piezas. Para evitar este problema se optó por diversas soluciones, como crear variantes de rosca métrica de paso más reducido o usar tuercas y arandelas especiales que impiden más eficazmente que las piezas en movimiento se aflojen solas.

Material constituyente y resistencia mecánica que tienen: salvo excepciones la mayor parte de tornillos son de acero en diferentes grados de aleación y con diferente resistencia mecánica. Para madera se utilizan mucho los tornillos de latón.

Tipo de cabeza: en estrella o Phillips, Bristol, de pala y algunos otros especiales.