ELEMENTOS AUXILIARES

La mayoría de las máquinas que se utilizan para la realización de toda clase de trabajos están compuestas no sólo por los mecanismos que forman los elementos de las máquinas, sino también por otros elementos auxiliares sin los cuales la máquina carecería por completo de utilidad.El estudio de estos elementos auxiliares, de los que pueden servir como ejemplo los encargados de frenar o estabilizar los movimientos de una máquina, así como la descripción de sus características, es el objetivo de este apartado.

Los elementos auxiliares que vamos a estudiar serán los siguientes.

- Trinquete.- Embrague- Rueda libre- Cigüeñal

1. Trinquete.

Todos los mecanismos ya estudiados, que transforman un movimiento de rotación continua en otro también continuo y permiten el giro en los dos sentidos, en ocasiones no resultan de utilidad. Para conseguir que el giro tenga lugar solamente en un sentido se utiliza el trinquete, que consta básicamente de una rueda provista de una serie de salientes den los que va encajando una pieza que permite el paso de dichos salientes en un solo sentido.

Los trinquetes pueden ser:- Fijos: si impiden siempre el giro en un sentido determinado.- Reversibles: si pueden impedir el giro en un sentido o en

otro, según interese en cada momento.

Los trinquetes se utilizan en muchos mecanismos como, porejemplo, en un carrete de pesca para que cuando haya picado un pez el sedal se pueda ir recogiendo y no soltando; o en un torno, para evitar que la cuerda se desenrolle. La utilización de este tipo de trinquete queda limitada a velocidades medias y bajas, pues a velocidades elevadas es preciso un resorte de recuperación de fuerza considerable que disminuye el rendimiento del mecanismo.

Trinquete de “cric” Trinquete reversible

Cuando se trabaja con velocidades elevadas se emplean los llamados trinquetes de fricción, en los que el gatillo es sustituido por una bola o cilindro alojado en un cubículo excéntrico respecto al eja de giro del árbol, de forma que cuando se invierte el sentido de giro, el elemento obturador es presionado entre su alojamiento y el árbol, deteniendo el giro.

2. Embrague

En todos los mecanismos que hemos considerado hasta ahora, la potencia o el par del eje de entrada, una vez restadas las pérdidas debidas al rozamiento, se transmite íntegramente al eje de salida. Pero en muchas ocasiones es preciso desconectar el eje motriz del resistente –por ejemplo, para cambiar la relación de transmisión en una caja de cambios-, y volver luego a conectarlo. Para realizar esta misión, se incorpora al mecanismo un elemento denominado embrague.

Cuando no se transmite potencia desde el eje motriz al resistente se dice que el embrague está desembragado; y cuando la transmisión de potencia es máxima, que está embragado.

Si para conectar los ejes motriz y resistente tienen que estar ambos en reposo, el embrague es de accionamiento estático; en cambio, si la conexión se puede realizar estando los ejes en reposo o en movimiento, el embrague es de accionamiento dinámico.

Los embragues de accionamiento estático se basan en el enclavamiento de piezas del eje motriz en el eje resistente. La desconexión-conexión de los ejes se debe realizar cuando los dos estén en reposo; de no ser así, las piezas de enclavamiento se romperían.

Por el contrario, en los embragues de accionamiento dinámico la potencia o el par que se comunica desde el eje motriz al resistente se puede variar de forma continua. Estos embragues pueden ser de muy distintos tipos: hidráulicos, neumáticos… pero los más comunes son los de fricción.

El embrague de fricción consta básicamente de dos discos: uno acoplado al eje motriz y otro al eje resistente. La transmisión de potencia se realiza mediante fricción entre dos discos. Cuando no se transmite potencia al eje resistente, los dos discos están separados- el embrague está desembragado-, y cuando la transmisión de potencia es máxima los discos están en contacto- está embragado. Los sistemas de accionamiento del embrague pueden ser eléctricos o neumáticos.

3. Rueda libre.

En todos los mecanismos estudiados que transforman movimientos de rotación continua, el eslabón seguidor está permanentemente acoplado al impulsor. Así, dada una velocidad de giro de entrada, la salida viene delimitada por la relación de transmisión. Pero podría darse el caso de que el eslabón seguidor se acelerara y tuviese una velocidad mayor de la que le corresponde por transmisión. Este caso parece chocante pero es muy común, por ejemplo, cuando se baja una cuesta con la bicicleta, la velocidad que ésta adquiere es mayor que la que le da los pedales.

Para solucionar este problema, se incorpora a los mecanismos un sistema que desacopla el eslabón de salida del de entrada cuando la velocidad del eslabón seguidor es mayor que la que le corresponde por transmisión. De esta forma se asegura que el eslabón motriz mueva siempre al resistente, impidiendo situaciones en las que el eslabón resistente pudiese mover al motriz.

Como se puede apreciar en el esquema, el mecanismo de la rueda libre dispone de unas bolas de rodillos (P) en el eje motriz que, al ser empujados por un muelle, enganchan en el eje resistente arrastrándolo; pero si es el eje resistente el que gira con mayor velocidad, los rodillos de enganche se recogen y hacen que el eje resistente gire desligado del motriz.

4. Cigüeñal.

El cigüeñal es un elemento que, junto a la biela, transforma el movimiento circular en alternativo o viceversa. Consiste en un árbol acodado (a) con unos muñones (m) y unas muñequillas (n) donde se colocan las bielas. Sobre cada una de las muñequillas se inserta la cabeza de una de las bielas por medio de una pieza llamada sombrerete. En este caso, la biela actúa como elemento motriz y el cigüeñal como elemento conducido. El otro extremo de la biela, denominado pie de biela, está unido al llamado émbolo, que realiza un movimiento alternativo. El émbolo y el pie de la biela están unidos por una pieza denominada bulón.

SISTEMAS DE FRENADOEn muchos casos resulta necesario poder detener el giro de

un eje de forma rápida, sin esperar a que se acabe parando por inercia. Para lograr este propósito se dota a las máquinas de un sistema de frenado, que puede ser mecánico, hidráulico, neumático o eléctrico.

1. MecánicoLos sistemas de frenado mecánico se basan en la fuerza de

fricción existente entre dos superficies en contacto. Transforman la energía cinética de rotación existente en el eje que se pretende detener en energía calorífica que se disipa al ambiente.Existen dos tipos de frenos mecánicos: de tambor y de disco.

A) Frenos de tambor: constan de una pieza denominada tambor, que gira solidariamente con el eje de rotación; y de otra pieza fija al bastidor, llamada zapata, que cuando se acciona el freno se acerca al tambor haciendo que, por rozamiento, la velocidad de giro del eje disminuya.

La zapata puede hacer contacto por el interior o por el exterior del tambor, dando lugar así a frenos de zapata interior o exterior, respectivamente.

B) Frenos de disco: constan de un disco que gira solidariamente con el eje, y de una pieza, llamada pastilla, situada en una determinada zona del disco; de este modo, cuando se acciona el freno la pastilla aprisiona al disco y el rozamiento entre ambas superficies hace que la velocidad del eje de giro disminuya.

Los frenos de disco son los que se utilizan habitualmente en los automóviles, pues su eficiencia de frenado es mayor que los de tambor.

Para aumentar el rozamiento, las zapatas y las pastillas de freno suelen tener en la zona de contacto con el disco o tambor una película de amianto que se conoce con el nombre de ferodo. Como con el rozamiento hace calentarse el ferodo, necesitan de un sistema de refrigeración.

El accionamiento del sistema de frenado, tanto en los frenos de disco como en los de tambor, se realiza habitualmente mediante un circuito hidráulico, aunque también se puede llevar a cabo mecánicamente por medio de palancas y varillas o mediante un sistema neumático o eléctrico.

2. hidráulico.

El freno hidráulico esta constituido por un cuerpo de bomba principal que lleva el pistón unido al pedal de freno. Su cilindro de mando esta sumergido en un líquido especial (a base de aceite o de alcohol y aceite o de glicerina), que contiene un depósito al efecto. Del cilindro sale una tubería que se ramifica a cada una de las ruedas.

En los platos del freno de cada rueda hay unos cuerpos de bomba de embolo doble, unidos a cada uno de los extremos libres de las zapatas.

Las partes más importantes son pues: depósito de liquido, bomba de émbolos y cilindro de mando.

Su funcionamiento consiste en que al accionar el pedal del freno, él embolo de la bomba principal comprime él liquido y la presión ejercida se transmite al existente en las conducciones y por él, a los cilindros de los frenos separando sus émbolos que, al ir unidos a las zapatas, producen su separación ejerciéndose fuerza sobre el tambor del freno.

Al dejar de pisar el pedal del freno cesa la presión del líquido y zapatas, recuperándose la situación inicial.

3. Neumático.

El freno neumático es un tipo de freno cuyo accionamiento se realiza mediante aire comprimido. Se utiliza principalmente en trenes, camiones, autobuses y maquinaria pesada.

Utiliza pistones que son alimentados con depósitos de aire comprimido mediante un compresor, cuyo control se realiza mediante válvulas. Estos pistones actúan como prensas neumáticas contra los tambores o discos de freno.

4. Freno eléctrico.Un freno eléctrico es un dispositivo que permite decelerar o detener el vehículo mediante accionamiento eléctrico. El más utilizado es el freno eléctrico “ralentizador” que se emplea en los camiones y vehículos pesados para el descenso de pendientes largas sin fatigar los frenos principales del vehículo.

Su funcionamiento está basado en el principio de la creación de corrientes que nacen en una masa metálica cuando esta se sitúa en un campo magnético variable. Estas corrientes en forma de torbellino se denominan parásitas o corrientes de Foucault.

En su construcción, se emplean unas bobinas cuyas polaridades están alternadas que se instalan en el estátor, que esta situado entre dos discos solidarios con el eje de la transmisión del vehículo, Estas bobinas cuando se cierra su circuito eléctrico, crean un campo magnético fijo, y es el movimiento de los rotores, lo que produce la variación de velocidad, ya que a mayor velocidad de giro, mayor es la fuerza de frenado generada por el campo electromagnético que atraviesa los discos rotores. La energía cinética del vehículo se disipa en forma de calor a través de unas aletas de refrigeración de las que están provistos los discos del rotor.