Tema 3:mecanismos y máquinas

● María Cardado r Mo reno

● Málaga 24 de Febrero de l 2008

● 3º de E.S.O C

SUPERMÁQUINAS.● Una máquina es un conjunto de elementos que

interactúan entre si y que es capaz de realizar un trabajo o una fuerza.Los mecanismos que constituyen las máquinas se llaman mecanismos.

Palancas.● La palanca es una máquina simple.Es una máquina

por que es capaz de multiplicar la fuerza y es simple por que esta compuesta de muy pocos elementos.

● La ley de la palanca es:– F1 *D1=F2 *D2– F=fuerza.– D=distancia.

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.

Poleas y polipastos.● Una polea es una rueda con una hendidura en la

llanta por donde se introduce una cuerda o una correa.

● Un polipasto es un conjunto de poleas combinadas de tal forma que puedo elevar un gran peso haciendo muy poca fuerza.

Polea polipasto

Torno.–Es un cilindro que consta de una manivela que lo hace girar,de forma que es capaz de levantar pesos con menos esfuerzos.–Fórmula del torno:

F * Bf=R * BrF=fuerza.R=resistencia.

Plano inclinado.● Plano inclinado.Es una rampa que sirve para elevar

cargas realizando poco esfuerzo.

● Fórmula del plano inclinado:

– F=R*A/2– R=peso.– A=altura.– B=distancia recorrida.

Cuña y tornillo.● 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.La fuerza aumenta más cuanto mayor longitud tienen las caras y menor longitud la base.

● Tornillo.Es un plano inclinado,pero enrollado sobre un cilindro.Cuando se aplica presión y se enrosca, se multiplica la fuerza aplicada.

cuña tornillo

Mecanismos de transmisión.● Transmisión por engranajes.Para que dos ruedas

engranen entre si,el tamaño de los dientes de cada una deben de ser iguales.El engranaje 2 gira el doble de velocidad que el engranaje 1 por que tiene la mitad de dientes,y además gira en sentido contrario.La rapidez con la que giran los engranajes se mide con la velocidad angular, se representa con W y se mide en rpm.

● Fórmula:– Z1*W1=Z2*W2– Z=Nº de dienes– W=rpm

Transmisión por correa.● Transmisión por correa.Es un

mecanismocompuesto 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 por que tiene la mitad de tamaño.

– Fórmula:– D1*W1=D2*W2– D=diámetro– W=velocidad angular

Transmisión por cadena,tornillo sin fin y rueda.

● Transmisión por cadena.Es un mecanismo compuesto de una cadena y de ruedas dentadas.

– Fórmula:– Z1*W1=Z2*W2.– Z=Nº de dientes.– W=velocidad angular.

● Tornillo sin fin y rueda.La rosca del tornillo engrana con los dientes del engranaje.Cada vuelta de tornillo la rueda dentada avanza un diente.El sistema no fun ciona a la inversa.

Relación de transmisión.● Es el cociente de las velocidades de los dos

elemenos que se mueven y se representa por r.– r=Wconducida/Wmotriz– La velocidad motriz es la del elemento que

acciona el mecanismo,y la conducida,a del elemento que recibe el movimiento.

Trenes de mecanismos.● Los trenes de mecanismos son la unión de varios

mecanismos simples.

● Sistema de transmisión reductor.Para unir este sistema se necesita una polea y un engranaje, que estén en el mismo eje y giren a la misma velocidad;que sean solidarios.La polea 1 mueve a la 2 y al engranaje 3.Y la 3 a la 4.

● Tren de poleas.La polea 1 mueve a la 2 y 3,que son solidarias.A su vez la polea 3 meve a la 4.De esta forma se transmite el movimiento del eje 1 al 2,y del eje 2 al 3,etc.

Tren de engranajes.● Si queremos aumentar la velocidad de un

mecanismo se utilizan varios engranajes.

● El engranaje 1 mueve al 2 y este a su vez al 3.Al ser el engranaje 1 el de mayor tamaño,su movimiento es el más lento.Por el contrario,el engranaje 3 es el más pequeño y su movimiento es más rápido.

Mecanismos de transformación.● Son los que cambian el tipo de movimiento,de lineal

a circular,o a la inversa,y de alternativo a circular,o inversa.

● Piñón cremallera y husillo-tuerca:Para transformaciones de movimiento circular en lineal o lineal a circular.

● Biela-manivela,excéntrica,cigüeñal y leva:Para transformaciones de movimento circular en alternativo.

Piñón cremallera.● Es un sistema compuesto por un engranaje,llamado

piñon,y una barra dentada.Los dientes del piñón engranan en los de la barra,de forma que un movimiento de giro del piñón produce un desplazamiento lineal en la barra.También puede funcionar a la inversa,que un movimiento lineal se transforme en un movimiento de giro.

Husillo-tuerca.● Está compuesto de un eje roscado (husillo) y una

tuerca con la misma rosca que el eje.Si se gira la tuerca,esta se desplaza linealmente sobre el husillo; y al revés,si giro el husillo,también se desplaza la tuerca.

Mecanismos de transformación de movimiento(circular-alternativo)

● Biela-manivela:Es un mecanismo compuesto de dos barras articuladas,de forma que una gira y la otra se desplaza por una guía.La barra que se gira se llama manivela ,y la otra,biela.Este sistema transforma un movimiento circular en un movimiento alternativo o de vaivén.

excéntrica,cigüeñal,leva y seguidor.● Excéntrica:Es una rueda que tiene una barra rígida

unida en un punto de su perímetro.

● El cigüeñal:Es un sistema compuesto por la unión de múltiples manivelas acopladas a sus correspondientes bielas.

● Leva y seguidor:La leva es un dispositivo que al girar es capaz de accionar un elemento al que no está unido y moverlo de forma alternativa.

Las máquinas térmicas.● Las máquinas térmicas pueden ser de dos tipos:

● De combustión externa:El combustible se quema fuera del motor,como en el caso de la máquina de vapor.

● De combustión interna:el combustible se quema dentro de la máquina,como el motor de un coche.

Combustión externa:máquina de vapor.

● La máquina de vapor de Watt se hizo muy popular gracias al tren,a los barcos de vapor y a multitud de máquinas que sustituyeron el trabajo manual.Aparecieron nuevas profesiones:mineros,mecániscos,etc.,con lo que emergió una nueva clase social,la clase obrera.

Combustión interna.● Los motores de combustión interna son más

eficientes por que el calor se produce dentro de la máquina y,por tanto,hay menos pérdidas de energía.

● El motor de 4 tiempos.De los motores de combustión interna,el más utilizado es el motor de 4 4 tiempostiempos,que es que usan la mayoría de los coches.Para que un motor genere energía necesita combustible y aire.

Las 4 fases de la combustión interna.

● Admisión.La válvula A se abre;entran el aire y el combustible en el cilindro.Baja el pistón.Al bajar el pistón,se hace el vacío y ayuda a que entre mejor la mezcla.

● Compresión.Al subir el pistón,se cierran las válvulas A y E y se comprime la mezcla.

Las 4 fases de la combustión interna.

● Explosión.Cuando la mezcla está muy comprimida,la bujía lanza una chispa que hace explotar la mezcla.Los gases muy calientes se expanden y hacen bajar el pistón.

● Escape.Se abre la válvula E y,al subir el pistón,expulsa los gases producidos en la combustión a través de dicha válvula.Los gases pasan al tubo de escape,que los envía al exterior.

El motor de 2 tiemos.● Es un motor más sencillo que se utiliza mucho en

las motos,cortadores de césped,etc.Al igual que el de 4 tiempos,tiene que admitir combustible,comprimirlo,explotar y expulsar los gases,pero lo hace en 2 fases.

● Compresión-explosión. El pistón sube y comprime la mezcla.Cuando está arriba del todo,se enciende la bujía provocando la explosión de la mezcla.Los gases calentados se expanden.

Fases del motor de 2 tiempos.● Escape-compresión.Cuando el pistón está

abajo,salen por el escape los gases procedentes de la anterior combustión y,al mismo tiempo,entra por la lumbrera A la mezcla de aire y gasolina.Por último,el pistón sube y comienza otra vez la compresión-explosión.

Los motores diésel.● En los motores diésel se usa un combustible llamado

gasoil y no tiene bujía.La mezcla del aire y el combustible se comprime tanto que alcanza los 600ºC,temperatura a la que explota la mezcla sin necesidad de la chispa de la bujía.

Motores para volar.● Cohete.Un cohete es un ractor que lleva en un

tanque el combustible y en el otro el comburente,normalmente es el oxígeno.

● Turborreactor.En estos motores,el aire entra aspirado por las hélices de un compresor.En la cámara de combustión,el oxígeno del aire que entra comprimido reacciona con el queroseno.Los gases a altísimas temperaturas se expanden y salen por la parte posterior.

Cohete y turborreactor.

Turborreactor

Cohete y turborreactor.

cohete

Motores para volar(motores de aviones).

● Turbofan.Estos motores son los que utilizan la mayoría de los aviones comerciales.La ventaja que tiene es que es muy silencioso.

● Turbopropulsor.Es muy parecido al turborreactor.La diferencia está en que la turbina de la parte posterior hace girar no solo al compresor,sino a una hélice delantera exterior.Así,la propulsión se debe a 2 causas:a los gases que salen por la parte posterioy al empuje de la hélice.

Turbofan y turbopropulsor.

Turbofan turbopropulsor

Estatorreactor.● Consiste 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 generadoen la combustión iniciada por la chispa de la bujía,de esta forma salen por la parte poserior a gran velocidad.

● Sus ventajas son:tiene poco peso,es sencillo,básicamente un tubo.Se utiliza en aviones espía que vuelan a grandes velecidades.

Pulsorreactor.● Para evitar el retroceso de aire hacia la entrada se

instalan unas válvulas y la combustión se reduce a pulsos.Esta es la razón por la que se le llama pulsorreactor.

● Estos motores se instalan en aviones que soportan poco peso y suelen volar a baja cota.

¡¡fin!!Espero que os haya gustado mucho^^