Actividades
1. Enumere los tipos de fuerza puede accionar una máquina
Por órgano se conoce tanto a componentes y piezas individuales (tornillo, biela, rueda…) como a un conjunto de estos (palanca, polipasto…), puesto que lo que caracteriza a los órganos es su capacidad de llevar a cabo una tarea dentro del conjunto de procesos que tienen lugar en una máquina. De esta forma, un tornillo puede ser un órgano si fija dos componentes que forman parte de un mecanismo de transmisión.
Así, atendiendo a criterios funcionales, los órganos se pueden clasificar como:
1 Órganos para la sustentación de máquinas (bancadas, bastidores, bases...).
2 Órganos para la transmisión de movimiento (bielas, manivelas, ruedas, poleas...)
3 Órganos móviles (carros, mesas).
4 Órganos empleados en el accionamiento de máquinas (motores).
5 Órganos para el control de máquinas (ya sean mecánicos, eléctricos, electrónicos, neumáticos o hidráulicos).
6 Órganos auxiliares (sistemas de refrigeración, sistemas de engrase…).
Aunque los órganos también se pueden clasificar bajo otros criterios, como pueden ser:
1 Por su movilidad. Se distingue entre:
1 Fijos: bancadas, mesas…
2 Móviles: poleas, palancas...
1 Por el grado de especialización. Existen dos categorías:
1 Generales: los que pueden encontrarse en un gran número de máquinas de diferentes tipos.
2 Especiales: aquellos que se emplean para otorgar a la máquina una función u operación específica.
1 La estrategia que emplean para la transmisión del movimiento:
1 Flexibles: cadenas, correas…
2 Directos: engranajes, ruedas de fricción…
3 Rígidos: excéntrica, levas, bielas, manivelas…
1 Su funcionalidad en la transmisión de movimiento:
1 Activos: aquellos que se emplean en la transmisión de un movimiento: ejes, poleas, árboles...
2 Pasivos: los que apoyan, sostienen, fijan o unen diferentes elementos o mecanismos como tornillos, chavetas, soportes, etc.
La mayor parte de los órganos mecánicos empleados en la transmisión de movimiento (que son en los que se centra este apartado) surgen del desarrollo de máquinas simples o de la combinación de estas. Por lo que, a continuación, se presenta una tabla que asocia los diferentes órganos mecánicos con las máquinas simples de las que provienen.
| ÓRGANO | MÁQUINA SIMPLE ORIGINAL | ||
|---|---|---|---|
| Palanca | Plano inclinado | Rueda | |
| Palanca | * | ||
| Rueda | * | ||
| Rueda dentada | * | * | * |
| Polea | * | ||
| Rodillo | * | ||
| Leva | * | * | |
| Excéntrica | * | * | |
| Manivela | * | * | |
| Cigüeñal | * | * | |
| Cremallera | * | * | |
| Sin fin | * | * | |
| Tornillo | * | * | |
| Tuerca | * |
Relación existente entre los órganos más frecuentes y la palanca, el plano inclinado y la rueda (máquinas simples)
Seguidamente, se describirán aquellos que aparecen con más frecuencia en las máquinas empleadas en la transformación de polímeros, algunos de los cuales no aparecen en la tabla anterior.
La palanca es uno de los órganos más antiguos y en su funcionamiento se han basado muchos otros órganos posteriores. Consiste en una barra rígida apoyada en un punto (punto de apoyo o fulcro) sobre el que oscila. Los conceptos en torno a los que gira el funcionamiento de la palanca (ley de la palanca) son:
1 Resistencia (R): fuerza a vencer.
2 Potencia (P): fuerza a aplicar para equilibrar a la resistencia.
3 Brazo de potencia (BP): distancia entre el fulcro y el punto donde se aplica la potencia.
4 Brazo de resistencia (BR): distancia entre el fulcro y el punto donde se aplica la resistencia.
La ley de la palanca se expresa: “la potencia por su brazo es igual a la resistencia por el suyo”, o matemáticamente:
Esta expresión, en apariencia tan abstracta, tiene un sentido práctico en la vida cotidiana. Por ejemplo: es necesario aplicar una fuerza mayor para hacer girar una puerta si la fuerza se aplica cerca del eje de giro en lugar de si se aplica cerca de la zona en la que está el pomo; es decir, la resistencia de la puerta a ser girada es mayor cuanto menor es el brazo de potencia (menor es la distancia entre el punto de giro y el punto donde se aplica la fuerza).
Aplicación práctica
Una máquina diseñada para dar forma a un polímero aplicando una fuerza de 2 kN sobre el mismo, siguiendo el principio de la palanca, presenta unas dimensiones de 5 m de longitud total, existiendo una distancia de 1 m desde el punto donde se conforma el polímero al fulcro y de 4 m desde el fulcro al punto donde se aplica la fuerza. ¿Qué fuerza será necesaria aplicar?
SOLUCIÓN
1 Resistencia (R) = 2 kN
2 Brazo de potencia (BP) = 4 m
3 Brazo de resistencia (BR) = 1 m
4 Potencia (P) = ?
En función del punto, dirección y sentido donde se apliquen resistencia y potencia y la posición del fulcro, se distinguen tres estándares de palanca, que se muestran en la siguiente imagen.
El uso de la palanca está destinado a la transmisión de un movimiento o de una fuerza, aunque en los casos en los que sea necesario invertir el sentido de la fuerza o el movimiento habrá de recurrirse a una palanca de primer grado.
Actividades
2. Reflexione sobre ejemplos de la vida cotidiana de cada uno de los tipos de palancas representados en la anterior imagen.
Una rueda es un disco en cuyo centro se ha practicado un orificio en el que se aloja un eje que provoca el movimiento de la misma. En una rueda, es el perímetro el que realmente realiza el trabajo útil, por lo que suele tener formas determinadas (acanalado, dentado…) o recibir tratamientos especiales (pinturas, gomas, lubricantes,…). Pero para que una rueda pueda operar necesita estar acompañada, al menos, de un sistema de soporte y de un eje.