Máquinas
MECANISMOS TRANSMISORES DE MOVIMIENTOS
Son los elementos de un mecanismo encargados de transmitir movimiento desde el eje o punto
de salida hasta el movimiento motriz
Árboles
Tienen la misma forma que lo ejes, pero a diferencia de estos, los árboles transmiten energía y
y potencia y están sometidos a torsión. En definitiva, los ejes han sido creados para soportar
las piezas, en cambio los árboles transmiten movimiento.
Cuando es necesario transmitir movimiento entre dos puntos muy distanciados entre si, se usa
un árbol largo, o se acoplan entre ellos. Según las condiciones de transmisión, usan dos tipos
de acoplamientos:


Acoplamiento rígido: Los árboles se encuentran en el mismo eje geométrico y giran en
el mismo sentido, en este caso se usan bridas para su acoplamiento.
Acoplamiento móvil: Permite una cierta inclinación entre los árboles de transmisión, es
decir, los ejes geométricos pueden no estar alineados, en este caso se usan Juntas
para su acoplamiento.
Poleas y correas
Se denomina Polea a la rueda que se utiliza en las transmisiones de este tipo por medio de
correas, y correas la cinta que transmite el movimiento entre las poleas.
Una transmisión de este tipo consta siempre de , al menos, dos poleas y una correa y para
que el rendimiento sea óptimo, las correas deben estar bien tensadas.
Engranajes
Se emplean para transmitir grandes esfuerzos o cuando se desea que la relación de
transmisión sea constante. Son similares a las ruedas , pero en sus bordes se han tallado unos
dientes que encajan entre si. La rueda mas pequeña se le llama piñón, y es la que transmite el
movimiento, y la rueda transmisora se le llama simplemente rueda.
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Máquinas
Cadenas
Es un conjunto de engranajes , que engranan entre si, sujetas a árboles , y que tienen la
finalidad de variar la velocidad del ultimo eje.
MECANIMOS TRANSFORMADORES DE MOVIMIENTO
Son los mecanismos encargados de transformar el sentido del movimiento según lo requiera la
maquina.
Piñón-Cremallera
Se trata de un engranaje normal de movimiento circular ( piñón ) que se engrana con otro de
radio infinito y movimiento rectilíneo ( cremallera ).
El funcionamiento de este mecanismo es reversible, ósea dependiendo de cuala sea la larueda
conductora y de que este fijas o no, tendremos:



El piñón gira y la cremallera esta fija: el piñón se desplaza.
La cremallera se desplaza mientras que el piñón esta fijo: el piñón gira.
El piñón gira sin desplazarse y la cremallera se desplaza: es el más común de los tres,
se usan para puertas de garajes o dirección de vehiculos.
Leva y excéntrica
Son elementos que transforman el movimiento circular de un eje en un movimiento circular o
alternativo rectilíneo.
Excéntrica: Formada por una rueda cuyo eje no coincide con el centro geométrico. La
diferencia entre este eje y el centro de la rueda se denomina excentricidad. La excéntrica
produce un movimiento continuo leve a una pieza denominada seguidor.
La leva es una pieza de metal o plástico unida a un eje, que cuando se mueve produce
movimiento a una varilla o seguidor.
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Máquinas
Biela-Manivela-émbolo
Permite transformar movimiento circular a lineal o viceversa. Es decir, si la manivela gira y la
biela transmite este movimiento circular al émbolo, que hace que se desplace hacia delante y
atrás ( movimiento rectilíneo ). Pero también se puede mover la manivela a través del
movimiento rectilíneo del émbolo. Entonces tenemos dos formas en las que funciona este
mecanismo:


Transformación del movimiento circular en lineal: La manivela es la rueda conductora y
y la biela transmite este movimiento circular al embolo, y este lo convierte en rectilíneo
al desplazarse hacia delante y atrás.
Transformación del movimiento lineal en circular: Se usa habitualmente en los motores
de combustión interna. Al producirse una explosión en el cilindro, el pistón se desplaza
y provoca el giro a la manivela. Los otros 3 los producen los otros pistones, colocados
correspondientemente en el cigüeñal.
MOTORES TÉRMICOS
Un motor térmico, es un motor que tiene como objetivo transformar la energía térmica
producida, normalmente producida por una combustión, en energía mecánica que produzca
trabajo. Trabaja entre dos focos de calor, uno caliente del cual extraemos calor, y otro foco frío,
el cual recibe una cantidad de calor. La diferencia entre estos dos focos será el trabajo
realizado. Según como se realiza la combustión, los motores térmicos se clasifican en:


Motores de combustión externa: Son aquellos donde el calor desprendido al
quemarse el combustible es transmitido a un fluido intermedio, el cual produce la
energía mecánica a través de un máquina alternativa ( pistón ) o rotativa ( turbina).
Motores de combustión interna: En este tipo de motores la combustión se realiza
dentro de una cámara propia del motor, y son los propios gases, al expandirse,
producen trabajo los mecanismos del motor.
Ventajas e inconvenientes.
Los motores de combustión interno son más ligeros y de menores dimensiones, pero tienen el
inconveniente de que todavía no han logrado quemar combustibles baratos.
Los motores de combustión externa tienen el inconveniente de que no pueden utilizar fluidos de
mas de 600º puesto que dañarían las paredes del motor al ser transportadas, cosa que no
ocurre en los motores de combustión interno donde la combustión se realiza en el cilindro y no
tiene contacto con las paredes.
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Máquinas
Motores de combustión externa rotativos.
La máquina de vapor
Las máquinas de vapor ha sido la 1º motor de combustión externa que se uso, y fue
determinante en la revolución industrial. Una máquina de vapor consiste en un cilindro que
contiene en su interior un embolo o pistón, que separa el cilindro en dos partes y que se mueve
gracias a la presión del vapor que llega de la caldera, transformando el movimiento lineal , en
un movimiento rotario por un sistema de biela-manivela. Por encima del cilindro se desplaza un
distribuidor , que al igual que el pistón, también esta unido a la manivela o volante, aunque la
dirección es opuesta a la del embolo, de esta forma , cuando la zona izquierda esta
comunicada con la caldera, la zona derecha lo esta con el condensador.
Funcionamiento
El agua que proviene de la bomba, entra en la caldera, allí se mezcla con la combustión
elevando su temperatura hasta la ebullición , obteniendo “vapor saturado” El vapor sigue
aumentando su temperatura en el súper calentador con lo que se consigue un vapor
sobrecalentado, una vez llegados a este punto, el vapor sobrecalentado entra en el cilindro ,
que es el elemento que transforma la energía térmica que posee el vapor en energía mecánica.
Cuando el vapor ha perdido su energía, pasa al condensador donde baja de temperatura para
luego introducirla en la bomba para nuevo uso, en caso de que el circuito no sea cerrado, el
vapor pasa a la atmósfera , y se suprime el condensador, por lo cual se necesitara un gran
depósito de agua.
Turbinas de vapor
A diferencia de la máquina de vapor, aquí el vapor se expansiona en una turbina. El vapor
pasa a través de unas toberas, en el cual el vapor pierde presión y gana velocidad, a la vez que
se orienta el flujo para que impacte con la turbina. La turbina esta compuesto por un eje que
tiene insertados unos alabes que absorben la energía de la corriente produciendo rotación.
Una importante aplicación de las turbinas de vapor, es en industrias que necesitan vapor para
la fabricación y electricidad para el funcionamiento de los equipos , como las industrias que
producen papel o fabrican alimentos.
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Máquinas
Motores de combustión interna
Motor rotativo: Turbina de gas
Los principales elementos de la turbina son:



Compresor: Se suele emplear compresores de tipo axial o radial. El aire se comprime
hasta convertirla de energía cinética a energía de presión.
Cámara de combustión: El aire comprimido se mezcla con combustible en polvo que
se inyecta mediante inyectores. El diseño de la cámara impide que todo el aire se use
la combustión, y se mezcle se caliente con el gas, para luego lanzarla a los alabes de
las turbinas y convertir la energía de presión en energía cinética.
Turbina: El gas es lanzada con energía cinética contra los alabes del rotor, y pasa a
ser de energía cinética a energía mecánica, que se aprovecha para mover el
compresor.
Motor alternativo: Ciclo de cuatro tiempos
Este tipo de motor esta compuesto por un cilindro con un pistón enganchado a un cigüeñal, en
los motores de cuatro tiempos, el cigüeñal da dos vueltas y el pistón realiza cuatro cambios de
sentido, se divide en cuatro tiempos:




Admisión: El pistón al descender desde PMS a PMI , crea un espacio que hace que
aspire el aire o la mezcla gaseosa de combustible ( según sea Otto o diesel ) a través
de la válvula de admisión que permanece abierta.
Compresión: La válvula de admisión se cierra y entonces el pistón asciende desde
PMI a PMSI , comprimiendo la carga.
Expansión: Cuando el pistón esta apunto de terminar el comprimido, se realiza la
inflamación del combustible, aumentara la presión y la fuerza de expansión obligara al
pistón a ir de nuevo hacia abajo, realizando trabajo.
Escape: Una vez llegado al PMI, la válvula de escape se abre y salen los gases
restantes de la combustión, entonces el pistón asciende a PMS , se abre la válvula de
admisión y el ciclo vuelve a empezar.
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Máquinas
Motor alternativo: Ciclo dos tiempos
Este tipo de ciclo se usa en dos movimientos del pistón, son mucho mas simples que los de
cuatro tiempo puesto que no tiene válvulas ni distribuidores, se suelen usar para el uso de
motocicletas.


Fase admisión-compresión: El pistón se mueve desde PMI a PMS, comprimiendo el
combustible y dejando libre la lumbrera de admisión, por donde entra un fluido que
tiene como finalidad barrer los restos de la combustión
Fase expansión-escape. Comprimiendo el combustible, se produce la inflamación que
causa la expansión y hace bajar el cilindro al PMI, dejando libre la lumbrera de escape
por donde salen los restos de la combustión.
Ventajas e inconvenientes
- El motor de dos tiempos no requiere válvulas por lo que su construcción es más sencilla.
- Al producirse cada explosión en vuelta de cigüeñal, el motor de dos tiempos , desarrolla mas
potencia con una misma cilindrada.
- El motor de dos tiempos consume aceite, ya que se lubrica añadiendo aceite en el
combustible.
- El rendimiento del motor de cuatro tiempos es mayor.
- El motor de dos tiempos contamina más que el motor de cuatro tiempos.
Ciclo Otto y ciclo diesel
- Según en la forma en que se produzca el encendido de la combustión, se clasifican en
motores ciclo Otto y motores ciclo diesel
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Máquinas
Ciclo Otto o gasolina
En este tipo de motores, normalmente el combustible se mezcla con el aire antes de entrar al
cilindro. El encendido se produce en el cilindro con la ayuda de una bujía momentos antes de
que el pistón llegue al PMS.
Ciclo diesel
En este tipo de motores , la admisión solo permite que entre aire, que se comprime fuertemente
elevando su temperatura, y al inyectar combustible ( cuando el pistón se encuentra cerca del
PMS ) esté se inflama sin necesita de chispa.
Ventajas e inconvenientes
El motor diesel produce mas potencia para una misma cantidad de combustible.
El motor diesel ha sido ha sido construido más robusto para soportar la mayor compresión, por
lo que dura mas.
Los motores diesel están diseñados para laborar más horas y bajo condiciones más adversas.
Los motores diesel no requieren trabajar a altas revoluciones para producir su potencia
máxima.
Los motores Otto al de construcción menos robusta que los diesel tienen un coste menor.
Los cambios de aceite en los motores Otto son más económicos debido a que la capacidad del
carter es menor.
El motor Otto tiene mayor potencia en pico que los de diesel, aunque requieran operar a
grandes revoluciones.
Refrigeración y lubricación
Debido al continuo rozamiento de las piezas móviles de un motor, es necesario un sistema de
lubricación para que estas piezas no se desgasten. Este sistema consiste en un circuito de
aceite a presión que distribuye el aceite a la presión necesaria a toda las partes que lo
necesitan. Se deposita en el carter.
La refrigeración suele ser de dos tipos, por agua o por aire. La de aire se suele usar en motores
pequeñas, en este tipo de refrigeración, el motor está provisto de aletas mientras que una
corriente de agua enfría el cilindro. Este aire se suele producir con el movimiento del motor o
con un ventilador. En la refrigeración de agua, el cilindro suele estar rodeados de cámaras de
agua que al calentarse pasan al radiador, donde se enfría por la corriente de aire
proporcionada por un ventilador.
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Máquinas
Máquina frigorífica
Las máquinas frigoríficas trabajan a la inversa de los motores térmicos, consumen trabajo y a
diferencia de los motores térmicos, el polo frío representa el calor extraído de el por unos
serpentines refrigerantes interiores ( congelador) , y el polo caliente que recibe el calor, es el
calor cedido a los serpentines refrigerantes exteriores ( radiadores ). El trabajo lo realiza el
motor que acciona el compresor.
Bombas de calor
Funciona exactamente igual que una máquina frigorífica, la única diferencia es que el foco frío
es el exterior en invierno y el interior de una vivienda en verano, y el foco calor es el interior en
invierno y el exterior en verano. Se debe de consumir trabajo pasar pasar de un foco a otro.
Su primera aplicación fue la calefacción , y debido a la posibilidad de invertir su funcionamiento,
se utilizan como calefacción en invierno y aire acondicionado en verano.
Ley de Ohm
Relaciona la resistencia ( expresada en Ohm) de un circuito con la intensidad ( expresada en
amperios ) y el voltaje ( expresada en Voltios ).
R = V/I
Motores eléctricos
Se le llama motores eléctricos aquel dispositivo capaz de generar, transformar o aprovechar la
energía eléctrica, se clasifican en tres grupos:



Generadores: Transforman la energía mecánica en eléctrica, según la corriente que
generen se le llaman Dinamos ( corriente continua ) o alternador ( corriente alterna ).
Motores: Transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Pueden ser de
Corriente continua, corriente alterna y universales.
Transformadores: Son máquinas que transforman la energía eléctrica variando
algunas propiedades.
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Máquinas
Generadores
Maquinas eléctricas encargadas de transformar la energía mecánica en energía eléctrica.
Dínamo
Generador eléctrico destinado a la transformación de energía mecánica en energía eléctrica
mediante de la inducción electromagnética, generando corriente continua.
La corriente continua, es producida cuando el campo magnético creado por un imán o
electroimán fijo , inductor, atraviesa una bobina, inducido, colocada en su centro.
Alternador
Generador eléctrico destinado a la transformación de energía mecánica en energía eléctrica
mediante la inducción electromagnética, generando corriente alterna.
Un alternador consta de dos partes fundamentales, el inductor, que es el que crea el campo
magnético, y el inducido, que es el conductor el cual es atravesado por las fuerzas del campo
magnético.
Motores eléctricos
Son motores encargados de transformar la energía eléctrica en energía mecánica.
Motores eléctricos de corriente continua
Motor eléctrico que recibe la corriente eléctrica en forma de corriente constante y continua , y la
transforma en energía mecánica. Consta de dos elementos:


Estator: Es la parte fija del motor y responsable que se produzca el campo magnético.
Puede ser generada por imanes o por bobinas inductoras.
Rotor: La parte móvil del rotor. Esta compuesta por unas bobinas llamadas inducidas
que van enrollados a un núcleo llamado inducido.
La corriente eléctrica circula sobre las bobinas inductoras creando un campo magnético, esta
energía eléctrica también pasa a las bobinas inducidas. Entre el campo magnético de las
bobinas inductoras y la electricidad de las bobinas inducidas obligan a mover al Rotor creando
energía mecánica.
Este tipo de motores se suelen clasificar según la conexión entre el inducido y el inductor:



Motor en serie: La bobina inductora y inducida están en serie.
Motor Shunt o derivación: El inducido y el inductor están en paralelo.
Motor: Es una combinación de un motor serie con un shunt.
Motores de corriente alterna monofásicos
Reciben la energía en forma de corriente alterna y la transforman en energía mecánica. Es
típico en pequeños electrodomésticos y en máquinas de herramientas de primera potencia.
Están formados por un motor de jaula de ardilla y un estator con una única bobina. Estos
motores no se ponen en funcionamiento por si solos , sino que precisan la ayuda de una
bobina auxiliar que empiece a girar y suele estar paralela a la principal.
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Máquinas
Transformadores
Máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión de una corriente alterna
manteniendo la frecuencia. Están formados por dos bobinas colocadas sobre un núcleo de
hierro dulce o silicio. Las bobinas se llaman primarias o secundarias según correspondan la
entrada o la salida del sistema en cuestión.
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Usos de la energía

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