UD 4. Punto 2. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO.

Los mecanismos de transformación son elementos de las máquinas que transforman el movimiento de giro del motor en un movimiento lineal o en un movimiento lineal alternativo. Podemos tener dos grandes grupos de estos mecanismos, según transformen el movimiento circular en:

1. Movimiento lineal o rectilíneo: piñón-cremallera y (husillo) tornillo-tuerca.
2. Movimiento lineal alternativo de vaivén: leva-seguidor, excéntrica-seguidor, biela-manivela y cigüeñal. 

Para desarrollar el punto 2 de la unidad de los mecanismos vamos a realizar las actividades de la siguiente relación:

• RELACIÓN DE ACTIVIDADES DE MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN.

Para ayudaros a comprender el funcionamiento de los mecanismos de transformación os he grabado tres vídeos explicativos (en cada uno de ellos os explico dos mecanismos):

• Vídeo explicativo: Piñón - cremallera  y tornillo - tuerca.

• Vídeo explicativo: Leva - seguidor  y  excéntrica - seguidor.

• Vídeo explicativo: Biela - manivela  y cigüeñal.

A continuación, vamos a estudiar cada uno de estos mecanismos para que podáis entender mejor su funcionamiento.

1. PIÑÓN - CREMALLERA.

a) CONSTITUCIÓN: Este mecanismos está formado por dos elementos:

• Piñón: es una rueda dentada que va unida al motor y tiene un movimiento giratorio.
• Cremallera: es un engranaje recto que tiene un movimiento lineal o rectilíneo.

b) ¿CÓMO TRANSFORMA EL MOVIMIENTO CIRCULAR DEL MOTOR?

Este mecanismo transforma el movimiento circular del piñón (unido al motor) en un movimiento lineal de la cremallera.

Con más detalle: el piñón engrana en la cremallera, de manera que al girar (movido por el motor) produce un desplazamiento lineal de la cremallera a derecha o izquierda en función del sentido de giro del motor. 

c) APLICACIONES: puertas corredera, taladro de columna, abrebotellas, dirección de un coche,...

 Por último, un vídeo que aclara el funcionamiento de este mecanismo:

• Funcionamiento del piñón-cremallera 

2. HUSILLO - TUERCA.

a) CONSTITUCIÓN: Este mecanismos está formado por dos elementos:

• Husillo: tornillo o eje roscado que gira unida al motor o elemento motriz.
• Tuerca: elemento que avanza sobre el husillo y describe un movimiento rectilíneo.

b) ¿CÓMO TRANSFORMA EL MOVIMIENTO CIRCULAR DEL MOTOR?

Este mecanismo transforma el movimiento circular de husillo o tornillo en un movimiento lineal de avance o retroceso de la tuerca.

Con más detalle: el husillo o tornillo gira movido por el motor o manualmente, y produce un avance lineal de la tuerca que mantiene fija su orientación.

c) APLICACIONES: tornillo de banco, gato de un coche, grifos de rosca, tapones de rosca,...

 Por último, un vídeo que aclara el funcionamiento de este mecanismo:

• Funcionamiento del husillo-tuerca en la maqueta de una puerta de garaje 

 3. LEVA - SEGUIDOR.

a) CONSTITUCIÓN: Este mecanismos está formado por dos elementos:

• Leva: elemento con forma irregular (ovoide, corazón,...) que gira.
• Seguidor: elemento que recorre o sigue el contorno de la leva (gracias a una ruedecita).

b)  ¿CÓMO TRANSFORMA EL MOVIMIENTO CIRCULAR DEL MOTOR?

Este mecanismo transforma el movimiento circular de la leva en un movimiento lineal alternativo de vaivén de otro elemento seguidor que recorre su contorno.

Con más detalle: El seguidor debe tener un mecanismo (muelle) que le obligue a seguir el contorno de la leva.

c) APLICACIONES: cerraduras, lavadora automática, apertura y cierre de las válvulas del motor de un coche, juguetes, ...

Apertura y cierre de la válvulas

Árbol de levas: lavadoras automáticas.

 Por último, un vídeo que aclara el funcionamiento de este mecanismo:

• Funcionamiento de la leva-seguidor

4. EXCÉNTRICA - SEGUIDOR.

Excéntrica-seguidor

a) CONSTITUCIÓN: Este mecanismos está formado por dos elementos:

• Excéntrica: rueda que gira de un punto no situado en su centro (excéntrico).
• Seguidor: elemento que recorre o sigue el contorno de la excéntrica.

b)  ¿CÓMO TRANSFORMA EL MOVIMIENTO CIRCULAR DEL MOTOR?

Este mecanismo transforma el movimiento circular de la excéntrica en un movimiento lineal alternativo de vaivén del seguidor que recorre su contorno.

Con más detalle: Cuando la excéntrica gira hay una posición en que la distancia del eje de giro a su contorno es muy pequeña (1) y el seguidor baja y al seguir girando llega a otra posición en que la distancia del eje de giro a su contorno es muy grande (2) y el seguidor sube.

c) APLICACIONES: apertura y cierre de las válvulas del motor de un coche, juguetes, máquina de coser con pedal (excéntrica-biela-palanca),...

 

 Por último, un vídeo que aclara el funcionamiento de este mecanismo:

• Funcionamiento de la excéntrica-seguidor
• Maqueta de una excéntrica 
• Maqueta de un gusano con un árbol de excéntricas. 

5. BIELA - MANIVELA.

a) CONSTITUCIÓN: Este mecanismos está formado por tres elementos:

• Manivela: barra articulada que gira (movimiento circular).
• Biela: barra articulada está unida a la manivela y que desplaza al émbolo.
• Émbolo o pistón: elemento desplazado por unas guías con un movimiento lineal alternativo de vaivén.

b)  ¿CÓMO TRANSFORMA EL MOVIMIENTO CIRCULAR DE LA MANIVELA?

Este mecanismo transforma el movimiento circular de la manivela en un movimiento lineal alternativo de vaivén de un émbolo o pistón que se mueve por unas guías. Este mecanismo es reversible.

Con más detalle: La manivela al girar desplaza la biela que está unida a un émbolo o pistón que realiza un movimiento lineal alternativo de vaivén en el interior de unas guías.

c) APLICACIONES: locomotora de vapor, motores de combustión interna, limpiaparabrisas, juguetes,...

 

 Por último, un vídeo que aclara el funcionamiento de este mecanismo:

• Funcionamiento del mecanismo biela-manivela en una locomotora de vapor.

• Biela-manivela en un motor de combustión interna diesel

• Funcionamiento de un limpiaparabrisas.

6. CIGÜEÑAL.

a) CONSTITUCIÓN: Este mecanismos está formado por tres elementos:

• Cigüeñal: eje acodado con varias manivelas (codos) que gira.
• Biela: elemento unido al codo del cigüeñal (manivela) y que mueve o es movido por un pistón.
• Pistón: elemento que está dentro del cilindro del motor y tiene un movimiento lineal alternativo.

b)  ¿CÓMO TRANSFORMA EL MOVIMIENTO CIRCULAR DEL MOTOR?

Este mecanismo transforma el movimiento circular del cigüeñal en varios movimientos lineales alternativos de los pistones unidos a las bielas que están conectadas en los codos (manivelas) del cigüeñal.

Con más detalle: Este mecanismo es reversible y tiene más aplicación cuando los pistones al subir y bajar (movimiento lineal alternativo) desplazan las bielas de forma sincronizada y mueven los codos del cigüeñal transformando el movimiento en circular.

c) APLICACIONES: motores de combustión interna donde la acción combinada de varias bielas genera el movimiento de rotación en el eje, los pedales de una bicicleta, juguetes, ...

Cigüeñal (rojo) desplazado por cuatro bielas.

 Por último, un vídeo que aclara el funcionamiento de este mecanismo:

• Funcionamiento de un cigüeñal en un coche.

• Maqueta-juguete que utiliza un cigüeñal.

MÁQUINAS TÉRMICAS.

Dentro de las máquinas térmicas podemos tener: máquinas de combustión externa y máquinas de combustión interna.

• Máquinas de combustión externa: la máquina de vapor es un buen ejemplo donde el combustible se quema en un horno o caldera exterior al cilindro. Para entender su funcionamiento puedes volver a ver el vídeo de la locomotora de vapor o la presentación siguiente (al final vienen los pasos para explicar su funcionamiento).

⇰ Presentación del funcionamiento de la máquina de vapor (locomotora de vapor).

⇰ Vídeo del funcionamiento de la máquina de vapor de Watt.

• Máquinas de combustión interna: el motor de combustión interna de un coche donde el combustible se quema en el interior de cilindro es un ejemplo.  Para entender mejor su funcionamiento puedes ver los siguientes vídeos:  

⇰ Funcionamiento del motor de combustión interna diesel 

⇰ Funcionamiento del motor de combustión interna diesel 2

Por último, os dejo una relación de actividades para desarrollar esta parte de las máquinas térmicas:

⇰ Relación de actividades de investigación de las máquinas térmicas.