Mecanismos y Transmisión de Movimiento

1. Análisis funcional de mecanismos

Los mecanismos tienen la misión de transmitir y transformar movimientos. Están formados por componentes como engranajes, bielas, poleas, etc.

Tipos de movimiento

• Lineal: Movimiento en línea recta.
• Lineal alternativo: Movimiento de vaivén en línea recta.
• Rotativo o angular: Giro sobre un eje.
• Oscilante: Movimiento de vaivén describiendo un arco.

Principales transformaciones de movimiento

• Circular → Circular
• Circular → Rectilíneo
• Circular → Rectilíneo alternativo
• Rectilíneo → Rectilíneo

2. Transmisiones de movimiento angular

Ruedas de fricción

Transmiten el giro entre ejes por contacto directo. Permiten cambiar la velocidad y el sentido del giro.

• Desventaja: Pueden patinar, lo que provoca pérdidas de transmisión.

Engranajes

Son similares a las ruedas de fricción, pero con dientes para evitar el deslizamiento. Se utilizan en ejes paralelos, cruzados o coincidentes.

• Elementos: La rueda (la más grande) y el piñón (el más pequeño).
• Uso: Son muy utilizados por su fiabilidad y su capacidad para transmitir grandes esfuerzos.

Relación de transmisión

Se define como la relación entre las velocidades angulares de los ejes. En un tren de engranajes, la relación total se calcula multiplicando las relaciones parciales de cada par.

Transmisión compuesta o tren de engranajes

Permite conseguir grandes reducciones o aumentos de velocidad en un espacio reducido.

• Ventajas: Relación de transmisión constante, alta eficiencia y capacidad para transmitir grandes potencias.
• Desventajas: Es un sistema costoso, poco flexible y que necesita lubricación constante.

Sistema polea-correa

Transmite el giro entre ejes (generalmente paralelos) mediante correas flexibles.

• Ventajas: Es un sistema barato, silencioso y no requiere engrase.
• Desventajas: Puede patinar. Si la tensión de la correa es demasiado alta, puede salirse o romperse.

Variaciones y ampliaciones de poleas

Permiten aumentar, disminuir o mantener la velocidad según los diámetros de las poleas. También ofrecen la posibilidad de invertir el sentido del giro.

Sistema cadena-piñón

En este sistema no hay deslizamientos, por lo que la relación de transmisión es constante. Es capaz de transmitir grandes potencias.

• Desventajas: Es ruidoso, necesita lubricación y es menos flexible que el sistema de polea-correa.

Acoplamientos

Permiten unir dos ejes, aportando una ligera flexibilidad para absorber pequeñas desalineaciones. Pueden ser permanentes o temporales (embragues y frenos).

• Ventajas: Simplifican el montaje, reducen el ruido y amortiguan las cargas de impacto.

3. Transformación de movimiento angular a lineal alternativo

Biela-manivela y variantes

Este mecanismo permite convertir un movimiento rotativo en uno alternativo. Un ejemplo claro es el funcionamiento de los limpiaparabrisas de un coche. Sus componentes principales son el cigüeñal, las bielas y el émbolo (pistón), que se mueve entre dos puntos muertos (superior e inferior) en lo que se conoce como carrera.

Excéntrica-biela-palanca

Transforma un movimiento giratorio en uno oscilante, o viceversa. Se utiliza en aplicaciones como máquinas de coser o limpiaparabrisas.

Sistema de levas

Una leva giratoria produce movimientos lineales u oscilantes en un seguidor. Este mecanismo no es reversible. Sus aplicaciones incluyen motores de combustión y programadores de lavadoras.

4. Transformación de movimiento giratorio en lineal continuo

Piñón-cremallera

Es un mecanismo reversible y muy utilizado en aplicaciones que requieren precisión, como microscopios o máquinas herramienta.

Tornillo-tuerca

Muy empleado tanto para unir piezas como para desplazar cargas. Permite aplicar una gran fuerza con poco esfuerzo. Según el tipo de rosca, su función principal será de unión o de desplazamiento.

Cabrestante

Transforma un movimiento giratorio en uno lineal. Se utiliza comúnmente en grúas, barcos y otros sistemas de elevación de cargas.

5. Selección del tipo de ensamblado

• Uniones fijas: Soldadura, remaches.
• Uniones desmontables: Principalmente uniones atornilladas. Se dividen en unión atornillada simple y unión pretensada.

Mantenimiento Industrial

El mantenimiento es una función esencial en las empresas para asegurar el funcionamiento óptimo de máquinas e instalaciones, previniendo averías y garantizando la continuidad de la producción.

Tipos de mantenimiento

• Preventivo: Intervenciones programadas para reducir la probabilidad de fallo.
• Correctivo: Reparación de averías una vez que han ocurrido.
• Predictivo: Monitorización de parámetros para anticipar fallos.

Objetivos del mantenimiento

El objetivo principal es asegurar la máxima productividad al menor costo posible, mejorando al mismo tiempo la seguridad laboral. Los costos del mantenimiento dependen de factores como el número de averías, el coste del personal y el coste de los repuestos.

Grados de intervención

• Mantenimiento rutinario (realizado por operarios).
• Mantenimiento técnico electromecánico.
• Intervención de expertos en mantenimiento.
• Ingeniería del mantenimiento (análisis y mejora).
• Mantenimiento subcontratado a empresas especializadas.

Documentación de la máquina

Cada equipo debe contar con una documentación completa que incluya planos, manuales de operación e informes de reparaciones anteriores.

Rodaje de máquinas

El ajuste inicial y la puesta a punto son fases esenciales para garantizar el correcto funcionamiento a largo plazo de cualquier maquinaria nueva o reparada.

Organización del departamento de mantenimiento

La estructura del departamento varía según el tamaño de la empresa, desde operarios individuales que realizan tareas de mantenimiento hasta equipos completos y jerarquizados en grandes corporaciones.

Seguridad en el mantenimiento

La seguridad es un pilar fundamental. Se deben seguir estrictas medidas de seguridad para prevenir accidentes, considerando factores como el tipo de máquina, el entorno de trabajo y el factor humano.

Uniones Atornilladas y Remachadas

Este tema aborda las uniones atornilladas y remachadas, detallando sus características, tipos, aplicaciones y métodos de montaje.

Uniones fijas y desmontables

• Uniones fijas: Son aquellas que no se pueden desmontar sin destruir alguno de sus componentes. Ejemplos: soldaduras y remaches.
• Uniones desmontables: Permiten el montaje y desmontaje de las piezas sin dañarlas. Ejemplos: tornillos, pasadores y chavetas.

La unión atornillada

La rosca se define como un surco helicoidal tallado sobre una superficie cilíndrica.

Clasificación de roscas

• Por su forma: Triangulares, cuadradas, trapeciales y redondas.
• Por el número de hilos: De una o varias entradas.
• Por el lugar de realización: Exteriores (tornillos) o interiores (tuercas).
• Por el sentido de la hélice: A derechas (más común) o a izquierdas.

Elementos y dimensiones de las roscas

• Dimensiones fundamentales: Filete, vano, flancos, cresta, fondo, ángulo de la rosca y diámetros (nominal, medio, núcleo).
• Paso: Distancia entre dos filetes consecutivos.
• Avance: Distancia que recorre el tornillo en una vuelta completa.

Sistemas de roscas

• Rosca Métrica ISO: Estándar internacional basado en el sistema métrico.
• Rosca Whitworth: Estándar británico basado en pulgadas.
• Rosca Trapecial: Utilizada para la transmisión de movimiento.

Tornillos y tuercas

Los tornillos son varillas roscadas con una cabeza para su apriete, clasificados por el tipo de cabeza y de punta. Las tuercas son piezas con un agujero roscado que se acoplan a los tornillos. Existen tipos hexagonales, cuadrados, redondeados y de seguridad.

Sistemas de seguridad en tornillos

• Doble tuerca: Una tuerca y una contratuerca para evitar el aflojamiento por vibraciones.
• Tuercas autoblocantes: Incorporan un inserto que impide que se aflojen. Son reutilizables y resistentes a temperaturas extremas.
• Arandelas de seguridad: Elementos que aseguran el apriete de tornillos y tuercas (ej. Grower, dentadas).

Montaje y desmontaje

Es crucial asegurar un buen estado de las roscas y usar lubricantes si es necesario. Se debe aplicar el momento de apriete adecuado para evitar el cizallamiento del tornillo.

Métodos de extracción de tornillos rotos

• Uso de extractores de tornillos.
• Soldadura de una tuerca a la cabeza rota.
• Taladrado y posterior rehecho de la rosca.

Tornillos con rosca cortante

También conocidos como autorroscantes, permiten un ensamblado rápido en chapa metálica y plásticos, ya que su diseño les permite perforar su propio agujero.

Uniones remachadas

El remachado es un proceso de unión fija que utiliza remaches para unir elementos de forma permanente.

Tipos de remaches

• Ordinarios
• Huecos
• De golpe
• Especiales

Se aplican en estructuras metálicas, uniones que requieren estanqueidad y ensamblajes que soportan grandes esfuerzos.

Remaches especiales

• Remaches ciegos (Pop): Cuerpo de aluminio y vástago de acero, utilizados en una amplia variedad de aplicaciones.
• Remaches de ala ancha: Ideales para unir materiales blandos.
• Tuercas remachables: Fijan casquillos roscados a materiales delgados, comunes en electrodomésticos y radiadores.