IES. CAÑADA DE LA ENCINA
CURSO 11-12
UU.DD. 3
LOS MECANISMOS
DPTO. DE TECNOLOGÍA
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
1.- Introducción
Para realizar cualquier tarea, los seres humanos pueden utilizar simplemente la fuerza de sus músculos o emplear
determinados dispositivos que disminuyan la fuerza necesaria para llevar a cabo dicha tarea. Por ejemplo, para
transportar una carga pesada, se puede utilizar directamente la fuerza de los brazos o una carretilla, con lo que el
esfuerzo que se tiene que hacer es menor.
Por tanto, una máquina es un instrumento que transforma las fuerzas que sobre ella se aplican a fin de disminuir el
esfuerzo necesario para llevar a cabo una tarea.
El hombre ha usado las máquinas
desde la antigüedad. Máquinas
como la rueda eran conocidas por
el hombre desde
hace más de 5000 años.
De ello dan muestra figuras como
la que se presenta que pone de
manifiesto que la industria del
juguete es más antigua de lo que
se cree ya que desde hace varios
milenios, ya se usaba la rueda en
los juguetes de los niños
El primero que expuso las teorías del funcionamiento de las máquinas fue Arquímedes, sabio griego del
siglo III a.C. A él se debe la famosa frase “dadme un punto de apoyo y moveré el mundo”, refiriéndose a la palanca.
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
También los romanos usaron máquinas simples. Una de ellas, que
todavía se emplea en la actualidad es la báscula
denominada “romana”.
Está basada en una palanca y es muy similar a un balancín, cuyos
brazos son desiguales. En el más corto hay un platillo donde se
pone la mercancía a pesar. El más largo tiene una pesa que puedes
deslizar sobre él y lleva marcadas las unidades de peso.
Su funcionamiento es el siguiente: una vez puesta en el plato la
mercancía a pesar, con una mano se sujeta la romana por el punto
de giro de la palanca y con la otra mano se mueve la pesa
deslizante hasta lograr que la barra quede perfectamente
horizontal. Cuando se queda quieta, se hace la lectura
sobre la escala que lleva grabadas las unidades de peso.
Las modernas y complejas máquinas de nuestros días nos
asombran por su capacidad de trabajo. Sin embargo, no
son nada más que la hábil e inteligente combinación de un
conjunto de elementos más simples.
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
2.- Palancas
Una palanca es un dispositivo muy sencillo que consiste en una barra rígida que puede girar
en torno a un punto determinado, el cual recibe el nombre de punto de apoyo o fulcro.
En una palanca podemos distinguir los siguientes elementos: el punto de apoyo o fulcro, la
potencia, la resistencia, el brazo de potencia y el brazo de resistencia.
Potencia
P
Brazo de potencia
R
Apoyo
Resistencia
Brazo de resistencia
A
Bp
Br
 La fuerza que se aplica al extremo de la palanca se llama potencia (P). Es la fuerza que
debemos aplicar
 El peso que se va a levantar se llama resistencia (R).
 El punto donde se apoya la palanca se llama punto de apoyo o fulcro (A).
 La longitud de la palanca desde el punto de apoyo hasta donde se aplica la potencia
se llama brazo de potencia (Bp).
 La distancia entre el punto de apoyo y el punto donde se aplica la resistencia se llama
brazo de resistencia (Br).
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
2.1.- Tipos de palancas
Existen tres tipos de palancas. Se diferencian entre sí por la situación de los elementos que las
componen (fulcro, potencia y resistencia)
Son palancas de primer género las que tienen el
punto de apoyo entre la potencia y la
resistencia. Ejm; alicates (aquí, el punto de
apoyo está situado entre la potencia (mangos) y
la resistencia (hojas de corte)
Las palancas de segundo género tienen la
resistencia entre el punto de apoyo y la
potencia. Ejem: carretilla (aquí la potencia es
aplicada sobre los mangos de la carretilla. El
punto de apoyo estará situado en el eje de giro
de la rueda y la resistencia es la carga de la
carretilla
Las palancas que tienen la potencia entre el
punto de apoyo y la resistencia son de tercer
género. Ejem: pinzas (aquí, el punto de apoyo
está en el extremo que une sus brazos, la
resistencia en el extremo donde se sujeta el
objeto y la potencia se aplica entre ambos.
Potencia
Resistencia
Apoyo
Resistencia
Potencia
Apoyo
Potencia
Resistencia
Apoyo
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
2.2.- Ley de equilibrio de la palanca
Un dato muy importante cuando trabajamos con palancas es la distancia a la que
está situado cada peso del punto de giro de la palanca. En un balancín, cuyo punto
de giro está en el centro de la barra, la persona de mayor peso levantará a la más
ligera, pero si pudiéramos aumentar la longitud de la barra donde está sentada la
persona más ligera, sucedería lo contrario, la ligera levantaría a la pesada.
La ley de equilibrio de la palanca establece que la potencia
por su brazo es igual a la resistencia por el suyo.
P · B p = R · Br
Ejm: Juan pesa 80 Kg y está a 1m del punto de giro del balancín, y
Luis, que pesa 40 Kg, está situado a 2 m del punto de giro. En este
caso, la palanca está equilibrada, ya que 80x1 es igual a 40x2.
¿Qué sucederá si Luis se aleja del punto de giro del balancín?.
Llegará un momento en que conseguirá levantar a Juan, aunque
pesa mucho menos.
Tanto en las palancas de 1er como de 2º género se ahorra esfuerzo, por ejm. en un balancín se pueden montar dos
chicos uno con mayor peso que otro. Para que puedan balancearse el chico de mayor peso tendrá que situarse más
cerca del punto de apoyo, es decir, disminuir el brazo de resistencia y aumentar el brazo de potencia. De la
misma manera, en una carretilla el brazo de potencia es mayor que el de resistencia, con lo que conseguiremos,
una vez más, transportar grandes cargas con menos esfuerzo.
En el caso de las palancas de 3ergénero no se aumenta el efecto de la potencia aplicada, pues el brazo de
potencia siempre es menor que el brazo de resistencia.
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3.- Poleas y Polipastos
Las poleas son operadores mecánicos formados por una rueda acanalada por la que pasa una cuerda
denominada correa. La polea gira alrededor de un eje que la atraviesa por el centro.
Existen dos tipos básicos: fijas y móviles. Además, al conjunto formada por poleas fijas y móviles se le
conoce con el nombre de polipasto
La polea fija consiste en una rueda con un canal en su periferia por donde
pasa una cuerda. En un extremo de la cuerda se coloca un peso, que será la
resistencia R, y en el otro se aplica la fuerza necesaria para elevarlo o
potencia P.
En realidad, la polea, es un caso especial de palanca. En ella, el brazo de
potencia y el de resistencia son radios de la circunferencia de la polea. El
fulcro es el eje alrededor del cual gira la polea. Según la ley de equilibrio de
la palanca:
Pxa=Rxb
Siendo a y b el radio de la polea, por lo que:
Pxr=Rxr
Por tanto:
P=R
Lo que supone que no ahorramos esfuerzo.
Por tanto, la utilidad de la polea fija reside en que para elevar una carga se
puede cambiar la dirección del esfuerzo. La fuerza se ejerce hacia abajo y
no hacia arriba, con lo que se aprovecha el peso del propio cuerpo y resulta
más cómodo elevar la carga, aunque el esfuerzo es el mismo. Es decir, las
poleas fijas no reducen el esfuerzo necesario, pero facilitan el trabajo.
F
R
F=R
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
El polipasto más sencillo consta de dos poleas: una fija sujeta a un soporte por medio
de un gancho y una móvil conectada a la primera mediante una cuerda.
La potencia es la fuerza que se aplica en el extremo libre de la cuerda, y la resistencia
es el peso que se trata de elevar con este dispositivo y que cuelga del eje de la polea
móvil.
Si consideramos que las cuerdas son paralelas, podemos observar que cuando el
extremo en el que aplicamos la fuerza P baja una distancia H, la polea móvil se
desplaza una altura H/2, dado que la distancia inicial H se reparte entre los dos
ramales de la cuerda que sostienen la polea móvil.
F
R
Aplicando la ley del equilibrio de las máquinas simples:
Trabajo del motor = Trabajo resistente,
tendremos que: P x H = R x H/2
Despejando
P=
Y por lo tanto:
P=
F=
R
2
RxH
2xH
Poleas fijas
R
2
Con el polipasto se puede levantar el doble de peso haciendo el mismo esfuerzo.
Poleas móviles
En el caso general de cualquier polipasto la fuerza necesaria para subir una
carga (Potencia) se obtiene dividiendo el peso de la carga (Resistencia) entre el
doble del número de poleas móviles.
F=
R
2n
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
3.1.-Transmisión de fuerza y movimiento

Las poleas y polipastos nos permiten además de ahorrar esfuerzo, transmitir el
movimiento entre ejes situados a cierta distancia uno de otro. La transmisión puede ser
por fricción de una polea con la otra, (en cuyo caso girarán en sentido contrario), o a
través de una correa, (en cuyo caso giran en el mismo sentido).

Cualquier mecanismo de transmisión está formado por un elemento conductor, que es el
que introduce el giro en el sistema (elemento de entrada), y un elemento conducido
(elemento de salida), que es el que recibe el giro. Así, tendremos una clasificación de los
mecanismos de transmisión en función de la velocidad del elemento de salida:
a)
Mecanismos reductores: La velocidad del elemento de salida es menor que la del de
entrada.
b)
Mecanismos amplificadores: La velocidad del elemento de salida es mayor que la del de
entrada.
c)
Mecanismos neutros: La velocidad del elemento de salida es igual que la del de entrada.
 Para cambiar el sentido de giro de dos poleas unidas por una correa, ésta se coloca cruzada.
Transmisión entre ejes paralelos
Correa abierta. Mismo sentido
Transmisión
por fricción
Transmisión
por correa
Transmisión entre ejes que se cruzan
Correa cruzada. Sentido contrario
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3.1.1.-Relación de transmisión
 En una transmisión de movimiento por poleas el diámetro de las
mismas influye en la velocidad de giro. Las poleas del mismo
diámetro giran a la misma velocidad, pero si una de las poleas
tiene un diámetro menor tendrá que dar más vueltas.
 La velocidad de giro de poleas, engranajes y demás
elementos de revolución se expresa en rpm (revoluciones
por minuto), y su valor es el número de vueltas que da el
mencionado elemento en un minuto de tiempo.
 La relación de transmisión se puede determinar
por la siguiente igualdad:
D1 · n1 = D2 · n2
Siendo:
Tren de poleas:
Se trata de un sistemas de poleas con correas, formado
por más de dos ruedas de las cuales dos de ellas giran
solidariamente.
n1 = Número de rpm de la polea 1
D1 = Diámetro de la polea 1
n2 = Número de rpm de la polea 2
D2 = Diámetro de la polea 2
Que se suele poner de la siguiente manera:
D1
D2
=
n2
n1
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4.-Engranajes
 Al transmitir esfuerzos elevados las poleas pueden patinar, con lo que se pierde velocidad de giro y esfuerzo de
transmisión. Esto se puede evitar dotando a las poleas de un dentado exterior, con lo cual tendríamos un sistema
de transmisión de movimiento por ruedas dentadas denominadas engranajes.
Engranajes:
no patinan
Poleas:
pueden patinar
Rueda
Piñón
Los engranajes son ruedas dentadas en las que los dientes de la rueda conductora encajan con los de la
conducida, con lo cual se transmite el movimiento de giro. Los engranajes suelen estar fabricados de acero, y son
sistemas que pueden transmitir grandes potencias Al elemento mayor se le denomina rueda y al menor piñón.
Al elemento que transmite el movimiento se le llama conductor, motriz o impulsor y al que lo recibe conducido,
resistente o seguidor.
 El sentido de giro de los engranajes en transmisión directa es contrario uno del otro. El sentido de giro
de los engranajes en una transmisión por correa es el mismo.
Conducido
Conductor
Sistemas de transmisión
por correas
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
4.1.- Tipos de engranajes
 Cilíndricos rectos: son de forma
cilíndrica con los dientes rectos
respecto al eje del engranaje. Se
emplean para transmitir movimiento
entre ejes paralelos. Son capaces de
transmitir grandes potencias, pero son
ruidosos.
 Cónicos: su forma es la de un tronco
de cono dentado en el exterior. Se
emplean para transmitir movimiento
entre ejes que se cruzan.
 Cilíndricos helicoidales: son ruedas
cilíndricas provistas de dientes
inclinados en forma de hélice. Su
funcionamiento es más suave y silencioso
que el de los engranajes rectos. Con ellos
se puede transmitir movimiento entre
ejes paralelos o entre ejes que se
cruzan. Son los que se montan en las
cajas de cambio de los automóviles.
 Sinfín-corona: están formados por un tornillo que
engrana con una rueda dentada. Se emplean para grandes
reducciones de velocidad (la relación de transmisión que
se obtiene es muy alta). Se puede transmitir el
movimiento del tornillo a la rueda, pero no a la inversa.
 De espigas y de tipo linterna: son
engranajes empleados desde la
Antigüedad dada su facilidad de
fabricación comparada con otros tipos. En
la actualidad están casi en desuso.
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
4.2.- Relación de transmisión:
Si Rt>1 => Sistema multiplicador
Si Rt<1 => Sistema reductor
Tren de mecanismos:
Tanto con las poleas como con los engranajes es posible modificar la velocidad de giro entre dos ejes, esto
es, modificar la relación de transmisión, pero si esta modificación es muy grande, sería preciso utilizar
poleas o engranajes de gran diámetro o de muchos dientes. En la mayoría de las ocasiones esto no es posible
y hay que recurrir a lo que llamamos trenes de mecanismos. Se trata de sucesiones de mecanismos de
transmisión, unidos unos a continuación de los otros, de tal forma que la relación de transmisión que se logra
al final del mecanismo es muy grande.
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
5.- Mecanismos de transformación de movimiento
A veces es necesario, además de la transmisión de movimientos, la transformación de los mismos. Las poleas y
engranajes vistos hasta ahora, siempre se referían al movimiento circular, sin embargo hay otros mecanismos
que transforman el movimiento circular en rectilíneo o viceversa. Algunos de ellos son:
5.1.-Tornillo-tuerca y piñón-cremallera
Tornillo-tuerca. Transforma el movimiento circular de
rotación del tornillo en un movimiento lineal del mismo
cuando la tuerca está fija, o en movimiento lineal de la
tuerca cuando es el tornillo el que no se puede desplazar.
Se emplea mucho en sistemas de amarre y sujeción de
piezas y en husillos de máquinas.
Piñón-cremallera. Este mecanismo consta de una
rueda dentada (piñón) y de una barra, también
dentada (cremallera), que encaja con el piñón. El
funcionamiento más usual consiste en que el piñón
arrastre a la cremallera, transformando un
movimiento circular en un desplazamiento lineal En
algunos casos la cremallera puede funcionar como
elemento motor. Por esta razón, podemos decir que
es un mecanismo reversible.
Piñón
Avance
Giro
Cremallera
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
5.2.-Mecanismo biela-manivela
El mecanismo biela-manivela está compuesto, como su nombre indica, por dos elementos unidos mediante una
articulación: la biela, que es una barra rígida, y la manivela.
Dado que la unión entre la manivela y el eje de giro es fija y que la unión entre la biela y manivela es móvil, se
emplea o bien para transformar un movimiento circular en rectilíneo alternativo (dando vueltas al eje, la biela
generaría un movimiento rectilíneo alternativo), o bien para transformar un movimiento rectilíneo alternativo en
circular (empujando con un pistón la biela para hacer girar el eje) , siendo por tanto un mecanismo reversible.
El giro de la rueda del cigüeñal se transforma en movimiento rectilínea alternativo (ida y vuelta) de un pistón que
se mueve en el recorrido marcado por la guía. El pistón tiene una longitud máxima de recorrido que se conoce
como carrera. Cuando el pistón recorre la carrera, el cigüeñal da media vuelta.
Manivela
Biela
Cruceta Patín
Similitud de funcionamiento del
mecanismo biela-manivela con el de
la pierna del ciclista y el pedal de la
bicicleta.
Se trata de un mecanismo muy importante con multitud
de aplicaciones: en los motores de explosión de los
coches, en las antiguas locomotoras de vapor, en las
máquinas de coser, en herramientas mecánicas,…..etc.
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5.3.-Cigüeñal y excéntrica circular
Cigüeñal. Consiste en una serie de mecanismos biela-manivela que
funcionan de forma simultánea. Con él se consigue que la
transmisión de la potencia sea más uniforme, ya que se eliminan
los puntos muertos.
C
C
A
A
A = Apoyos
C = Codos
Eje
A
C
Excéntrica circular. Consiste en una rueda cuyo eje de
giro no coincide con su centro geométrico. Es una
variante del mecanismo biela-manivela, que se emplea
para transformar el movimiento circular en rectilíneo.
Biela
C
Cilindro
Aplicación del cigüeñal:
motor de un cilindro
Pistón
Excéntrica
Volante
de inercia
Biela
Soportes
Cigüeñal
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
Aplicación del
mecanismo excéntrico
circular a una sierra
mecánica
5.4.-Levas
Levas. Consisten en resaltes de formas variadas fijos a un eje. Permiten transformar el movimiento circular del eje
en movimientos rectilíneos alternativos. El mecanismo completo está formado por la leva, propiamente dicha, y un
seguidor que transmite el movimiento.
La leva es arrastrada por el eje de giro, al que está unida solidariamente. De este modo el seguidor, que está en
contacto permanente con la leva, transforma el movimiento circular en movimiento rectilíneo alternativo.
Seguidor
Leva
Rueda-guía
Eje
DE DISCO
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
6.- Elementos auxiliares.Los mecanismos que hemos visto no son los únicos que podemos encontrar en las máquinas. Hay muchos otros
con formas y características variadas. Veamos algunos:
6.1.- Trinquete. Es una pieza móvil, en forma
de gancho, que permite el giro de una rueda dentada
en un determinado sentido y la bloquea en sentido
contrario. Se emplea en carretes de pesca, para
fijar persianas, etc.
6.2.- Frenos. Su misión es reducir la velocidad
o detener completamente un objeto animado de
movimiento.
Tipos:
•De zapatas: La reducción de la velocidad se
consigue cuando una o dos zapatas, entran en
contacto con un tambor de frenada que gira
simultáneamente con el objeto que queremos frenar.
•De disco: Constan de unas pastillas y un disco
acoplado al elemento que desea frenar.
•De cinta: Consta de una cinta metálica o fleje que
presiona un tambor acoplado al eje que desea
frenar.
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
6.3.- Embragues y sistemas de acoplamiento.
Embragues de fricción: Permiten el acoplamiento y desacoplamiento de ejes y árboles de transmisión. Se realiza
por la fricción por de dos superficies en contacto.
Embragues dentados: Tiene lugar por el acoplamiento de los dientes en los dos partes de lo ejes a unir.
Acoplamientos fijos: Para unir ejes y árboles acoplados permanentemente, los ejes deben de estar perfectamente
centrados.
Acoplamientos móviles: Para unir árboles que pueden desplazarse o formar ángulo entre sí. Ej. Juntas Oldham y
Juntas Cardan.
6.3.- Ejes y cojinetes.
Los ejes son elementos cilíndricos que
giran y sobre los que se montan
ruedos u otros mecanismos
(engranajes, poleas,….etc). El montaje
de los elementos sobre ellos se puede
realizar de forma que les sean
solidarios o a través de cojinetes para
que puedan girar libremente.
La mayoría de los cojinetes están
formados por dos cilindros
concéntricos entre los que se colocan
unas bolas o cilindros metálicos.
Unidad 4. Transmisión y transformación de movimiento
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Esquema de la Unidad