Pedro Bueno Márquez - Operatividad con sistemas mecánicos, hidráulicos, neumáticos y eléctricos de máquinas e instalaciones para la transformación de polímeros y su mantenimiento. QUIT0209

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 palancaes 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 ruedaes 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.

Definición

SoportePor soporte se conoce al elemento que mantiene eje y máquina unidos solidariamente.

El uso de la rueda ha estado tradicionalmente dirigido a la trasmisión del movimiento giratorio desde un eje a otro o para permitir el desplazamiento de objetos con menor consumo energético, ya que reduce los rozamientos (vehículos, carretillas…).

Existen una amplia variedad de ruedas, entre las que cabe destacar la rueda dentada, que es una rueda perimetralmente rodeada por dientes, los cuales pueden ser de muchos tipos. Se utilizan acoplando múltiples ruedas dentadas (tren de engranajes) o combinándola con una cadena para transmitir el movimiento entre dos ejes separados, pero no necesariamente paralelos. Los trenes de engranajes son muy frecuentes en máquinas para la transformación de polímeros porque permiten convertir el movimiento de un motor en potencia mecánica para el moldeado de los mismos.

Por engranajese conoce a los órganos formados por, al menos, dos ruedas dentadas (una transmite movimiento/potencia a la otra) que se acoplan de manera que los dientes de una encajan en los huecos de la otra y viceversa. Es un sistema muy frecuente para la transmisión de movimiento en árboles de ejes paralelos, cruzados o que se cortan debido a su gran versatilidad y amplia gama de modelos.

Entre las ventajas principales de los engranajes se encuentran su alto rendimiento para la transmisión y su bajo coste de mantenimiento. Aunque, por el contrario, presentan costes de instalación elevados y un excesivo nivel de ruido.

Las muescas que presentan las ruedas dentadas (también conocidas como dientes) pueden ser rectas, oblicuas, en flecha, en espiral, helicoidal o de otro tipo, en función del uso al que se destine el engranaje.

Esquema de funcionamiento para un sistema de transmisión por engranajes (izquierda) y vista interior de un equipo con transmisión por engranajes (derecha)

Las cadenasson órganos para la transmisión de potencia y movimiento entre árboles o ejes paralelos empleados para conseguir relaciones de transmisión exactas y constantes gracias a un acoplamiento de forma entre los eslabones de una cadena y los dientes de un piñón.

Su uso es frecuente cuando la distancia entre los árboles o ejes implicados en la transmisión se encuentran tan separados que el uso de engranajes es inviable.

Su funcionamiento y relación de transmisión entre piñones es similar, como se podrá observar más adelante, al de los sistemas de transmisión mediante correas.

Cadena

El uso de cadenas está especialmente indicado para la transmisión de altas potencias a bajas velocidades y para alcanzar valores de rendimiento elevados.

Las cadenas se fabrican principalmente en acero al carbono o aleaciones de acero de alta calidad y en dimensiones normalizadas.

Sabía que...