Mรกquinas, mecanismos y ESTRUCTURAS
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I. Máquinas El ser humano siempre intenta realizar trabajos que sobrepasan su capacidad física o intelectual, como por ejemplo: el mover rocas enormes, elevar coches para repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, cortar árboles, etc. A fin de solucionar estos grandes retos, fueron creadas las máquinas que redujeran el esfuerzo al realizar un trabajo. La conjunto de aparatos combinados para recibir cierta forma de energía y transformarla en otra más adecuada, o para producir un efecto determinado. Diccionario de la Real Academia Española
Cualquier objeto puede llegar a convertirse en máquina con sólo darle la utilidad adecuada. Por ejemplo, un palo o vara en principio no es una máquina, sin embargo se convierte en ella cuando se usa para mover un objeto.
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Clasificación
Las máquinas se pueden clasificar en tres formas:
a) Según su complejidad: se subdividen en: Máquinas sencillas: Como las pinzas de depilar, el balancín de un parque, un cuchillo, un cortaúñas o una tranquera:
Máquinas complejas: Como el motor de un automóvil, etc.
Fuente: http://www.almuro.net/sitios/Mecanica/imagenes/coches/pontaic_fire bird_coupe_2002.jpg
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Máquinas muy complejas: Como un cohete espacial, una excavadora, etc.
Fuente: https://www.deere.com/common/media/images/product/backhoe_l oaders/315sl/315sl_r4d072461_rrd_642x462.png
b) Según el número de tecnologías que la integran: Pueden ser mecánicas (como la bicicleta) o electrónicas (como el computador); pero la mayoría tienen diversos tipos de tecnología o energías como por ejemplo: una excavadora dispone de elementos que pertenecen a la electricidad, mecánica, electrónica, hidráulica, neumática, etc. EJEMPLOS Mecánicas
Electrónicas
c) Según el número de pasos que necesitan para realizar su trabajo : Se dividen en dos grandes grupos: Máquinas Simples: solamente emplean un paso para realizar su trabajo como la: rueda, palanca, polea, etc. Máquinas Complejas: necesitan realizar varios trabajos encadenados para poder funcionar correctamente.
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1.2
Máquinas simples:
Una máquina simple es aquel artefacto que transforma un movimiento en otro diferente gracias a una fuerza externa. Estas máquinas han existido desde la antigüedad y han ido evolucionando hasta nuestros días. EJEMPLOS Pinzas
Guillotina de papel
Las máquinas simples permiten a la persona generar una mayor fuerza y aplicarla de forma eficaz. Las más conocidas son: palanca, plano inclinado, rueda, biela, cremallera, excéntrica, leva, manivela y polea. "Las máquinas simples son mecanismos que transforman la fuerza aplicada en ellos, en otra fuerza resultante, modificando la magnitud de la fuerza, su dirección, la longitud de desplazamiento o la combinación de ellas". Fuente: http://www.roboticaescolar.com/
En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: «la energía ni se crea ni se destruye, solamente se transforma». Ejemplo: Biela en bicicleta
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1.3
Máquinas compuestas Cuando no es posible resolver un problema mediante una máquina simple hay que recurrir al empleo de una máquina compuesta. "Una máquina compuesta es una combinación de varias máquinas simples, de forma que la salida de cada una de ellas se utiliza como entrada de la siguiente hasta conseguir cubrir todas las fases necesarias. Fuente: http://educalab.es/intef
En la actualidad, las máquinas empleadas son compuestas, y podemos citar como ejemplos a: motor, impresora, bicicleta, máquina de coser, aspiradora, etc.
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II. Mecanismos Los mecanismos son elementos que permiten transmitir y transformar fuerzas y movimientos desde un elemento motriz a un elemento receptor, permite al ser humano realizar trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo. Los mecanismos pueden ser las máquinas simples o las máquinas compuestas. Se llama mecanismo al conjunto de elementos rígidos, móviles unos respecto de otros, unidos entre sí mediante diferentes tipos de uniones (pernos, uniones de contacto, etc. Fuente: Ámbito científico-tecnológico I (2014) Consuelo Díaz / Francisco Guerra
2.1 Mecanismos de transmisión del movimiento Transmiten el movimiento, la fuerza y la potencia producidos por un elemento motriz (motor) a otro punto. Ejemplo: Polea, engranajes, junta de cardan, etc.
a) Juntas de cardan Se usa para transmitir movimiento rotacional entre dos ejes. Ambos ejes deben estar dispuestos uno a continuación del otro, pero no es necesario que estén totalmente alineados ya que puede haber un ángulo entre ellos. Consta de una cruz formada por dos brazos perpendiculares. En cada uno de los brazos se articula una horquilla fija en los extremos de cada eje. La cruz puede moverse en las uniones con las horquillas.
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b) Poleas: Son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado para facilitar el contacto con cuerdas o correas. En la polea podemos distinguir tres partes: cuerpo, cubo y garganta
La polea tiene dos fines, el cambiar la dirección de una fuerza mediante cuerdas o transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro mediante correas. Los tipos de poleas son: Polea de cable
Polea de correa
c) Engranajes Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Existen tres tipos de engranajes:
Engranaje cónico Se interconectan para cambiar el ángulo de rotación. Estos engranajes también se conocen como piñón y corona, o piñón y engranaje de anillo.
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Engranaje helicoidal Una barra con un engrane helicoidal hace girar una rueda colocada en el ángulo adecuado. Sin embargo, la rueda no hace girar el engranaje de rosca.
Este
siempre
tipo
reducen
de la
mecanismos velocidad
y
aumentan la fuerza.
Engranaje recto Los engranajes más sencillos son los rectos. Se conectan en el mismo plano y transfieren energía entre dos barras paralelas
2.2 Mecanismos de transformación del movimiento Son aquellos que transforman un movimiento circular en rectilíneo, o viceversa. Es necesario conocer el movimiento que tenemos (movimiento de entrada) y el que queremos (movimiento de salida) para poder elegir el mecanismo más adecuado. En el cuadro siguiente se ofrece una clasificación:
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III. Estructuras La resistencia de una estructura no depende solamente de las propiedades del material con el que está hecha, sino también de la disposición del conjunto de elementos que la forman.
3.1 Elementos En cualquier estructura podemos encontrar uno o varios de los siguientes elementos, encargados de proporcionarle la suficiente resistencia para soportar las cargas a la que estará sometida:
Pilares Elementos resistentes dispuestos en posición vertical, que soportan el peso de los elementos que se apoyan sobre ellos. Cuando presentan forma cilíndrica se les denomina columnas.
Vigas Elementos colocados normalmente en posición horizontal que soportan la carga de la estructura y la transmiten hacia los pilares.
Arcos Permite trasmitir las cargas que soporta hacia los elementos que sustentan la estructura.
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Tubos Presentan gran resistencia ya que su geometría
cilíndrica
permite un reparto equitativo de las cargas sobre sus paredes.
Tirantes Son
cables,
normalmente
constituidos por hilos de acero, que dan rigidez y permiten mejorar la resistencia de la estructura. Soportan bien los esfuerzos
que
tienden
a
estirarlos y pueden ser tensados mediante tensores o trinquetes.
Fuente: http://www.talleressanbernabe.com/
Triángulos
Es
una
forma
geométrica
estable, que no se deforma ante la
presencia
de
fuerzas
externas.
3.2 Tipos Existen dos tipos de estructuras: rígidas y flexibles. Una forma es rígida cuando un objeto o conjunto de objetos que la conforma no cambia al ser estirada o presionada, por ejemplo: sillas, los puentes y en la construcción de edificios. Una estructura es flexible cuando al recibir alguna fuerza externa éste se estira o deforma, por ejemplo: las cajas de cartón, etc.
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Veamos algunos ejemplos de estructura rígida y flexible utilizando las piezas del kit de robótica Estructuras rígidas y flexibles Rígidas
Flexibles
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Referencias bibliográficas Díaz, C., y Guerra, F. (2014). Educación para adultos: Ámbito científico tecnológico I. España: Editex S.A. Bueno, A (2010). Unidad didáctica “Control y Robótica”: Curso 3° ESO versión 1.0. Recuperado de: http://www.portaleso.com/usuarios/Toni/Robot/unidad_4_robotica_v1_c.pdf Jensen, N (2008), Máquinas simples y complejas. Learning A-Z Recuperado de: https://www.sciencea-z.com/content/samples/machines_34_nfbook_spanish_-_low.pdf MecanESO (2006), Centro de Nacional de Información y Comunicación Educativa del Ministerio de Educación de España. Recuperado de http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/index.htm ATA EPE (2009). De las máquinas simples a los mecanismos. Colombia Recuperado de: http://www.roboticaescolar.com/uploads/4/9/9/4/49945679/metodologia_ata_epe _por_dino_segura.pdf
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