Elementos Mecánicos Auxiliares: Funcionamiento y Tipos en Ingeniería

Elementos Mecánicos Auxiliares

Los elementos mecánicos auxiliares facilitan un funcionamiento idóneo de todo conjunto mecánico.

Acumuladores de energía

Son aquellos elementos capaces de almacenar un tipo de energía y suministrarla posteriormente. Los más utilizados son el volante de inercia y los elementos elásticos.

Volante de inercia

Consiste en un disco macizo, normalmente de fundición, que se monta en un eje con la misión de garantizar un giro regular. Las irregularidades del giro se evitan gracias a la inercia de este volante, que frena el giro del eje cuando tiende a acelerarse y lo obliga a girar cuando tiende a detenerse. Con ello se consigue un giro más uniforme en el árbol de salida de la máquina.

Elementos elásticos

Son aquellos que se deforman por la acción de una fuerza y, una vez que esta ha desaparecido, recuperan su forma inicial. Según el tipo de esfuerzo, encontramos:

• Flexión:
  • Ballestas: Una o varias láminas de acero sometidas a flexión.
  • Flejes: Absorben energía que más tarde van liberando.
• Tracción y compresión:
  • Muelles: Su misión es absorber energía de vibraciones o cuando la fuerza actúa sobre ellos. Una aplicación común de los muelles es la suspensión.

Elementos disipadores de energía

Su misión es reducir o parar el movimiento de uno o varios elementos mecánicos cuando sea necesario. La fórmula física que rige este proceso es: (1/2 · m · v² = W_roz = P · s => P = F/s).

En la práctica, se emplean para detener elementos mecánicos que giran, transformando su energía cinética en energía calorífica por medio de la fricción entre dos piezas; a estas piezas se les llama frenos.

Tipos de frenos mecánicos

• De zapata exterior: La fricción se origina sobre la periferia de un disco solidario a un eje. La pieza que roza contra el disco (zapata) está recubierta de un material con alto coeficiente de rozamiento.
• De tambor: Consta de una pieza que gira, denominada tambor, fija a la rueda, y de otras piezas fijas al chasis o estructura del vehículo. Para reducir la velocidad del tambor, se aproxima la zapata para que roce con él.
• De disco: Consta de un disco y dos piezas (pastillas) que se aplican en ambas caras del disco, ofreciendo una alta eficacia.

Frenos eléctricos

Están formados por un disco de aluminio o cobre que gira entre dos polos fijos de un electroimán. Se inducen corrientes parásitas en el disco que intentan arrastrar al electroimán, el cual, como no se puede mover, provoca una disminución del giro del disco y, por lo tanto, del árbol.

Embrague

Es un elemento de las máquinas que se encarga de transmitir el movimiento entre dos ejes alineados. Uno de ellos recibe el movimiento del motor y el otro está acoplado al árbol de salida, que transmite el movimiento a los demás órganos.

• Posición de embragado: Cuando el embrague produce la transmisión entre ambos árboles.
• Posición de desembragado: Por el contrario, si no se transmite movimiento entre los árboles.

Otros elementos mecánicos: Soportes y Cojinetes

Soportes

Son piezas o dispositivos destinados a sostener o apoyar algún otro elemento fijo o móvil de la máquina.

Cojinetes

Son piezas cilíndricas que se colocan entre el apoyo de la máquina y el eje o árbol de transmisión del movimiento. Se usan por tres razones principales:

1. Cuando una pieza se mueve respecto de otra, se produce rozamiento y, por tanto, desgaste. Este proceso, a medio y largo plazo, origina holguras que traen como resultado vibraciones y pérdidas de potencia de la máquina.
2. Los ejes o árboles suelen estar fabricados del mismo material que el soporte. Este material puede tener coeficientes de rozamiento altos que originan fricciones y pérdidas de potencia.
3. Si no se colocasen cojinetes, se desgastarían los soportes.

Tipos de cojinetes

• Cojinetes de fricción: Son cilindros huecos por cuyo interior pasa el árbol o eje. Trabajan por fricción y están fabricados de un material más blando que el árbol para que se desgaste primero el cojinete y lo proteja. Dependiendo de la dirección de la carga, se fabrican dos tipos:
  • Axiales: Soportan carga en sentido longitudinal.
  • Radiales: Se utilizan en máquinas que van a girar a pocas revoluciones y de poca potencia.
• Rodamientos: Cojinetes formados por dos cilindros concéntricos, uno fijo al soporte y otro al eje. Entre ambos se intercala una corona de bolas o rodillos que podrán girar libremente; de esta manera se producen menos pérdidas de energía.

Lubricación de máquinas

Consiste en interponer una capa fina de aceite entre dos superficies que se mueven entre sí para evitar que estén en contacto directo. Existen varios tipos de lubricación:

• Manual: Aplicada directamente por el operario.
• Hidrodinámica: El eje gira a unas revoluciones mínimas; el aceite que está en contacto con él es arrastrado y obligado a concentrarse en el lateral inferior.
• Hidrostática: Consiste en inyectar aceite a presión que sale por puntos determinados, con objeto de separar las superficies que están en contacto, creando una fina capa de aceite. La ventaja es que no hace falta que ninguna de las piezas en contacto se mueva a gran velocidad.
• Lubricación por borboteo: Aprovecha el movimiento de alguna de las piezas a lubricar para salpicar el aceite.

Mantenimiento de elementos mecánicos

El mantenimiento es una tarea fundamental que debe ser constante o periódica para asegurar la vida útil de los componentes.