Mecanismos: Funcionamiento, Transmisión y Transformación de Movimiento

Definición y Tipos de Movimiento

Un mecanismo es la combinación de órganos o piezas que, interactuando entre sí, producen una acción determinada. Ejemplos comunes incluyen una mordaza, un micrómetro o una excavadora.

El movimiento es el estado de los cuerpos mientras cambian de lugar o posición. Los tipos principales de movimiento son:

• Movimiento plano:
  • Traslación rectilínea (desplazamiento paralelo en línea recta).
  • Traslación curvilínea (desplazamiento paralelo en curva).
• Movimiento de rotación: Giro alrededor de un eje.
• Movimiento pivotante: Giro sobre sí mismo (puede ser discrecional, rectilíneo, circular o helicoidal).

Propósito y Tipos de Mecanismos

Los mecanismos se emplean fundamentalmente para:

• Transmitir movimiento variando revoluciones.
• Invertir el sentido de giro.
• Transformar un tipo de movimiento determinado en otro.

Existen diversos tipos de mecanismos según su función principal:

• Mecanismos de control
• Mecanismos de embrague
• Mecanismos de frenos
• Mecanismos de inversión
• Mecanismos de regulación
• Mecanismos de bloqueo
• Mecanismos de acoplamiento

Medios de Funcionamiento de los Mecanismos

La acción de un mecanismo se puede lograr mediante diferentes medios:

• Medio mecánico: Utilizando componentes físicos como engranajes, palancas, etc.
• Medio hidráulico: Empleando la presión de fluidos.
• Sistemas eléctricos: A través de motores y actuadores eléctricos.

Mecanismos de Transmisión de Movimiento

Estos mecanismos se encargan de transferir el movimiento entre diferentes partes de una máquina.

Transmisión entre Ejes Alineados

La forma de transmitir el movimiento entre ejes coaxiales se realiza mediante acoplamientos, que pueden ser:

• Acoplamientos rígidos: Unen dos ejes de manera fija.
• Acoplamientos flexibles: Permiten transmitir movimiento con cierta flexibilidad para absorber desalineaciones o vibraciones (ej: acoplamiento Oldham, Jawflex, transmisión tipo fuelle, transmisión de ranurado helicoidal).
• Acoplamientos de embrague y desembrague: Logran la transmisión y el control (conexión/desconexión) del movimiento entre ejes alineados (ej: embrague cónico de fricción, embrague de disco, embrague de discos múltiples).
• Acoplamientos limitadores del par: Interrumpen la continuidad entre la fuente de potencia y la carga cuando esta alcanza un valor predeterminado, protegiendo el sistema.
• Acoplamientos con reductores intermedios: Se aplican cuando hay que transmitir un movimiento en el que la velocidad del eje de entrada sea distinta a la del eje de salida (ej: reductor planetario).

Transmisión entre Ejes que Forman un Ángulo Superior a 5°

Para esta configuración se emplean las juntas universales Cardan, que pueden ser:

• Junta Cardan simple.
• Junta Cardan doble.
• Junta Cardan doble con eje telescópico.

Transmisión entre Ejes Paralelos

La transmisión más común se realiza entre ejes situados en paralelo. Para llevar a cabo esta transferencia del movimiento podemos encontrar los siguientes sistemas:

• Ruedas de fricción.
• Correas y poleas.
• Ruedas dentadas (engranajes).
• Cadenas y ruedas de cadena (piñones/catalinas).

Transmisión entre Ejes que se Cruzan (no paralelos y no se cortan)

Dentro de las máquinas, podemos ver que se transmite movimiento entre ejes que se cruzan. Los tipos comunes son:

• Correas y poleas (a menudo con correas cruzadas o poleas especiales).
• Un tornillo sinfín y una rueda dentada (corona).
• Dos ruedas helicoidales (engranajes helicoidales de ejes cruzados).

Transmisión entre Ejes que se Cortan

Para transmitir movimiento entre ejes cuyas líneas de eje se intersectan, son necesarios sistemas como:

• Correas y poleas (con disposición angular).
• Ruedas de fricción cónicas.
• Engranajes cónicos.

Mecanismos de Transformación de Movimiento

Estos mecanismos cambian la naturaleza del movimiento (ej: de rotativo a lineal).

Mecanismos Biela-Manivela

Transforman un movimiento circular continuo en uno lineal alternativo, o viceversa. Pueden presentar un recorrido fijo o tener posibilidad de regulación.

Mecanismos Piñón-Cremallera

Transforman el movimiento giratorio de un piñón en el movimiento lineal de una barra dentada (cremallera). Al girar el piñón, la cremallera se desplaza linealmente.

Mecanismos Tornillo-Tuerca

Transforman un movimiento giratorio en uno lineal. El desplazamiento lineal lo realiza el tornillo o la tuerca, dependiendo de cuál esté fijo y cuál gire. Generalmente, no hay desplazamiento axial relativo entre ambos mientras están engranados.

Mecanismos de Levas

Una leva (elemento giratorio o deslizante con un perfil especial) empuja a un seguidor, generando un movimiento específico en este último. Tipos comunes incluyen:

• Levas de disco.
• Levas de cuña.
• Levas de tambor.
• Levas laterales o de cara.

Otros Mecanismos Relevantes

Mecanismos Paso a Paso

Permiten movimientos intermitentes o discretos. Ejemplos son:

• Trinquetes (permiten giro en un solo sentido o avances controlados).
• La Cruz de Malta (convierte rotación continua en rotación intermitente).

Mecanismos de Freno

Se utilizan para reducir la velocidad o detener el movimiento de un eje o componente. Tipos principales:

• Frenos de disco.
• Frenos de zapata (interna o externa, como en los frenos de tambor).
• Frenos electromagnéticos.

Variadores de Velocidad

Se usan para dotar a un eje de una gama variable de revoluciones, permitiendo que la transición entre ellas se realice de una forma continua, sin escalonamientos. Existen tipos para operar en:

• Velocidades lentas.
• Velocidades rápidas.