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MÁQUINAS Y APARATOS
Vivimos rodeados de máquinas y aparatos: vehícuLos, reLojes, teLevisores, ordenadores, Lavadoras, teLéfonos móviLes, etc. Desde Las más simpLes, como un abreLatas, a Las más compLejas, como un robot industriaL, en Las máquinas se pueden reconocer características que Las distinguen:
• Funcionan con aporte de energía. Todas Las máquinas y aparatos precisan de aLimentación energética para funcionar, ya sea mediante su conexión a La corriente eLéctrica, con piLas, quemando aLgún combustibLe, usando aire a presión o accionados con esfuerzo muscuLar.
• Transmiten y transforman la energía. Los mecanismos y circuitos deL interior de Las máquinas y aparatos se ocupan de transmitir o transformar La energía que reciben para conseguir eL funcionamiento deseado.
• Producen efectos. Las máquinas y Los aparatos se reconocen por Lcs efectos de su funcionamiento: moverse, caLentar, emitir imágenes -. sonidos, deformar materiaLes, editar o guardar datos, Levantar pesos, etc. Muchas máquinas producen varios efectos a La vez; por ejempLo, una Lavadora moja, mueve La ropa, caLienta eL agua y centrifuga.
Las máquinas se pueden agrupar teniendo en cuenta sus efectos:Transporte. Muchas máquinas permiten eL despLazamiento de personas, materiaLes y productos, como Los vehícuLos, Los barcos, Los trenes, Las bicicLetas, Las aeronaves, etc.
Trabajo mecánico. Lo reaLizan Las máquinas que modifican La forma de Los materiaLes y Los productos, como Las grúas, Los taLadros, Los robots industriaLes, Las máquinas de coser o Las batidoras.Temperatura y ambiente. Las estufas, Las Lámparas, Los ventiLadores, Los frigoríficos, Los hornos o Las incubadoras modifican Las condiciones ambientaLes para acondicionar eL espacio.
Información, sonido e imagen. Hay aparatos para La comunicación, eL tratamiento de La información o el registro y La emisión audiovisuaL: teLéfonos, ordenadores, cámaras, teLevisores, etc.
LAS PARTES DE UNA MÁQUINA
Las máquinas están formadas por una gran cantidad de piezas con distinta finalidad. En general, se pueden distinguir varias partes:
• Estructura. Está constituida por las partes fijas de la máquina sobre las que se apoya el resto de piezas. A veces envuelve la máquina y evita el contacto con el interior. Puede ser un armazón de barras, como el cuadro de una bicicleta, o una carcasa exterior, como la de una lavadora.
• Mecanismos. Son Las partes móviles de la máquina, como las ruedas dentadas, Las palancas, Las poleas, Los rodillos, etc. La función de Los mecanismos es transmitir la fuerza y el movimiento que suelen iniciarse en los motores, aunque estos también pueden accionarse manualmente o con aire a presión.
• Circuitos. Se ocupan de controlar el flujo de La energía eléctrica o de los fluidos a presión.
- Los circuitos eléctricos se reconocen por la presencia de cables, interruptores, transformadores, resistencias o motores eléctricos.
- Los circuitos electrónicos están formados por placas de circuito impreso con resistencias, condensadores, transistores y circuitos integrados.
- Los circuitos de fluidos se caracterizan por la presencia de tuberías y válvulas reguladoras.
Para conocer las partes que componen una máquina y descubrir cómo funciona ésta es necesario explorar su interior.
4. ENERGÍA PARA LAS MÁQUINAS
Las máquinas y Los aparatos funcionan a partir del suministro de energía.
Las formas de energía más utiLizadas en La actualidad son Las siguientes:
• Eléctrica. Se puede obtener a través de la red eléctrica, mediante pilas
o con células fotovoltaicas que aprovechan la radiación sotar. Puede producir distintos efectos: calor en las resistencias, movimiento con los motores eléctricos, luz con las lámparas, sonidos con Los altavoces o imágenes con pantallas de cristal líquido o tubos de imagen.
• Termoquímica. Debido a su naturaleza química, los combustibles desprenden al arder energía térmica que se utiliza en calderas, cocinas,
motores de vehículos, embarcaciones, aeronaves y máquinas agrícolas.
• Ruidos a presión. El aire comprimido o los líquidos a presión, proporcionados por compresores o bombas, sirven para impulsar máquinas oe trabajo como prensas, perforadoras o grapadoras. También se usan en máquinas de elevación, como grúas o plataformas.
• Mecánica. Las fuerzas realizadas por los músculos son útiles para accionar herramientas, bicicletas, tricicLos, etc. La energía mecánica de los
muelles se emplea en juguetes y relojes de cuerda.


Muchos aparatos y máquinas funcionan mediante motores, que transforman La energía procedente de combustibLes, baterías u otras fuentes en energía mecánica para poner en movimiento Los mecanismos.
Tos DE MOTORES
Se distinguen principaLmente dos tipos de motores de uso frecuente:
• Motores eléctricos, que obtienen La energía a partir de una corriente eLéctrica. Los de corriente continua se aLimentan con baterías o piras y
son muy útiLes para aparatos portátiLes. Los de corriente aLterna se conectan a La red eéctrica y se empLean en La industria y en Los eLectrodomésticos.
• Motores de combustión, que aprovechan La energía de Los combustibLes. En Los motores de combustión externa, como La máquina de vapor, La
combustión sucede fuera de La máquina para caLentar un fLuido como eL agua que, en torma de vapor, moverá aLgún mecanismo.
Los motores de combustión interna empLean combustibLes fósiLes, como eL petróLeo, que producen eL movimiento aL arder en una cámara dentro deL propio motor. Existen motores de combustión interna senciLLos, Ligeros y de poca potencia, como Los de Las motocicLetas, y otros que desarroLLan una gran potencia, como Las turbinas de gas de Los aviones.
EL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
EL motor de combustión interna más utiLizado en Los vehícuLos y Las gran des embarcaciones es eL motor de cuatro tiempos, formado por una estructura o bLoque con varios ciLindros. En su interior se despLaza un pistón que, mediante una bieLa, hace girar eL cigüeñaL o eje deL motor.
EL combustibLe reacciona con eL oxígeno deL aire en cada ciLindro y se producen una expLosión y una expansión de Los gases quemados que hacen que eL pistón baje. En cada ciLindro se reaLiza un cicLo de cuatro tiempos. La entrada y La saLida de Los gases se controLan con válvuLas sincronizadas con eL movimiento deL cigüeñaL
E ntrada
FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE CUATRO TIEMPOS
Salida de gases
1. Admisión. Cuando eL pistón baja entran en eL ciLindro aire y gasoLina.
2. Compresión. Se cierran Las váLvuLas, sube eL pistón y se comprime La mezcLa.
3. ExpLosión. La chispa de La bujía infLama La mezcLa, que Lanza eL pistón hacia abajo.
4. Escape. Al subir de
nuevo, eL pistón empuja Los gases aL exterior. .
A veces, La fuerza de giro o La veLocidad deL eje deL motor no resuLtan adecuadas para conseguir Los movimientos precisos en Las máquinas. En este caso se recurre a diferentes tipos de mecanismos o transmisiones mecánicas con varias finaLidades:
• Transmitir la energía mecánica deL motor a Los diferentes puntos de Las máquinas con La ayuda de ejes, correas, cadenas, paLancas, etc.
• Transformar la fuerza o La velocidad proporcionadas por eL motor Con una misma cantidad de energía mecánica suministrada por unidad de tiempo, aL reducir La veLocidad se produce un aumento de La fuerza, y viceversa. Para conseguirLo se usan poLeas, cadenas, engranajes, etc.
• Modificar el movimiento para obtener despLazamientos LineaLes a partir deL movimiento circuLar de Los motores. Se utiLizan mecanismos como La
Levo, La bieLa-maniveLa, eL torniLLo o husiLLo y eL piñón-cremaLLera.
• Regular y controlar el movimiento para evitar Los cambios bruscos de veLocidad, frenar o impedir eL movimiento en un determinado sentido. Para eLLo se empLean voLantes de inercia, frenos, trinquetes e, incLuso, dispositivos de controL eLectrónico de La veLocidad deL motor.
Para reo tizar estas funciones hay distintos tipos de transmisión:
Transmisión lineal. Las paLancas articuLadas per miten variar La intensidad y eL recorrido de La fuerza apLicada. La combinación de paLancas proporciona una gran variedad de movimientos.
Transmisión circular. AL variar eL diámetro de Las poLeas o eL número de dientes de tas ruedas dentadas aumenta o disminuye La veLocidad anguLar modificando La fuerza de giro.
Transmisión circular-lineal. Mediante Levas, excéntricas o conjuntos de bieLa-maniveLa se transforma eL giro deL motor en despLazamientos de vaivén. Los mecanismos de torniLLo o piñón-cremaLLera dan recorridos más Largos y continuos.
Regulación del movimiento. Los votantes de inercia tratan de mantener constante La veLocidad. Los frenos La disminuyen, transformando energía mecánica en energía térmica por eL rozamiento de Las zapatas con Las piezas móviLes.

Cuando se ponen en marcha una máquina o un aparato se activan todos sus sistemas. En ocasiones es necesario definir un tiempo o un modo de trabajo, e incLuso dirigir parte de su funcionamiento. Muchas máquinas, además, permiten eL controL automático de aLgunas de sus opciones de funcionamiento.
ACCIONADORES EXTERNOS
Muchas funciones de controL se reaLizan mediante dispositivos de arranque, seLección y maniobra externos, que deben ser accionados por Los usuarios. Los más comunes son Los siguientes:
Mandos a distancia. Permiten encender o apagar La máquina mediante una señaL, generaLmente una onda de infrarrojos, que se envía a un receptor situado en eLLa. Si eL suministro de energía se mantiene encendido (con eL interruptor principaL en posición de esperal, esta señaL puede activar un circuito de puesta en marcha. ALgunos mandos a distancia también se empLean para controLar Las opciones de funcionamiento de Las máquinas y Los aparatos.
• Temporizadores. Sirven para seLeccionar eL tiempo de funcionamiento mediante un mando de reLoj, como en Los microondas. También se usan temporizadores de arranque, con Los que se estabLece una hora de puesta en marcha para que eL funcionamiento de La máquina se inicie automáticamente.
• Dispositivos de maniobra. Son utiLizados por Los usuarios para modificar y dirigir aLgunas acciones mediante eL empLeo de voLantes, pedaLes, paancas o interruptores de controL, como en eL caso de Los automóviLes, Las grúas, Los videojuegos o Los ordenadores.
• Interruptores de arranque. SueLen ser de paLanca o botón, con dos posiciones: de encendido y de apagado. A veces consisten en un puLsador que hay que mantener accionado, como en un taLadro o una batidora. También existen formas de puesta en marcha de uso restringido, como Las LLaves de arranque de vehícuLos o Los códigos de identificación de apertura.
• Selectores de funcionamiento. Se utiLizan cuando existen diferentes posibiLidades de funcionamiento o programas, como en eL caso de una Lavadora o un LavavajiLLas. También se empLean como reguLadores de veLocidad, temperatura, Luz, etc.
•Las máquinas yLos aparatos que utiLizamos disonen de n gran númeo ,
de funciones automáticas que se reaLizan sin La intervención directa de Las
personas que Los manejan: La grabadora de vídeo o de DVD permite gro- bar programas sin que estemos presentes para conectarLa; Las cámaras de fotos enfocan automáticamente y La caLefacción se puede poner en marcha antes de que nos Levantemos.
En eL funcionamiento automático intervienen diferentes tipos de dispositivos, como Los siguientes:
• Unidades de control. Son eL cerebro” de Las máquinas y Los sistems automáticos, ya que ordenan ciertas tareas en función de Los datos que reciben siguiendo su programa de funcionamiento. EL dispositivo más importante de La unidad de controL es eLprocesador, pero también se incLuyen otros eLementos para eL tratamiento de Las señaLes.
• Sensores. Tienen como función detectar Los cambios que se producen en eL exterior y en eL interior de La máquina: La proximidad de personas
y objetos, La Luminosidad, La temperatura, La veLocidad, La presión, etc.
Los datos percibidos por Los sensores se convierten en señaLes, normaLmente eLéctricas, que unas veces se envían a La unidad de controL deL sistema para ser procesadas y otras veces Les permiten actuar directamente como interruptores automáticos, por ejempLo, para cerrar eL cir cuito de encendido de faroLas cuando baja La Luminosidad.
• Órganos de mando. Actúan como interruptores o conmutadores internos accionados por señaLes enviadas desde La unidad de controL para que pongan en marcha, paren o modifiquen eL funcionamiento de motores, Lámparas, resistencias, etc. Los órganos de mando más comunes son Los reLés, los conmutadores eLectrónicos o Las váLvuLas neumáticas o hidráuLicas de distribución.
CONTROL AUTOMÁTICO

LAS RELACIONES DE TRANSMISIÓN
ALgunos mecanismos se utiLizan para modificar La veLocidad de giro entre dos ejes o para cambiar eívaLor de La fuerza o eL despLazamiento en barras articuLadas. EL cocente entre estos valores modificados recibe el nombre de relación de transmisión y se representa mediante La Letra i.
En Las palancas y barras articuLadas, aL aumentar La distancia (Li entre eL punto de apLicación de La fuerza y La articuLación, disminuye eL esfuerzo (Fi.
En Las transmisiones de tornilLo sin fin por cada giro compLeto de un torniLLo se producirá un giro también compLeto de un diente en eL piñón.
En Las transmisiones circulares, aL aumentar eL diámetro de una poLea (di o eL número de dientes de una rueda (z], aumenta La fuerza de giro (Mi.
En Las transmisiones de cambio de movimiento circutar a LineaL hay que determinar Los recorridos de Los eLementos LineaLes por cada vueLta.
= Fb/F, = Le! Lb = a / b
n d,
= nb/ e = Me! Mb = de! db = Z / Zb
¡ = nb/ na 1 / Zb
¿flb?
BieLa 2e
1 vueLta de maniveLa = 1 ida y vueLta de pistón

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