Generalidades de Mecanismos

1.1 GENERALIDADES DE MECANISMOS. Diseño y análisis son dos aspectos distintos en el estudio de los sistemas mecánicos. Análisis, podría llamarse más correctamente Síntesis. Diseño, es el proceso de establecer tamaños, formas, composiciones de los materiales y disposiciones de las piezas de tal modo que la máquina resultante desempeñe las tareas prescritas. Mecánica, es la rama del análisis científico que se ocupa de los movimientos, el tiempo y las fuerzas y se divide en estática que estudia los sistemas estacionarios, es decir, aquellos en que el tiempo no es un factor determinante, y dinámica que se refiere a los sistemas que cambian con el tiempo. En 1775 Euler reconoció que la dinámica se divide en dos ciencias diferentes, denominadas: Cinemática (del vocablo griego kinema, que significa movimiento) y Cinética que se ocupa del movimiento y las fuerzas que lo producen. Basó su división de la dinámica, en cinemática y cinética, suponiendo que deben ser cuerpos rígidos. MECANICA

ESTATICA

DINAMICA

CINEMATICA

CINETICA

Figura 1 Todo el movimiento observado en la naturaleza es movimiento relativo; es decir, el movimiento del cuerpo observado es relativo al observador. Por ejemplo, un pasajero sentado en un autobús se mueve relativamente al observador que espera en la parada del autobús, pero está en reposo respecto a otro pasajero sentado. Por otra parte, el pasajero que camina a lo largo del corredor del autobús está en movimiento relativo al pasajero sentado así como en movimiento relativo respecto al observador de la parada. La teoría de los mecanismos y las máquinas, es una ciencia aplicada que sirve para comprender las relaciones entre la geometría y los movimientos de las piezas de una máquina o un mecanismo y las fuerzas que generen tales movimientos. Trata de las leyes que gobiernan el movimiento de las partes de una máquina y fuerzas transmitidas por sus elementos. La naturaleza de los movimientos no depende de la resistencia o de las dimensiones absolutas de las partes en movimiento. Entonces, la fuerza y el movimiento pueden considerarse por separado, dividiendo a la ciencia de los mecanismos en dos partes: 1. Cinemática (Mecanismos puros): Estudia el movimiento y las partes de una máquina, y la manera de guiar y soportar este movimiento, independientemente de su resistencia (no se consideran las fuerzas que lo afectan) 2. Cinética (Diseño de maquinaria): Estudia las fuerzas que actúan sobre las diferentes partes de una máquina, selección de materiales en función de su resistencia, durabilidad y otras propiedades físicas. Máquina: Combinación de cuerpos rígidos resistentes, que se relacionan para producir algún efecto o trabajo acompañados de ciertos movimientos determinados.

Estructura (armadura), también es una combinación de cuerpos rígidos resistentes conectados por medio de articulaciones, pero su propósito, no es el de efectuar un trabajo ó transformar un movimiento. Su objeto es ser rígida y en este caso, tal vez tenga movimiento o pueda moverse de un lado a otro (en ese sentido es móvil), pero carece de movilidad interna, no existen movimientos relativos entre sus miembros, en tanto, que en las máquinas y mecanismos si existen. De lo anterior se deduce que, el propósito real de una máquina o un mecanismo es aprovechar sus movimientos internos relativos para transmitir potencia o transformar el movimiento. En una máquina, los términos fuerza, movimiento de torsión (par motor), trabajo y potencia, describen los conceptos predominantes. En un mecanismo aunque puede transmitir la potencia de una fuerza, el concepto predominante que tiene el diseñador, es lograr un movimiento deseado. Mecanismo: “Combinación de cuerpos resistentes, conectados por medio de articulaciones móviles para formar una cadena cinemática, cerrada con un eslabón fijo, y cuyo propósito es transformar el movimiento”. Las manivelas, palancas, baleros, flechas, crucetas, levas, engranes, tornillos, cables, cadenas, bandas, poleas, ruedas, chavetas, collarines, cilindros, émbolos, bielas, etc., son formas de elementos rígidos que pueden encontrarse en una máquina.