Muchas máquinas tienen un motor que gira, pero lo que necesitamos es que algo se mueva en línea recta: una puerta corredera, la aguja de una máquina de coser o la mordaza de un tornillo de banco. Otras veces ocurre al revés: un movimiento de vaivén debe convertirse en giro, como en los pistones de un coche. Los mecanismos de esta lección sirven para transformar el movimiento circular en rectilíneo, o al revés.
Un mecanismo es reversible si funciona en los dos sentidos: el giro produce el movimiento rectilíneo y también el movimiento rectilíneo produce el giro.
Está formado por dos piezas articuladas:
Cuando la manivela gira, el pie de biela va y viene: transforma el movimiento circular en alternativo. Es reversible: en el motor de un coche, el pistón empuja la biela y hace girar el cigüeñal (que es un conjunto de manivelas).
La distancia que recorre el pie de biela entre sus dos extremos se llama carrera, y es el doble del radio de la manivela: carrera = 2 · r.
Aplicaciones: motores de explosión, máquinas de coser, sierras de calar, antiguas locomotoras de vapor, bombas de pistón.
Está formado por un piñón (rueda dentada pequeña) que engrana con una cremallera (barra con dientes en línea recta).
En cada vuelta, la cremallera avanza tantos dientes como tenga el piñón. Si llamamos p a la distancia entre dos dientes (el paso) y Z al número de dientes del piñón:
avance por vuelta = Z · p y avance total = Z · p · número de vueltas
Aplicaciones: dirección de los coches, puertas correderas automáticas, taladros de columna (para bajar la broca), trenes cremallera.
Está formado por un tornillo (varilla con una rosca helicoidal) y una tuerca con la misma rosca por dentro. Si uno de los dos gira y el otro no puede girar, este último avanza en línea recta.
La distancia que avanza en cada vuelta es el paso de rosca (en una rosca sencilla, la distancia entre dos filetes consecutivos):
avance = paso · número de vueltas
Es un mecanismo no reversible: por mucho que empujes la tuerca en línea recta, no conseguirás que gire. Por eso es ideal para sujetar y para hacer grandes fuerzas con poco esfuerzo, y se queda firme en su posición.
Aplicaciones: tornillo de banco, gato mecánico de coche, sargentos de carpintería, grifos, prensas, tapones de rosca.
Ejemplo 1. La manivela de una sierra de calar mide 1,5 cm de radio. ¿Cuál es la carrera de la hoja?
Carrera = 2 · r = 2 · 1,5 = 3 cm. La hoja sube y baja 3 cm en cada vuelta de la manivela.
Ejemplo 2. Un piñón de 20 dientes engrana con una cremallera cuyo paso es de 3 mm. ¿Cuánto avanza la cremallera si el piñón da 5 vueltas?
Avance por vuelta = 20 · 3 = 60 mm. En 5 vueltas: 60 · 5 = 300 mm = 30 cm.
Ejemplo 3. Un tornillo de banco tiene un paso de rosca de 1,5 mm. ¿Cuánto se cierra la mordaza al dar 12 vueltas a la palanca? ¿Cuántas vueltas hacen falta para cerrarla 6 cm?
Avance = 1,5 · 12 = 18 mm. Para 6 cm = 60 mm: vueltas = 60 / 1,5 = 40 vueltas.
| Mecanismo | Transformación | ¿Reversible? | Fórmula |
|---|---|---|---|
| Biela-manivela | Circular ↔ alternativo | Sí | carrera = 2 · r |
| Piñón-cremallera | Circular ↔ rectilíneo | Sí | avance = Z · p · vueltas |
| Tornillo-tuerca | Circular → rectilíneo | No | avance = paso · vueltas |
La manivela de un mecanismo biela-manivela tiene un radio de 8 cm. ¿Cuál es la carrera del pie de biela?
Un piñón de 15 dientes engrana con una cremallera de paso 4 mm. ¿Cuánto avanza la cremallera si el piñón da 3 vueltas?
¿Cuál de estos mecanismos NO es reversible?
Un gato mecánico tiene un tornillo de paso 2 mm. ¿Cuántas vueltas hay que darle para que suba 30 mm?
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