¿Qué son operadores mecánicos?
En Tecnología se entiende por operador mecánico cualquier objeto o conjunto de objetos que sean capaces de realizar una función tecnológica permitiendo al ser humano producir, transformar o controlar un movimiento o convertir una fuerza en un movimiento realizando el menor esfuerzo.sirven para transmitir el movimiento desde el lugar en que se produce hasta la pieza que se desea mover
La unión de operadores mecánicos permite que se formen mecanismos y engranajes. La unión de éstos da origen a las máquinas. Los operadores mecánicos convierten la fuerza en movimiento.
Se divide en:
- Mecanismo de transmisión lineal
- Mecanismo que transmite movimiento
- Operadores que acumulan energía.
los tipos de operadores mecánicos pueden variar segun su funcion y enlace por ejemplo:
Tanto como el movimiento de entrada y la de salida son lineales, tienen como objeto cambiar el sentido de la fuerza (palanca polipasto) para cambiar el sentido de la fuerza (polea) y varias el punto de la aplicación (palanca).
Palanca
Una palanca es la máquina simple de transmisión lineal que puede girar alrededor de un punto de apoyo. En esta barra hasta un punto de aplicación de la fuerza (F), y un punto de aplicación de la resistencia, (R). Para resolver una palanca en equilibrio empleamos la expresión llamada ley de la palanca: F.d=R.r tenemos 3 tipos de palancas:
Palancas de primer género o de primer grado:
Tiene el punto de apoyo entre la fuerza y la resistencia
palancas de segundo genero o de segundo grado:
Tienen la resistencia entre el punto de apoyo y la fuerza.
Palancas de tercer género o de tercer grado:
Son las que tienen la fuerza entre el punto de apoyo y la resistencia.Es una balanza de segundo grado.
Polea:
La polea es una rueda que gira libremente alrededor de su eje, esta provista de un canal en su superficie para que sirva de guía a una cuerda, correa o cadena. A la que recibe o a la que le da el movimiento
Tipos de polea
Polea simple: Polea simple fija, polea simple móvil
Polea compuesta: Polipasto
Polea simple fija:
En las poleas fijas, las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son iguales (T1 = T2) por lo tanto no reduce la fuerza necesaria para levantar un cuerpo. Sin embargo permite cambiar el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.
Polea simple móvil:
La polea móvil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro (extremo móvil) conectado a un mecanismo de tracción.
Estas poleas disponen de un sistema armadura-eje que les permite permanecer unidas a la carga y arrastrarla en su movimiento (al tirar de la cuerda la polea se mueve arrastrando la carga).
Polea compuesta
Polipasto:
Es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto
OPERADORES QUE TRANSMITEN MOVIMIENTO:
como los ejes, las ruedas, las correas, las cadenas, las bielas, etc.
La rueda es un elemento cilíndrico, redondeado y de poco espesor, que gira alrededor de un eje (real o virtual) o solidariamente con él.
Aunque es un operador bastante sencillo, a lo largo de su historia ha sufrido modificaciones:
- En la estructura. Las primeras ruedas fueron macizas, pero pronto se comprobó que las de radios, más ligeras, podían soportar el mismo peso. Un tipo especial es la rueda dentada, muy empleada en todo tipo de máquinas para transmitir el movimiento. Más adelante hablaremos sobre la unión de dos o más ruedas dentadas para formar lo que se conoce comoengranaje.
- En los materiales utilizados. Los más utilizados han sido la piedra, la madera, los metales y, más recientemente, el caucho.
- Operadores que transforman la fuerza ejercida sobre ellos, como las palancas, los tornillos, las manivelas, etc.
- se divide en:
- Palanca
- Plano inclinado
- Rueda
El plano inclinado:
es una máquina simple que consiste en una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura.
Tiene la ventaja de necesitarse una fuerza menor que la que se emplea si levantamos dicho cuerpo verticalmente, aunque a costa de aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento.
Las leyes que rigen el comportamiento de los cuerpos en un plano inclinado fueron enunciadas por primera vez por el matemático Simón Stevin, en la segunda mitad del siglo XVI.
Para analizar las fuerzas existentes sobre un cuerpo situado sobre un plano inclinado, hay que tener en cuenta la existencia de varios orígenes en las
mismas.
La rueda:
La rueda es una pieza mecánica circular que gira alrededor de un eje. Puede ser considerada una máquina simple, y forma parte del conjunto denominado elementos de máquinas.
Es uno de los inventos fundamentales en la Historia de la humanidad, por su gran utilidad en la elaboración de alfarería, en el transporte terrestre, y como componente fundamental de diversas máquinas. El conocimiento de su origen se pierde en el tiempo, y sus múltiples usos han sido esenciales en el desarrollo del progreso humano.
Historia:
La invención de la rueda corresponde a la época final del neolítico, y puede ser visto en relación con los demás avances tecnológicos que dieron lugar a inicio de la Edad de Bronce. Los estudios estiman que fue inventada en el quinto milenio a. C. en Mesopotámica, durante el período de El Obeid, en la antigua región conocida como Creciente Fértil, inicialmente, con la función de rueda de alfarero.
Posteriormente se empleó en la construcción decarros; se difundió por el Viejo Mundo junto con los carros y los animales de tiro. La rueda llegó a Europa y Asia occidental en el cuarto milenio a. C., y al Valle del Indo hacia el tercer milenio a. C. Barbieri-Baja (2000) aboga por la existencia de vehículos chinos de ruedas cerca de 2000a.C., aunque su referencia más antigua se data ca. 1200a.C.
Entre las culturas americanas no prosperó, probablemente por la ausencia de grandes bestias que pudieran tirar de los vehículos, y porque las civilizaciones más avanzadas ocupaban terrenos escarpados. Han sido encontradas ruedas en objetos casi identificados como juguetes que se datan alrededor de 1500a.C.
- Evolución de la rueda de transporte
El ESTANDARTE DE UR , hallado en una tumba datada entre los siglos XXVII y XXV, en el período Dinástico Arcaico. Representa diversas escenas de la vida cotidiana y de guerra.
Las primeras ruedas eran simples discos de madera con un agujero central para insertarlas en un eje. La posterior invención de la rueda con RADIOS permitió la construcción de vehículos más rápidos y ligeros; surge durante la CULTURA DE ANDRONOVO (2000 - 1200a.C.), al norte de ASIA CENTRAL .
La inclusión de llantas de hierro alrededor de las ruedas de los carros surge en el primer siglo antes de Cristo, en los pueblos CELTAS , además, fueron los primeros que usaron un tipo rudimentario de rodamiento en el eje: unos discos de madera muy dura; posteriormente, los romanos utilizaron anillosde BRONCE como rodamiento, a modo de BUJE . Por esa época, constructores daneses también probaron con éxito un sistema de cojinetes con rodillos de madera, que hacían girar la rueda con menor fricción.
No hubo grandes modificaciones hasta el siglo XIX , cuando se generaliza el uso de metales en la elaboración de maquinarias; en la década de 1880, se inventaron los NEUMÁTICOS para ruedas; en el siglo XX se construyen ruedas de las más variadas aleaciones. La evolución de la rueda fue pareja con el desarrollo del AUTOMÓVIL, que exigía mayor resistencia, mayor adherencia al suelo y menor desgaste. El problema principal, las pinchaduras, fue resuelto con la aparición de las primeras cubiertas sin cámara, a partir de 1960.
- Otros usos
En la EDAD MEDIA y el RENACIMIENTO se idearon perfeccionamientos técnicos que encontraron aplicación en ingenios de HIDRÁULICA y militares. Con la REVOLUCIÓN INDUSTRIAL la rueda comenzó a utilizarse para la transmisión de pares motrices, preferentemente, siendo el principal elemento de la civilización de las máquinas
.
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OPERADORES QUE ACUMULAN ENERGÍA:
como los muelles, las gomas o los resortes. Un muelle está formado por un alambre enrollado de forma helicoidal.
- 1. Cuando se ejerce una fuerza sobre él, se deforma, de manera que se reduce su longitud.
- 2. Cuando deja de actuar la fuerza deformante, la longitud del muelle vuelve a ser la inicial. En este paso puede realizar alguna fuerza (reacción) sobre un objeto.
1.- OPERADORES QUE ACUMULAN ENERGÍA MECÁNICA
1.1.- Gomas
1.2.- Muelles
1.3.- Resortes
2.- OPERADORES QUE TRANSFORMAN Y TRANSMITEN LA ENERGÍA
MECÁNICA:
2.1- Soportes
2.2.- La Palanca
2.3.- Ruedas de fricción
2.4.- Poleas
2.5.- Transmisión por cadena
2.6.- Ruedas dentadas o engranajes
El operador acumula en forma de energía potencial el trabajo realizado por las
fuerzas deformantes.
LA GOMA es un operador que tiene forma anular y sección circular, rectangular,
cuadrada, y, en ciertas aplicaciones, trapecial y dentada. Permite mantener unidos entre
sí varios objetos. Se utiliza como elemento de transmisión y como muelle en los
montajes de pequeños prototipos, pero habitualmente se emplea como correa para la
transmisión del movimiento de rotación.
EL MUELLE:
es un operador formado por un alambre arrollado helicoidal mente. Se
emplea en topes, suspensiones, etc.
es un operador formado por un alambre arrollado helicoidal mente. Se
emplea en topes, suspensiones, etc.
Resortes:
Esta formado por láminas ensambladas (de ballesta) o por un fleje
arrollado en espiral alrededor de un eje al que se fija uno de sus extremos. Los resortes
de ballesta se emplean en suspensiones de vehículos pesados. Los resortes en espiral se emplean en relojes, juguetes y temporizadores.
Al cesar la acción del esfuerzo deformante, el operador libera su tensión y
devuelve la energía potencial acumulada realizando un trabajo que le permite recuperar
su forma inicial.
OPERADORES QUE TRANSFORMAN Y TRANSMITEN LA ENERGÍA MECÁNICA
2.1.- SOPORTES
2.1.- SOPORTES
Los soportes son elementos que sirven de apoyo a otros elementos. El eje y la
guía son dos ejemplos de soportes.
El eje es un soporte de forma cilíndrica y alargada que permite la rotación de
otro elemento alrededor de él, o bien hace que giren ambos solidariamente, en cuyo caso recibe el nombre de árbol.
dirigir la trayectoria de otro elemento que se desplaza sobre ella.
2.2.- LA PALANCA
La palanca es un elemento rígido y alargado que gira alrededor de un eje situado
en el punto de apoyo de la palanca. Transforma una fuerza giratoria en otra fuerza
giratoria.
La relación entre la fuerza aplicada y la reacción obtenida sigue la siguiente ley:
Fuerza x Brazo motor = Resistencia x Brazo resistente
Si el brazo motor es más largo que el brazo resistente, se consigue que la fuerza
sea menor que la resistencia.
Existen tres clases de palancas, dependiendo de donde se encuentre situado el
punto de apoyo (eje) y donde se apliquen las fuerzas
las palancas de primera clase, el punto de apoyo está situado entre el punto
de aplicación de la fuerza y la resistencia.
2.3.- RUEDAS DE FRICCIÓN
La polea o rueda es un elemento de forma cilíndrica y poco espesor que gira
alrededor de un eje o solidariamente con él. Las principales funciones son las siguientes:
- Permite cambiar la dirección de una fuerza.
- Permite transmitir una fuerza y el movimiento de rotación entre ejes paralelos.
La transmisión se realiza mediante dos discos, fijos a sus ejes respectivos, que se
encuentran en contacto entre sí, transmitiéndose el movimiento por fricción.
de aplicación de la fuerza y la resistencia.
2.3.- RUEDAS DE FRICCIÓN
La polea o rueda es un elemento de forma cilíndrica y poco espesor que gira
alrededor de un eje o solidariamente con él. Las principales funciones son las siguientes:
- Permite cambiar la dirección de una fuerza.
- Permite transmitir una fuerza y el movimiento de rotación entre ejes paralelos.
La transmisión se realiza mediante dos discos, fijos a sus ejes respectivos, que se
encuentran en contacto entre sí, transmitiéndose el movimiento por fricción.
2.5.- TRANSMISIÓN POR CADENA
Este tipo de sistema de transmisión es muy parecido a la transmisión por correa; la diferencia estriba en que en este caso las dos ruedas poseen una serie de salientes denominados dientes, y la cadena tiene una serie de huecos en los que los dientes encajan perfectamente. Con esta modificación la transmisión deja de producirse por fricción entre correa y polea y no existe por lo tanto problema alguno de deslizamiento.
La transmisión por correa y por cadena permite mantener o cambiar el sentido de giro aumentando notablemente la distancia entre los ejes.
Este tipo de sistema de transmisión es muy parecido a la transmisión por correa; la diferencia estriba en que en este caso las dos ruedas poseen una serie de salientes denominados dientes, y la cadena tiene una serie de huecos en los que los dientes encajan perfectamente. Con esta modificación la transmisión deja de producirse por fricción entre correa y polea y no existe por lo tanto problema alguno de deslizamiento.
La transmisión por correa y por cadena permite mantener o cambiar el sentido de giro aumentando notablemente la distancia entre los ejes.
2.6.- RUEDAS DENTADAS O ENGRANAJES
La transmisión por engranajes se utiliza para transmitir un movimiento
de rotación de un eje a otro. Este sistema consta de dos ruedas o cilindros con una serie de salientes denominados dientes y de huecos que encajan perfectamente en los de losdientes de la otra rueda. Así, la transmisión del movimiento se realiza por empuje de los dientes que encajan en los dientes de la otra rueda.
Este tipo de mecanismo es muy utilizado en los relojes analógicos, en vehículos
para el transporte (bicicletas, automóviles, aviones, etc.) y, en general, en todo tipo de máquinas.
La transmisión por engranajes se utiliza para transmitir un movimiento
de rotación de un eje a otro. Este sistema consta de dos ruedas o cilindros con una serie de salientes denominados dientes y de huecos que encajan perfectamente en los de losdientes de la otra rueda. Así, la transmisión del movimiento se realiza por empuje de los dientes que encajan en los dientes de la otra rueda.
Este tipo de mecanismo es muy utilizado en los relojes analógicos, en vehículos
para el transporte (bicicletas, automóviles, aviones, etc.) y, en general, en todo tipo de máquinas.
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°|DIAPOSITIVA OPERADORES MECANICOS MEDIANTE PALANCAS|°
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Mi proyecto trata sobre un operador mecánico en este caso es un ascensor el cual es un operador de polea,hize un ascensor el cual no estaba compuesto por ninguno interruptor o algún mecanismo eléctrico sino que en este caso utiliza una rueda para que hiciera la acción de "polea" con unas cuerdas para que al momento de jalar de dicha cuerda el ascensor ascendiera y viceversa
Los materiales que utilize fueron:
-Madera Rosada(dos rectángulos, 3 cuadrados y una elevador pequeño que entre entre los rectangulalos)
-Un clavo
-2 palos de helado
-1m de cuerda gruesa
-Una rueda pequeña
-silicona fría o caliente (utilize caliente porque era más seguro para el proyecto)
-2 alambres de 26 centímetros
Video:
Utilize un muñeco de mi hermano para probar el operador mecánico
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