TECNOLOGIA

TECNOLOGÍA

Poleas

¿Qué es una polea?

Se conoce como polea a una máquina simple diseñada para transmitir fuerza y operar como un mecanismo de tracción, reduciendo la cantidad de fuerza necesaria para mover o suspender en el aire un peso. Consiste en una rueda que gira sobre un eje central, y provista de un canal en su periferia por donde pasa una cuerda.

La polea puede definirse además como el punto de apoyo de una cuerda que se mueve en torno a él sin darle una vuelta completa; tal es la definición del científico francés Hatón de la Goupillière. Así, en uno de los extremos de dicha cuerda actúa una resistencia o peso, mientras en la otra una potencia o fuerza.

El uso de poleas es muy frecuente en los ámbitos de la construcción, la carga o descarga de vehículos y muchos otros, en los que se requiere de un aparejo para que funcione.

Historia de la polea

No se sabe demasiado respecto a la invención de la polea. La única nota al respecto que hay en la literatura histórica acusa como su inventor a Arquímedes, aunque bien podría haber sido apenas un estudioso y entusiasta de su uso.

Luego de diseñar el sistema de poleas adecuado, Arquímedes se sentó a cierta distancia y tiró casi sin esfuerzo de una cuerda, haciendo que el barco se elevara y se moviera tan establemente, que parecía aún permanecer en el agua.

Tipos de polea

Según el número de poleas, pueden ser simples o combinadas.

Existen dos formas de clasificación de las poleas:

Según su desplazamiento. Puede hablarse de poleas fijas cuando se hallan suspendidas de un punto fijo; o móviles cuando se trata de un conjunto de dos poleas: una fija y otra móvil.

Según su número. Dependiendo de si se trata de una sola polea actuando sola o de un conjunto interconectado de ellas, podremos hablar de poleas simples o de poleas combinadas o compuestas, respectivamente.

Partes de una polea

Toda polea se compone de cuatro partes fundamentales:

Eje. La porción fija en torno a la cual se inserta o se suspende la polea y que permite su giro libre. Se trata de la parte inmóvil y central.

Llanta. Zona externa de la polea, en donde se halla la garganta por donde pasa la cuerda.

Cuerpo. Se llama así la parte media de la polea, entre el cubo y la llanta, diseñada para girar ante la acción de la fuerza, provista de brazos o nervios para facilitar su movimiento.

Cubo. Es la parte interna de la polea, se trata del agujero cilíndrico al que se acopla el eje.

Engranajes

Los mecanismos de engranaje son esenciales para el funcionamiento de las máquinas y los motores. Estos hacen que el par de salida aumente y pueden ajustar la velocidad o el sentido del giro. Son utilizados casi siempre para la transición de movimientos giratorios. Pero si se emplean los engranajes adecuados y piezas planas dentadas, también pueden cambiar el movimiento alternativo en uno giratorio o viceversa.

¿Que son los engranajes?

Cuando se habla de engranaje, se hace referencia a un mecanismo que está conformado por ruedas dentadas. Los dientes de cada rueda hacen contacto entre sí con el propósito de pasar la velocidad rotatoria de una rueda a otra. Con estos componentes se logra transmitir el movimiento giratorio que hay entre dos ejes (paralelos, oblicuos o perpendiculares).

Rueda dentada, pieza fundamental de los engranajes

Las ruedas dentadas varían de acuerdo a como tengan los dientes. Hay otros mecanismos utilizados para formar engranajes, ejemplo de esto son: La cremallera, el engranaje en cadena y el tornillo sin fin.

Partes de la rueda dentada

Eje: Es donde gira la rueda o el eje de revolución.

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Circunferencia de Primitiva: En un engranaje compuesto por dos ruedas, las circunferencias primitivas son tangentes entre sí. Por otro lado, el diámetro primitivo es el que corresponde a la circunferencia primitiva.

Diámetro: Es el diámetro de la rueda y de acuerdo a este valor la rueda debe tener menos o más dientes. Al dividir el diámetro primitivo entre la cantidad de dientes de la rueda resulta el Módulo. Si dos ruedas van a formar un engranaje requieren el mismo módulo.

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Paso Circular: Trayecto desde un punto de un diente hasta el mismo punto, pero en el diente adyacente. Las ruedas engranan si tienen el mismo paso circular.

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Ángulo de Presión: Ángulo en el que el engranaje gira desde el momento en que el par de dientes se pone en contacto.

Tipos de engranaje

Para diferenciar los engranajes, estos se pueden dividir en cuatro tipos. Cada clasificación corresponde al material, la forma del engranaje, posición y forma de los dientes.

Engranajes de acuerdo al material utilizado: Son los metálicos y los plásticos.

Engranaje de acuerdo a la forma: Con respecto a la forma del engranaje, se clasifican en cilíndricos, cónicos y tornillos sin fin. Por su parte, los engranajes cilíndricos pueden presentarse de diferentes formas.

 De dientes rectos: Son los más baratos y empleados en el mercado, pero también son más ruidosos y no se usan al trabajar con velocidades altas.

Helicoidales: Silenciosos y con una transmisión de fuerza uniforme y más segura.

Cónicos: Transmiten el movimiento entre los árboles de levas que se cruzan creado un ángulo especifico. Son troncos de cono que poseen dientes hacia los lados, estos pueden ser curvos o rectos.

Tornillo sin fin: Son un particular caso de los helicoidales, donde el piñón es una especie de tornillo con rosca helicoidal que presenta una o varias entradas. En la parte extrema este tornillo se puede engranar una rueda dentada, creándose el mecanismo sinfín-corona. La corona es una rueda que tiene dentado especial, su forma cóncava logra acoplarse mejor al tornillo.


ROBOTICA


¿Qué es la Robotica?

Es la rama de la tecnología que se dedica al diseño, construcción, operación, disposición estructural, manufactura y aplicación de los robots. Es una ciencia que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia. 

                

Historia de la Robotica

En casi todas las épocas y culturas, los hombres han intentado construir máquinas automáticas que faciliten su trabajo, hagan más cómoda su existencia, satisfagan su curiosidad y su afán de aprender e investigar, o simplemente les sirvan de entretenimiento. Ya en la antigua Grecia se construyeron ingenios de funcionamiento automático a los que llamaron autómatas; posteriormente en la Edad Media y en el Renacimiento se siguieron fabricando diversos autómatas, entre ellos el gallo de Estrasburgo (1230) y el león animado de Leonardo Da Vinci. Durante los siglos XVII y XVIII se crearon ingenios mecánicos de mayor complejidad que tenían alguna de las características de los robots actuales; así por ejemplo Jacques de Vaucanson (1709-1782) construyó varios autómatas, uno de los mas conocidos es un pato mecánico, que bebe, come, grazna, chapotea en el agua y digiere su comida “como un pato verdadero”; estos primeros autómatas estaban destinados fundamentalmente a ser exhibidos en las ferias y servir de entretenimiento en las Cortes y entre la nobleza. Por esta época de finales del siglo XVIII y también a principios del XIX se desarrollaron algunas máquinas para empleo en la industria textil, entre las que ya había algún telar en el que mediante el uso de tarjetas perforadas se podía elegir el tipo de tela a tejer, este hito, constituyó uno de los primeros precedentes históricos de las máquinas programadas por control numérico.


Tipos de Robots

Según su cronología los robots pueden clasificarse en:

1ª Generación:

Manipuladores: Son sistemas mecánicos multifuncionales con un sistema sencillo de control, manual, de secuencia fija o de secuencia variable.

2da Generación:

Robots de Aprendizaje: Repiten una secuencia de movimientos que ha sido ejecutada previamente por un operador humano, por medio de un dispositivo mecánico. El operador realiza movimientos requeridos mientras el robot sigue y memoriza. (Androides)

3ra Generación:

Robots de Control Sensorizado: En este tipo de robots el controlador ejecuta las órdenes de un programa por medio de una computadora y las envía a un manipulador para que realice los movimientos necesarios.

4ta Generación:

Robots inteligentes: Poseen se sensores que envían información a la computadora de control sobre el estado del proceso, permitiendo una toma inteligente de decisiones y control del proceso en tiempo real. 

POLIPASTO

Máquina que se utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, porque se necesita aplicar una fuerza mucho menor al peso que hay que mover. Lleva dos o más poleas incorporadas para minimizar el esfuerzo.

Estos mecanismos se utilizan mucho en los talleres o industrias que cargan elementos y materiales muy pesados para hacer más rápida y fácil la elevación y colocación de estas piezas en las diferentes máquinas-herramientas que hay en los talleres o almacenes, así como cargarlas y descargarlas de los camiones que las transportan.

Historia

Es el genio nacido en Siracusa en el siglo III ANE., Arquímedes, quien diseña el primer sistema de poleas a instancias de un pedido de su rey y mecenas, Hierón II, tirano de Siracusa, quien preocupado por hacer frente y poder derrotar al ejército romano, encargó al sabio siracusano una máquina capaz de hacer frente al enemigo.

Y así fue que nació el primer sistema de poleas o polipasto: una especie de grúa que, con una inmensa boca a modo de tenaza en su extremo, era capaz de enganchar y levantar a los barcos enemigos.

Tipos de Polipasto

Se pueden clasificar según estos parámetros:

Según su número de gargantas:

Cuando una de las poleas solo tiene una garganta se denomina aparejo sencillo.

El resto se llaman aparejos dobles.

Según el numero de vueltas queda la garganta:

- De cuatro vueltas.

- De seis vueltas.

Según la forma en la que multiplican la fuerza:

- Factorial: a mayor cantidad de poleas móviles, mayor será la fuerza que se aplica.

- Potencial: multiplican la fuerza por 2 elevado al número de poleas.

- Diferencial: la fuerza depende de la diferencia entre la longitud del radio de ambas poleas.

Según el material de los ramales:

- De cuerda.

- De cable.

- De cadena.

Según lo que aplique a la potencia de la máquina:

- Manuales.

- De palanca.

- Eléctricos.

Manivela

Una manivela es una barra que puede girar y que está unida a un eje. Cuando se gira la manivela, el eje gira también. La manivela es, por tanto, un operador que sirve para hacer girar un eje con menos esfuerzo. Se puede encontrar manivelas en máquinas como los coches antiguos, las pequeñas hormigoneras de obra, los tornos manuales, algunos juguetes, entre otros.

Tipos de Manivela

Cigüeñal

Un cigüeñal es un conjunto de manivelas que están colocadas sobre un mismo eje. Se utiliza cuando queremos dar movimiento a varios elementos de forma alternativa. También se puede conseguir el efecto contrario. El caso más conocido es el del cigüeñal del motor de explosión -el que llevan la mayoría de los coches- que funciona convirtiendo el movimiento alternativo de los pistones en el movimiento rotatorio del eje principal.

La biela

Una biela es una barra rígida que está conectada a un cuerpo que gira y es arrastrada por él. A medida que el cuerpo gira, la biela avanza y retrocede en cada una de las vueltas. Se emplea para convertir un movimiento de giro en un movimiento de avance y retroceso. El efecto es reversible. Es decir, moviendo una biela hacia adelante y hacia atrás se puede conseguir que un cuerpo gire. La biela también puede servir para transmitir el movimiento giratorio de una rueda a otra, como ocurría en muchos trenes de principios de siglo.

El sistema biela-manivela

La biela y la manivela suelen utilizarse juntas, formando un sistema de biela-manivela. Uno de los ejemplos más conocidos es el de las ruedas de los trenes de vapor.

Otro caso de biela-manivela muy familiar para todos es el del pedal de la bicicleta. En este caso, el pedal es la manivela, mientras que nuestra propia pierna hace de biela. 

La palanca 

Es una máquina simple compuesta por una barra rígida situada sobre un punto de apoyo denominado fulcro. En el funcionamiento de la palanca intervienen tres fuerzas:

 

Potencia, P:

Se trata de una fuerza que aplicamos voluntariamente en una parte de la barra con el fin de vencer a otra fuerza denominada Resistencia. Su distancia con respecto al punto de apoyo sobre el fulcro se denomina brazo de potencia, Bp.

Resistencia, R:

Se trata de una fuerza ejercida sobre la palanca por un cuerpo que generalmente tratamos de mover o deformar mediante la Potencia. Su distancia con respecto al punto de apoyo sobre el fulcro se denomina brazo de resistencia, Br.

Reacción Normal, N:

Es la fuerza ejercida por el fulcro sobre la barra. Si consideramos que la barra no tiene masa, N se obtiene como la suma de las fuerzas P y R.

Ejemplos de palanca

Algunos ejemplos cotidianos de palanca pueden ser:

De primer grado: el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates, las catapultas con que se asediaban castillos en la Edad Media.

De segundo grado: la carretilla, el cascanueces, una embarcación a remos, una camilla de enfermería, una máquina de hacer ejercicios por levantamiento.

De tercer grado: una caña de pescar, un quitagrapas, una pinza de cejas o la articulación témporo-mandibular del cuerpo humano.

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.

Historia

Aunque el plano inclinado es un operador presente en la naturaleza (en forma de rampa o cuesta) y que ya había sido fabricado en forma de cuña (puntas de flecha y lanza, hachas...) por parte de las culturas prehistóricas, se supone que no empezaron a construirse rampas conscientemente hasta el nacimiento de las culturas megalíticas (4000 a.C.) y la consiguiente necesidad de desplazar y emplear grandes bloques de piedra.

Con la aparición de los carros empezaron a construirse caminos que tenían que salvar grandes accidentes geográficos (sobre el 3000 a.C.)

Hacia el 2800 a.C., en Mesopotamia, empieza a emplearse en forma de escalera de obra (adaptación de la rampa a la fisonomía del ser humano) en las viviendas y construcciones sociales.

Después los romanos generalizaron su uso para el trazado de calzadas y la conducción de agua a las ciudades (acueductos).