Sistemas mecánicos · 1.º de Bachillerato
Mecanismos y máquinas
Objetivo
Al terminar sabrás analizar mecanismos de transmisión y transformación del movimiento y calcular velocidades, pares, potencias y rendimientos.
En pocas palabras (lectura fácil)
Para madres, padres y tutores (1 minuto)
Explicación
Una máquina transforma energía para realizar un trabajo útil, y sus mecanismos transmiten o transforman fuerzas y movimientos. La palanca cumple F · d = R · r (fuerza por su brazo igual a resistencia por el suyo). Según la posición del fulcro, la fuerza y la resistencia, es de primer, segundo o tercer grado.
En los mecanismos de transmisión circular (poleas con correa, engranajes, cadenas) se define la relación de transmisión i = n2 / n1. En poleas, n1 · d1 = n2 · d2; en engranajes, n1 · z1 = n2 · z2 (z = número de dientes). Si i < 1 el mecanismo es reductor y aumenta el par; si i > 1, es multiplicador.
En un tren de engranajes compuesto, la relación total es el producto de las relaciones de cada etapa. El tornillo sin fin y corona consigue grandes reducciones: por cada vuelta del tornillo de una entrada, la corona avanza un diente.
Los mecanismos de transformación convierten movimiento circular en rectilíneo o al revés: piñón-cremallera, tornillo-tuerca, biela-manivela y leva-seguidor. Otros elementos auxiliares son los rodamientos, embragues y frenos.
La potencia en un eje que gira es P = M · ω, con M el par (N·m) y ω la velocidad angular en rad/s (ω = 2π · n / 60 si n está en rpm). El rendimiento η = Pútil / Pabsorbida es menor o igual que 1; en una máquina real siempre es menor que 1 por las pérdidas por rozamiento.
Idea clave: En una transmisión, lo que se gana en par se pierde en velocidad (y al revés); la potencia solo se conserva en el caso ideal, y en la realidad se reduce con el rendimiento.
Ejemplo resuelto: Un motor gira a 1.200 rpm y lleva un piñón de 15 dientes que engrana con una rueda de 45 dientes. ¿A qué velocidad gira la rueda y cuál es la relación de transmisión?
- Paso 1 Aplicamos n1 · z1 = n2 · z2: 1.200 · 15 = n2 · 45.
- Paso 2 Despejamos: n2 = 18.000 / 45 = 400 rpm.
- Paso 3 Relación de transmisión: i = n2 / n1 = 400 / 1.200 = 1/3.
- Paso 4 Como i < 1, es un reductor: la rueda gira 3 veces más despacio y, idealmente, con un par 3 veces mayor.
Resultado: La rueda gira a 400 rpm; i = 1/3 (reductor).
Resumen
- Palanca: F · d = R · r; tres grados según la posición de fulcro, fuerza y resistencia.
- Poleas: n1 · d1 = n2 · d2; engranajes: n1 · z1 = n2 · z2; i = n2 / n1.
- En un tren compuesto la relación total es el producto de las parciales.
- P = M · ω, ω = 2π · n / 60; η = Pútil / Pabsorbida < 1.
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Estado curricular: Currículo general LOMLOE · Competencias: CE1. Análisis de productos y sistemas técnicos · CE2. Resolución de problemas técnicos · CE3. Uso del lenguaje técnico y matemático · CE4. Diseño y mejora de soluciones técnicas · Referencia: RD 243/2022 · Revisado el 27/10/2026