Este documento describe las características y partes básicas de las máquinas y mecanismos. Explica que las máquinas funcionan con energía, transmiten y transforman energía, y producen efectos. También describe las partes comunes de una máquina como la estructura, mecanismos y circuitos. Además, explica conceptos como trabajo, energía, potencia y rendimiento en máquinas y da ejemplos de máquinas simples como la palanca, tornillo y polea. Por último, clasifica los mecanismos de transmisión y

1. MÁQUINAS Y
MECANISMOS

2. 1. Características de las máquinas.
• Funcionan con aporte de energía. Todas las máquinas y aparatos precisan de
aporte energético para funcionar, ya sea mediante su conexión a la corriente
eléctrica, con pilas, quemando algún combustible, usando aire a presión o
accionados con esfuerzo muscular.
• Transmiten y transforman la energía. Los mecanismos y circuitos del interior de las
máquinas y aparatos que se ocupan de transmitir o transformar la energía que
reciben para conseguir el funcionamiento deseado.
• Producen efectos. Las máquinas y los aparatos se reconocen por los efectos de su
funcionamiento: moverse, calentar, emitir imágenes y sonidos, deformar materiales,
editar o guardar datos, levantar pesos, etc. Muchas máquinas producen varios
efectos a la vez; por ejemplo, una lavadora moja, mueve la ropa, calienta el agua y
centrifuga.

3. Efectos de las máquinas
Trabajo mecánico Transporte
Temperatura y ambiente Información, sonido e imagen

4. Partes de una máquina
• Estructura. Está constituida por las partes fijas de la máquina, sobre las que se
apoya el resto de las piezas. A veces envuelve la máquina y evita el contacto con el
interior.
• Mecanismos. Son las partes móviles de la máquina, como las ruedas dentadas, las
palancas, las poleas, los rodillos, etc.
• Circuitos. Se ocupan de controlar el flujo de la energía eléctrica o de los fluidos a
presión.

5. 2. Trabajo, energía, rendimiento y potencia
en las máquinas.
2.1. Trabajo, energía y rendimiento.
En la imagen de aprecian dos formas de subir una caja sobre una mesa. Se
puede interpretar que el trabajo realizado (o energía necesaria para subir la caja)
es el mismo. Evidentemente, por la rampa se hace menor esfuerzo pero se
recorre mayor distancia.
Así, el trabajo se puede calcular mediante la expresión:

6. Las máquinas transforman energía en trabajo, pero no toda la energía que entra se
transforma en trabajo útil ya que se producen pérdidas, es decir, las máquinas no
tienen un rendimiento ( ɳ ) del 100% porque pierden energía.

7. 2.2. Potencia.
Imagina que para realizar un trabajo
disponemos de dos máquinas, una tarda un
minuto y la otra, 2 minutos. Es lógico pensar
que la primera máquina es más potente que la
segunda.
Así, la potencia de una máquina viene dada por
la expresión:

12. Otra unidad de potencia es el caballo de vapor, muy utilizado en automoción. La
equivalencia entre W y CV es:

13. 3. Máquinas simples.
En el curso anterior ya vimos los primeros mecanismos que utilizaron los humanos, las
llamadas cinco máquinas simples: la rampa, la rueda, la polea, el tornillo y la
palanca. A continuación, estudiaremos más a fondo algunas de ellas.

14. 3.1. Palanca.
Las palancas son unas barras rígidas que oscilan sobre un punto de apoyo.
Dependiendo de dónde se encuentre situado este punto, se pueden multiplicar
pequeñas fuerzas para realizar grandes trabajos. La ley de la palanca se expresa del
siguiente modo:

15. Según la posición del punto de apoyo se pueden distinguir:
Palancas de primer grado:

16. Según la posición del punto de apoyo se pueden distinguir:
Palancas de segundo grado:

17. Según la posición del punto de apoyo se pueden distinguir:
Palancas de tercer grado:

18. O dicho de otro modo, en un punto de la barra se aplica una fuerza, F, y en otro se
recoge otra fuerza denominada resistencia, R, cuyas distancias al punto de apoyo se
llaman brazo de la fuerza, bF, y brazo de la resistencia, bR.
F · bF = R · bR
F
F F
F F
F

19. 3.2. El tornillo.
Una de las aplicaciones más importantes del tornillo es cuando se utiliza con una
tuerca. Para que una tuerca y un tornillo se enrosquen perfectamente, hay que definir
con exactitud:
• El paso (p). Que es la distancia entre los dientes.
• La métrica (métrica 2, M-2, métrica 3, M-3, etc.), que indica los milímetros que tiene
el diámetro.
Cada vez que se da una vuelta al tornillo, la tuerca avanza una distancia
correspondiente al paso.

20. 3.3. La polea.
• La polea fija: es una rueda acanalada con un agujero en su centro donde se monta
un eje horizontal que soporta todo el peso del mecanismo. Se hace pasar una cuerda
inextensible por el canal de la polea. En una de sus extremos de la cuerda se aplica
una fuerza (P), y en el otro se recoge otra fuerza denominada resistencia (R). En el
equilibrio se cumple que:
F = R
Aunque se realice la misma fuerza, se pueden levantar pesos más cómodamente.
F
F
F

21. • La polea móvil: se denomina así el conjunto formado por una polea fija y otra móvil
que puede desplazarse verticalmente, y sobre la cual se aplica la resistencia a
mover. El diagrama de fuerzas muestra que la mitad de la resistencia la soporta la
cuerda fija al techo; por tanto, solo es necesario vencer la otra mitad mediante la
polea fija.
F = R
2
F

22. • El polipasto: se denomina así a la unión de varias poleas.
Con un número par de poleas, la mitad fijas y la mitad
móviles, donde n es el número de poleas móviles.
F = R
2n
F
F

23. ACTIVIDADES:
1. Observa detenidamente la figura y responde a las siguientes cuestiones:
a) ¿Cuál es el rendimiento de la máquina?
b) ¿Qué potencia útil se obtendría si su rendimiento fuera del 90%?
c) ¿Existe la máquina perfecta?

24. ACTIVIDADES:
2. En un taller de reparación de vehículos, una máquina elevadora sube un
coche de 1200 kg de masa hasta una altura de 180 cm en un tiempo de 20
segundos. Calcula el trabajo realizado por la máquina elevadora y la potencia
desarrollada por la máquina.
3. Un ascensor y su carga pesan 9000 N. Si sube desde la planta baja hasta un
sexto piso situado a 18 m de altura en un tiempo de 24 segundos y el motor
que acciona la carga absorbe una potencia (se refiere a la potencia total) de
8000 W, determina:
a) El trabajo realizado.
b) La potencia desarrollada (sería la potencia útil P=W/t) en KW y en CV.
c) El rendimiento.

25. ACTIVIDADES:
4. Un motor eléctrico absorbe una potencia de 3 CV. Determina la potencia útil
que podrá desarrollar si tiene un rendimiento del 70%.
5. ¿A qué distancia del eje de un balancín se tendrá que sentar un niño de 30 kg
para que la barra esté en equilibrio, si enfrente tiene a una niña de 20 kg
situada a 2 m del punto de apoyo? ¿Y si la niña estuviera situada a 4 m del
punto de apoyo? ¿Qué conclusión puedes sacar?
6. Se pretende mover una piedra que ejerce una resistencia de 2000N mediante
una palanca de 3 m de longitud. La persona es capaz de ejercer una potencia
de 500 N. Indica dónde se debe situar el punto de apoyo y qué longitud
mínima deberá tener el brazo de la potencia.

26. ACTIVIDADES:
7. Disponemos de tres utensilios: una carretilla manual, una polea móvil y un
polipasto de dos poleas móviles. ¿Con cuál de los utensilios anteriores
tendremos que hacer menos esfuerzo para conseguir elevar una carga de 450
N?
8. Una persona es capaz de ejercer una fuerza de 800 N sobre la cuerda de una
polea colgándose de ella. Pretende elevar un peso de 3200 N sin ninguna otra
ayuda. Indica qué tipo mecanismo deberá utilizar.
9. ¿Qué fuerza hay que aplicar para levantar una carga de 100 kg con una polea
fija? ¿Y con una polea móvil?

27. 4. Mecanismos.
Los mecanismos son elementos destinados a transmitir y transformar fuerzas y
movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento receptor. Permiten
al ser humano realizar determinados trabajos con mayor y menor esfuerzo.
Fíjate en las siguientes imágenes:
a) b) c) d)

28. 4.1. Clasificación de los mecanismos.
• Mecanismos de transmisión de movimiento. Transmiten a otro punto el
movimiento producido por un elemento motriz (motor).

29. • Mecanismos de transformación de movimiento. Transforman un movimiento
circular en un movimiento rectilíneo, o viceversa.

30. 4.2. Mecanismos de trasmisión circular.
- Ruedas de fricción. Son sistemas de dos o más
ruedas que se encuentran en contacto. Una de las
ruedas (1) se denomina motriz o de entrada, pues al
moverse provoca el movimiento de la rueda de salida
(2), que se ve arrastrada o conducida por la primera.
El sentido de giro de la rueda arrastrada es contrario al de la rueda motriz. Si se
utilizan más de dos ruedas, el sentido de giro va cambiando alternativamente.
La relación entre las velocidades de giro de las ruedas o poleas depende del tamaño
relativo de dichas ruedas y se expresa mediante la siguiente ecuación:
· = · =

31. · = · =
En la igualdad anterior, y indican las velocidades de las ruedas motriz y
conducida, respectivamente, y y , los diámetros correspondientes. Las
velocidades de las ruedas ( y ) se expresan en revoluciones por minuto (rpm) y
los diámetros de las ruedas ( y ), en unidades de longitud, normalmente
milímetros.
Relación de transmisión (Rt o i):
=
=

32. - Sistema de poleas con correa. Se trata de dos
poleas o ruedas situadas a cierta distancia, cuyos ejes
suelen ser paralelos, que giran simultáneamente por
efecto de una correa. Así, el giro de un eje se transmite
al otro a través de las poleas acopladas a ambos. Las
dos poleas, y por tanto, los dos ejes giran en el mismo
sentido.
La relación entre las velocidades de giro de las poleas y, por tanto, la relación de
transmisión, es la misma que en el caso anterior.
· = · =

34. - Engranajes o ruedas dentadas. Son juegos de ruedas que poseen salientes
denominados dientes, que encajan entre sí, de modo que unas ruedas arrastran a las
otras. Permiten transmitir un movimiento circular entre dos ejes próximos, ya sean
paralelos, perpendiculares u oblicuos. Para ello, se utilizan diferentes tipos de
engranajes. Entre estos destacamos los cilíndricos, de dientes rectos o helicoidales, y
los cónicos:
Todos los dientes han de tener la misma forma y tamaño. Las dos ruedas y, por tanto,
los dos ejes giran en sentido opuesto.

35. La relación entre las velocidades de giro de las ruedas depende del número de dientes
de cada una y se expresa mediante la siguiente ecuación:
· = · =
En la igualdades anteriores, y indican las velocidades de las correspondientes
ruedas, y y , Su número de dientes.
Relación de transmisión (Rt o i):
=
=

36. - Tornillo sin fin. Se trata de un tornillo que engrana a una rueda dentada helicoidal,
cuyo eje es perpendicular al eje del tornillo. Por cada vuelta del tornillo sin fin
acoplado al eje motriz, la rueda dentada acoplada al de arrastre gira un diente. Este
sistema permite, por tanto, transmitir el movimiento desde el eje del elemento motriz
(el tornillo) al eje de la rueda dentada. De este modo se consigue, además, una gran
reducción de la velocidad. Por ello, se utiliza en mecanismos cuentavueltas y en
sistemas reductores. También se emplea en las clavijas de la guitarra, en
limpiaparabrisas, etc.
= velocidad del tornillo y = velocidad de la rueda.
· = · =