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Presentación máquinas y mecanismos 2ºESO
- 2. MÁQUINAS El hombre a lo largo de la historia ha inventado dispositivos llamados máquinas que le posibilitan y/o facilitan la realización de una tarea. Una máquina es el conjunto de elementos utilizados por el hombre que le permiten: reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo hacerlo de una forma más cómoda Las máquinas suelen clasificarse en: Máquinas simples, que realizan su trabajo en un sólo paso o etapa (las tijeras por ejemplo) Máquinas complejas, que realizan el trabajo encadenando distintos pasos o etapas (un cortauñas por ejemplo)
- 3. MÁQUINAS SIMPLES Muchas de estas máquinas son conocidas desde la antigüedad y han ido evolucionando hasta nuestros días. Básicamente son cinco PLANO INCLINADO RUEDA PALANCA CUÑA TORNILLO
- 4. MECANISMOS En todo mecanismo es indispensable un elemento motriz que origine el movimiento. El movimiento originado se transforma y/o transmite a través de los mecanismos a los elementos receptores realizando, así, el trabajo para el que fueron construidos. Los mecanismos son los elementos de una máquina destinados a transmitir y transformar las fuerzas y movimientos desde un elemento motriz a un elemento receptor. Permiten realizar trabajos: mayor comodidad menor esfuerzo menor tiempo ELEMENTO MOTRIZ ELEMENTO RECEPTOR MECANISMO
- 5. TIPOS DE MECANISMOS MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR Ruedas de fricción Poleas con correa Engranajes Engranajes con cadena Tornillo sin fin MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 6. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL: PALANCAS Al aplicar una fuerza, la potencia, en un punto de la barra, conseguimos otra fuerza, la resistencia en otro punto de la barra, originando un giro sobre el punto de apoyo. Una palanca es una barra o un elemento rígido que oscila sobre un punto de apoyo Potencia Resistencia TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 7. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL: PALANCAS La palanca se encuentra en equilibrio cuando el producto de la potencia (P), por su distancia al punto de apoyo (dP) es igual al producto de la resistencia (R) por su distancia al punto de apoyo (dR). Esta relación se conoce como LEY DE LA PALANCA P: Potencia. dP: Brazo de la potencia o distancia desde el punto donde se ejerce la fuerza al punto de apoyo. R: Resistencia dR : Brazo de la resistencia o distancia desde el punto donde se encuentra la resistencia a vencer al punto de apoyo. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 8. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL: PALANCAS Hay tres grados (o géneros) de palanca: 1er GRADO 2º GRADO 3er GRADO El punto de apoyo (O) se encuentra entre la fuerza aplicada (P) y la resistencia (R) La resistencia (R) se encuentra entre el punto de apoyo (O) y la fuerza aplicada (P) La fuerza aplicada (P) se encuentra entre el punto de apoyo (O) y la resistencia (R) Dependiendo de la colocación del punto de apoyo, la fuerza a aplicar puede ser menor (si d<r) o mayor (si r<d) que la resistencia. La fuerza a aplicar siempre es menor que la resistencia La fuerza a aplicar es siempre mayor que la resistencia P R O P R O dP dR P R O dP dR TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 9. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL: PALANCAS Hay tres grados (o géneros) de palanca: 1er GRADO 2º GRADO 3er GRADO El punto de apoyo (O) se encuentra entre la fuerza aplicada (P) y la resistencia (R) La resistencia (R) se encuentra entre el punto de apoyo (O) y la fuerza aplicada (P) La fuerza aplicada (P) se encuentra entre el punto de apoyo (O) y la resistencia (R) P R O O P R R O P TRANSFORMACIÓN TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 10. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL: POLEAS Una polea es una rueda con una ranura central que gira alrededor de un eje sujeto a una superficie fija. Por la ranura de la polea se hace pasar una cuerda o cable que permite vencer de forma cómoda una resistencia (R) aplicando una fuerza (F). TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 11. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL: POLEAS Hay dos tipos de poleas: POLEAS FIJAS POLEAS MÓVILES La polea está fija y la cuerda se mueve linealmente deslizándose sobre la polea. La cuerda de la polea tiene un extremo fijo, y la polea se mueve linealmente deslizándose sobre la cuerda. La fuerza a realizar con una polea fija es la misma que la que se realiza sin polea, aunque se hace de una forma más cómoda, al cambiar la dirección de la fuerza. F=R La fuerza a realizar para vencer una resistencia se reduce a la mitad. En contrapartida, se necesita tirar del doble de cuerda de la que habría sido necesaria con una polea fija. F=R/2 TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 12. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL: POLIPASTOS Las poleas fijas se emplean para modificar la dirección de la fuerza que ejercemos Las poleas móviles reducen el esfuerzo a aplicar. Un polipasto es un montaje compuesto de varias poleas fijas y móviles. Este tipo de sistema se encuentra en grúas, montacargas, ascensores TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 13. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN LINEAL: POLIPASTOS La fuerza necesaria para equilibrar el sistema vendrá dado por el número de poleas, y como estén configuradas. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 14. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR RUEDAS DE FRICCIÓN Una de las ruedas se denomina rueda motriz (o conductora o de entrada), ya que al moverse provoca el movimiento de la rueda conducida (o de salida) que se ve arrastrada por la primera. Son sistemas de dos o más ruedas que se encuentran en contacto directo. El sentido de giro de la rueda conducida es contrario a la de la rueda motriz. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 15. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR POLEAS CON CORREA Las poleas giran en el mismo sentido o en el contrario, según esté colocada la correa. Son conjuntos de poleas o ruedas situadas a cierta distancia que giran al mismo tiempo por efecto de una correa. Una de las poleas o ruedas se denomina motriz (o conductora o de entrada), ya que al moverse provoca el movimiento de la polea o rueda conducida (o de salida) que se ve arrastrada por el efecto de la correa. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 16. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR POLEAS CON CORREA TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 17. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR POLEAS CON CORREA La RELACIÓN DE TRANSMISIÓN se define la relación de transmisión como el cociente entre la velocidad de giro de la rueda conducida y la velocidad de giro de la rueda motriz. Esta relación depende del tamaño relativo de las ruedas, por lo que también la podemos expresar como: i es la relación de transmisión D1 y D2 son los diámetros de las ruedas motriz y conducida i es la relación de transmisión n1 y n2 son las velocidades de las ruedas motriz y conducida. Por lo que: TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 18. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR POLEAS CON CORREA Si D1<D2 la relación de transmisión es mayor que 1 y hablaremos de un sistema multiplicador. Si D1>D2 la relación de transmisión es mayor que 1 y hablaremos de un sistema reductor. Si D1=D2 la relación de transmisión es igual a 1 y se trata de un sistema que no modifica la velocidad. i<1 i>1 i=1 TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 19. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR POLEAS CON CORREA De la definición de relación de transmisión, podemos establecer también la siguiente relación: Muchas veces las poleas se usan en sistemas de dos o más poleas, llamados TRENES DE POLEAS. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 20. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR ENGRANAJES Son sistemas de ruedas que poseen salientes denominados dientes que encajan entre sí de modo que unas ruedas arrastran a las otras. Uno de los engranajes se denomina motriz (o conductor o de entrada), ya que al moverse provoca el movimiento del engranaje conducido (o de salida) que se ve arrastrada por los dientes del anterior. Los engranajes que engranan entre sí giran siempre en sentidos contrarios. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 21. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR ENGRANAJES Los engranajes trasmiten el movimiento circular entre dos ejes próximos (paralelos, perpendiculares u oblicuos). Adoptan distintas formas, pero los dientes de los engranajes en contacto han de tener la misma forma y tamaño para que encajen. Engranajes rectos: Transmiten el movimiento entre ejes paralelos. Engranajes helicoidales: Tienen los dientes inclinados en forma de hélice y transmiten movimiento entre ejes paralelos o que se cruzan. Son muy silenciosos. Engranajes cónicos o troncocónicos: Tienen dientes rectos o helicoidales y transmiten el movimiento entre ejes perpendiculares. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 22. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR ENGRANAJES TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 23. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR ENGRANAJES La RELACIÓN DE TRANSMISIÓN se define la relación de transmisión como el cociente entre la velocidad de giro de la rueda conducida y la velocidad de giro de la rueda motriz. Esta relación depende del número de dientes de los engranajes, por lo que también la podemos expresar como: i es la relación de transmisión Z1 y Z2 son los dientes de las ruedas motriz y conducida i es la relación de transmisión n1 y n2 son las velocidades de las ruedas motriz y conducida. Por lo que: TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 24. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR ENGRANAJES Si Z1<Z2 la relación de transmisión es mayor que 1 y hablaremos de un sistema multiplicador. Si Z1>Z2 la relación de transmisión es mayor que 1 y hablaremos de un sistema reductor. Si Z1=Z2 la relación de transmisión es igual a 1 y se trata de un sistema que no modifica la velocidad. De la definición de relación de transmisión, podemos establecer también la siguiente relación: TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 25. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR ENGRANAJES Muchas veces los engranajes se usan en sistemas de dos o más, llamados TRENES DE ENGRANAJES. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 26. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR ENGRANAJE- CADENA Muchas veces los engranajes forman sistemas de engranajes unidos por una cadena (sistemas engranaje-cadena). TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 27. MECANISMOS DE TRANSMISIÓN CIRCULAR TORNILLO SIN FIN El tornillo sinfín es un mecanismo de transmisión compuesto por dos elementos: el tornillo (sinfín), que actúa como elemento motriz y la rueda dentada, que actúa como elemento de salida Se emplea en mecanismos que necesiten una gran reducción de velocidad (por cada vuelta del tornillo, la rueda dentada avanza un diente) TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 28. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO PIÑÓN CREMALLERA Este mecanismo está formado por una rueda dentada (piñón) que engrana con una barra también dentada llamada cremallera. Permite transformar el movimiento circular del piñón en movimiento rectilíneo en la cremallera o viceversa. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal Cuando el piñón gira, sus dientes empujan los de la cremallera, provocando el desplazamiento lineal de ésta. Si lo que se mueve es la cremallera, sus dientes empujan a los del piñón consiguiendo que éste gire sobre su eje. Es por tanto, un mecanismo reversible.
- 29. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO TORNILLO TUERCA Mecanismo compuesto por un eje roscado (husillo) y una tuerca con la misma rosca que el eje. Si se gira la tuerca, ésta se desplaza linealmente sobre el husillo y viceversa. Se consigue un movimiento lineal a partir de un movimiento circular. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 30. MECANISMOS DE TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO MANIVELA TORNO El mecanismo manivela-torno consiste en un cilindro horizontal, el tambor, sobre el que se enrolla o desenrolla una cuerda cuando giramos su eje, generalmente usando una manivela. Una manivela es una barra unida a un eje al que hace girar. La fuerza que se necesita para girar este eje es menor que el que haría falta aplicar directamente. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 31. MEC. DE TRANSFORMAC. CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO LEVA La leva es un mecanismo que se compone de un elemento de forma variable llamado leva y de un seguidor. La leva recibe el movimiento rotativo a través del eje motriz , y el seguidor, que está en contacto permanente con la leva, describe un movimiento rectilíneo alternativo. Permite convertir un movimiento rotativo en un movimiento lineal pero no al contrario, por lo que no es reversible. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 32. MEC. DE TRANSFORMAC. CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO BIELA MANIVELA Este mecanismo está formado por una manivela que tiene un movimiento circular y una barra llamada biela. La biela está unida por un extremo a la manivela y por el otro a un sistema de guiado (un émbolo encerrado en unas guías) que describe un movimiento rectilíneo alternativo en ambos sentidos. Este mecanismo sirve para transformar un movimiento circular en uno lineal o viceversa, ya que es reversible. TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal
- 33. MEC. DE TRANSFORMAC. CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO CIGÜEÑAL Un cigüeñal es un conjunto de manivelas asociadas sobre un mismo eje. El cigüeñal convierte un movimiento rotativo continuo en uno lineal alternativo, o viceversa. Para ello se ayuda de bielas (sistema biela-manivela sobre un cigüeñal). TRANSMISIÓN LINEAL Palancas Poleas Polipastos CIRCULAR R. fricción Poleas Engranaje E. cadena Sin fin TRANSFORMACIÓN CIRCULAR A RECTILÍNEO Piñón- cremallera Tornillo tuerca Manivela torno CIRCULAR A RECTILÍNEO ALTERNATIVO Leva Excéntrica Biela manivela Cigüeñal