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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERIA PESQUERA DPTO. ACADÉMICO DE INGENIERÍA PESQUERA CURSO: TECNOMECANICA NAVAL. INFORME: MAQUINA SISMPLES Y SUS APLICACIONES. ALUMNO:  CORONADO ANDRADE YSEL.  NAVARRO ROBLES LUCIANA.  NAVARRO MIRANDA IARA. PROFESOR

: ING. ALBINES

Piura - 2017

MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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I.

INTRODUCCION:

Hace mucho tiempo que el ser humano se planteó la necesidad de realizar trabajos que sobrepasaban su propia capacidad física o intelectual. Ejemplos tenemos a millares: mover rocas enormes, elevar coches para repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, extraer sidra de la manzana, cortar árboles, resolver gran número de problemas en poco tiempo. Para solucionar estos grandes retos se inventaron las máquinas: una grúa o una excavadora son máquinas; pero también lo son una bicicleta, o los cohetes espaciales; sin olvidar tampoco al simple cuchillo, las imprescindibles pinzas de depilar, el adorado ordenador o las obligatorias escaleras. Todos ellos son máquinas y en común tienen, al menos, una cosa: todos son inventos humanos cuyo fin es reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo. Prácticamente cualquier objeto puede llegar a convertirse en una máquina sin más que darle la utilidad adecuada. Una cuesta natural no es, en principio, una máquina, pero se convierte en ella cuando el ser humano la usa para elevar objetos con un menor esfuerzo (es más fácil subir objetos por una rampa que elevarlos a pulso); lo mismo sucede con un simple palo que nos encontramos tirado en el suelo, si lo usamos para mover algún objeto ya lo hemos convertido en una máquina.

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II.

CONTENIDO:

1. MAQUINA: DEFINICION: Una máquina es el conjunto de elementos que se interponen entre una fuente de energía y un trabajo mecánico que se realiza gracias a ella. Las máquinas están formadas por mecanismos que desarrollan funciones elementales. Por lo tanto, definiremos mecanismo como un dispositivo que transforma un movimiento y una fuerza aplicada (llamadas magnitudes motrices o de entrada) en otro movimiento y fuerza resultante (denominadas magnitudes conducidas o de salida) distintos. La máquina también se puede definir como un conjunto de piezas o elementos móviles y fijos, agrupados en varios operadores tecnológicos, cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin determinado. También llegamos a definir que una máquina es un aparato creado para aprovechar, regular o dirigir la acción de una fuerza. Estos dispositivos pueden recibir cierta forma de energía y transformarla en otra para generar un determinado efecto.

2. TIPOS DE MAQUINAS: Las máquinas inventadas por el hombre se pueden clasificar atendiendo a tres puntos de vista:   

Número de operadores (piezas) que la componen. Número de pasos que necesitan para realizar su trabajo. Tecnologías que la integran.

Analizando nuestro entorno podemos encontrarnos con máquinas sencillas (como las pinzas de depilar, el balancín de un parque, un cuchillo, un cortaúñas o un motor de gomas), complejas (como el motor de un automóvil o una excavadora) o muy complejas (como un cohete espacial o un motor de reacción), todo ello dependiendo del número de piezas empleadas en su construcción. También nos podemos fijar en que el funcionamiento de algunas de ellas nos resulta muy fácil de explicar, mientras que el de otras solo está al alcance de expertos. La diferencia está en que algunos de ellos solo emplean un paso para realizar su trabajo (máquinas simples), mientras que otros necesitan realizar gran cantidad de trabajos encadenados para poder funcionar correctamente (máquinas compuestas). La mayoría de nosotros podemos describir el funcionamiento de una escalera (solo sirve para subir o bajar por MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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ella) o de un cortaúñas (realiza su trabajo en dos pasos: una palanca le transmite la fuerza a otra que es la encargada de apretar los extremos en forma de cuña); pero nos resulta imposible explicar el funcionamiento de un ordenador, un motor de automóvil o un satélite espacial. Por último podemos ver que algunas de ellas son esencialmente mecánicas (como la bicicleta) o electrónicas (como el ordenador); pero la mayoría tienen mezcladas muchas tecnologías o tipos de energías (una excavadora dispone de elementos que pertenecen a las tecnologías eléctrica, mecánica, electrónica, hidráulica, neumática, térmica, química... todo para facilitar la extracción de tierras).

2.1. MAQUINA SIMPLE: A. DEFINICION: Una máquina simple es un mecanismo formado por un único elemento. En una máquina simple se cumple la ley de la conservación de la energía: “La energía ni se crea ni se destruye, solamente se transforma”. Así, el trabajo realizado por la fuerza aplicada (producto de ésta por la distancia que ha actuado), será igual al trabajo resultante (fuerza resultante multiplicada por la distancia que ha actuado).Es decir, una máquina simple ni crea ni destruye trabajo mecánico, sólo transforma algunas de sus características. Son máquinas que poseen un solo punto de apoyo, las maquinas simples varían según la ubicación de su punto de apoyo. Estas son un dispositivo mecánico que cambia la dirección o la magnitud de una fuerza. Las máquinas simples también se pueden definir como los mecanismos más sencillos que utilizan una ventaja mecánica (también llamada relación de multiplicación) para incrementar una fuerza.

2.2. TIPOS DE MAQUINAS SIMPLES: A. Cuña:

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La cuña es una máquina simple que consiste en una pieza de madera o de metal con forma de prisma triangular. Técnicamente es un doble plano inclinado portátil. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o círculo. El funcionamiento de las cuñas responde al mismo principio del plano inclinado. Al moverse en la dirección de su extremo afilado, la cuña genera grandes fuerzas en sentido perpendicular a la dirección del movimiento. Ejemplos muy claros de cuña son: hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede actuar como una cuña.

B. Polea: Una polea es una rueda con una ranura en todo su perímetro que nos permite colocar una cuerda / cinta alrededor de ella. Esta rueda puede girar alrededor de su centro (eje) debido al movimiento de la cuerda. A menudo usamos poleas para levantar pesos de un modo más fácil. La polea hace que sea más fácil levantar un peso porque se puede utilizar el peso del propio cuerpo. B.1. Partes de la polea En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.

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El cuerpo: Es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan.

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El cubo: Es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. La garganta (o canal): Es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal.

Las poleas empleadas para tracción y elevación de cargas tienen el perímetro acanalado en forma de semicírculo (para alojar cuerdas), mientras que las empleadas para la transmisión de movimientos entre ejes suelen tenerlo trapezoidal o plano (en automoción también se emplean correas estriadas y dentadas) Podemos encontrar tres tipos de poleas: 1. Polea fija. La polea está fijada al techo, al igual que la primera imagen de la tabla. 2. Polea móvil. Tiene dos poleas, una es fija y la otra se puede mover. En esta polea tenemos que mover una cantidad doble de cuerda, pero nos permite hacer una fuerza igual a la mitad del peso. 3. Polipasto. Cuenta con más de dos poleas. Las poleas se ensamblan entre sí para formar bloques y estos bloques están emparejados de modo que uno es fijo y uno se mueve con la carga. La cuerda se desplaza, a través de las poleas para proporcionar una ventaja mecánica que amplifica la fuerza aplicada a la cuerda. Cuando mayor cantidad de cuerda se mueva, menos fuerza hay que aplicar para subir el objeto.

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C. Rueda: La rueda es un operador formado por un cuerpo redondo que gira respecto de un punto fijo denominado eje de giro. Normalmente la rueda siempre tiene que ir acompañada de un eje cilíndrico (que guía su movimiento giratorio) y de un soporte (que mantiene al eje en su posición). Aunque en la naturaleza también existen cuerpos redondeados (troncos de árbol, cantos rodados, huevos...), ninguno de ellos cumple la función de la rueda en las máquinas, por tanto se puede considerar que esta es una máquina totalmente artificial. La parte operativa de la rueda es la periferia del disco, que se recubre con materiales o terminaciones de diversos tipos con el fin de adaptarla a la utilidad correspondiente. Algunas de las ruedas más empleadas son:    

Rueda dentada Rueda de transporte Polea Turbinas (rueda de palas)

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1. Composición de la rueda: La rueda nunca puede usarse sola y siempre estará acompañada de al menos un eje (que la guía y sirve de sustento) y de un soporte o armadura (que es el operador que controla la posición del eje y sirve de sostén a todo el conjunto).

Además, para reducir el rozamiento entre el eje y el soporte (o entre la rueda y el eje si este permanece fijo), se suele recurrir al empleo de casquillos o de rodamientos (de bolas, rodillos o agujas).

Las ruedas se emplean en una gran multitud de aplicaciones, algunas muy usuales son: - Facilitar el desplazamiento de objetos como en carretillas, coches, bicicletas, patinetes, pasillos rodantes. - Obtener un movimiento rotativo como en contadores de agua, molinos de agua, norias de regadío, centrales hidroeléctricas, turbinas. MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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- Transmitir un movimiento giratorio entre ejes como en lavadoras, neveras, bicicletas, motos, motores de automóvil, taladros, tocadiscos. - Reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa como en pozos de agua, grúas, ascensores. - Transformar en giratorio otros movimientos o viceversa como en piedras de afilar, máquinas de coser, ruedas de timón, programadores de lavadora, cabrestantes.

D. Palanca: Una palanca es una máquina simple que consiste en una barra rígida que gira alrededor de un punto llamado punto de apoyo o fulcro. La palanca ideal no se dobla. En este caso, la potencia ejercida en la palanca (esfuerzo) es igual a la potencia de salida (resistencia o carga), y por relación de las distancias al punto de apoyo (también llamado fulcro). Esto es una regla fija que se cumple siempre. Esto se conoce como la ley de la palanca. FxD=Rxd Donde: F = Fuerza que hay que hacer D = Distancia de la fuerza al punto de apoyo R = Resistencia que hay que vencer d = Distancia de la Resistencia al punto de apoyo Fuerzas actuantes Sobre la barra rígida que constituye una palanca actúan tres fuerzas: o La potencia - P: es la fuerza que aplicamos voluntariamente con el fin de obtener un resultado; ya sea manualmente o por medio de motores u otros mecanismos. o La resistencia - R: es la fuerza que vencemos, ejercida sobre la palanca por el cuerpo a mover. Su valor será equivalente, por el principio de acción y reacción, a la fuerza transmitida por la palanca a dicho cuerpo. o La fuerza de apoyo - A: es la ejercida por el fulcro sobre la palanca. Si no se considera el peso de la barra, será siempre igual y opuesta a la suma de las anteriores, de tal forma de mantener la palanca sin desplazarse del punto de apoyo, sobre el que rota libremente. Otros elementos que deben considerar en el rendimiento de las maquinas son: o Brazo de potencia - Bp: la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza de potencia y el punto de apoyo. MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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o Brazo de resistencia - Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

Hay tres tipos de palancas, dependiendo de la posición de la resistencia, la fuerza y el punto de apoyo.

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E. Tornillo: Son máquinas simples que resultan de la aplicación del plano inclinado. Un tornillo es un plano inclinado enroscado en espiral y cada una de las vueltas se llama rosca. Para que un tornillo entre en una superficie como una pared, hay que hacerlo girar muchas veces para avanzar un poco, sin embargo la fuerza que se necesita para dar cada vuelta es menor que la que se necesita para clavar el tornillo sin girarlo. Un tornillo se usa para mantener dos cosas unidas, para levantar o para bajar algo. Cambia la distancia y la dirección de su fuerza. Puede aplicar una pequeña fuerza de entrada sobre una distancia larga para girar el tornillo en círculos y se moverá una distancia corta hacia arriba o abajo. La sidra de manzana, el jugo de uva y el vino tradicionalmente se elaboran usando una prensa a tornillo. Se coloca la fruta en un gran balde y se gira un tornillo MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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muchas veces para bajar la tapa del balde y sostenerla hasta que la fruta aplastada libere su jugo. Incluso para colocar un tornillo corto en la pared, se debe girar muchas veces. Toma tiempo girar el tornillo sobre una distancia mayor, pero es más fácil que introducirlo directamente en la pared. También, debido a que puede girar un tornillo para que entre en la pared, pero no puede empujar la pared hacia el tornillo y hacer que este gire, los tornillos se sostienen por sí solos. Eso los hace ideales para sostener cosas en su lugar.

F. Plano inclinado:

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. MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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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. 

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En primer lugar se debe considerar la existencia de una fuerza de gravedad, también conocida como peso, que es consecuencia de la masa (M) que posee el cuerpo apoyado en el plano inclinado y tiene una magnitud de M.g con una dirección vertical y representada en la figura por la letra G. Existe además una fuerza normal (N), también conocida como la fuerza de reacción ejercida sobre el cuerpo por el plano como consecuencia de la tercera ley de Newton, se encuentra en una dirección perpendicular al plano y tiene una magnitud igual a la fuerza ejercida por el plano sobre el cuerpo. En la figura aparece representada por N y tiene la misma magnitud que F2= M.g.cosα y sentido opuesto a la misma. Existe finalmente una fuerza de rozamiento, también conocida como fuerza de fricción (FR), que siempre se opone al sentido del movimiento del cuerpo respecto a la superficie, su magnitud depende tanto del peso como de las características superficiales del plano inclinado y la superficie en contacto del cuerpo que proporcionan un coeficiente de rozamiento. Esta fuerza debe tener un valor igual a F1=M.g.senα para que el cuerpo se mantenga en equilibrio. En el caso en que F1 fuese mayor que la fuerza de rozamiento el cuerpo se deslizaría hacia abajo por el plano inclinado. Por tanto para subir el cuerpo se debe realizar una fuerza con una magnitud que iguale o supere la suma de F1 + FR.

2.3. Aplicaciones de las Máquinas Simples: A. Cuña:  Una utilidad muy clara de la cuña es el uso de las hachas.  Otra aplicación muy clara de la cuña es el uso de cinceles en la construcción.  También los cuchillos utilizados en la cocina corresponden a otra aplicación de este tipo de maquina simple.  El filo de las tijeras utilizadas para cortar papeles, telas o en la jardinería también es otra aplicación de la cuña.  Los clavos utilizados en los trabajos realizados con madera (ebanistería).

B. Polea:  Los ascensores: Los ascensores funcionan a través de un sistema de poleas electrónico de gran alcance. De hecho, los ascensores hacen uso de varios sistemas de poleas y contrapesos para proporcionar el sistema de elevación con potencia y seguridad. A algunos diseñadores de edificios les gusta crear diseños en los que se puede ver la maquinaria interna del ascensor. Si te encuentras buscando en el pozo de MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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un ascensor visible, busca los cables de acero gruesos, deslizándose a través de los tambores y sistemas de poleas para levantar la caja de la plataforma.  Los pozos: Los pasados de moda "pozos de los deseos" al estilo de los pozos de agua, a menudo están equipados con un sistema de poleas simple para ayudar a sacar agua (esto no debe confundirse con el sistema de manivela que gira y envuelve la cuerda atada a un cubo alrededor de un eje). Las poleas de pozos constan de una rueda montada sobre la cual se coloca una cuerda o cadena con un cubo conectado a uno o ambos extremos. La polea hace el trabajo de sacar el cubo más fácil de lo que podría ser para el usuario.  Las máquinas para ejercicios: La mayoría de máquinas para ej erciciosde levantamiento de pesas, hacen uso de poleas como una forma de controlar el ángulo en el que los pesos se levantan manteniendo los mismos pesos en un lugar dedicado específicamente. Esto hace que el proceso de levantamiento de pesas sea más seguro y más eficaz para el usuario que lo que podrían ser los pesos libres si se usaran incorrectamente.  Las poleas de construcción: Las poleas para la construcción son algunas de las poleas más básicas y comunes, buenas para ver el funcionamiento básico de esta máquina simple. Estas poleas constan de una pista de rueda que se puede elevar a grandes alturas, equipada con cadenas o cuerdas conectadas a los ganchos. Estas poleas permiten que el equipo pueda subir o bajar a los trabajadores en las obras para que él no tenga que subir y bajar con el fin de obtener las herramientas o materiales que necesitan.  Los sistemas de teatro: En los teatros, las cortinas y los sistemas de vuelo funcionan con un sistema de poleas múltiples. Estas poleas se encuentran en lo alto, por encima del escenario donde la audiencia no puede verlas y son operadas desde el lado del escenario para subir y bajar las cortinas y las piezas del escenario durante una representación teatral.

C. Rueda:  Es utilizado para sacar agua de un pozo, en este caso, sirve para disminuir el peso del cubo de agua o de lo que estas extrayendo. MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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 Este tipo de maquina simple también ayuda en el trabajo de la arqueología, en donde se extraen piedras u otros objetos.  Las personas también lo utilizan como medio de transportes, y con esto disminuyen su peso y es más fácil subirlos. Ejemplo: las bicicletas.  Las grúas es otra aplicación de este tipo de maquina simple. Mediante el efecto palanca consigue levantar peso por medio de una viga, realizando así menor cantidad de fuerza, manipulándola con poleas sobre un pivote giratorio que permite el movimiento horizontal. La estabilidad de la grúa la hace indispensable para el rubro de la construcción.  Las manivelas que son herramienta que se utiliza para transformar el movimiento rectilíneo en circular, o viceversa. Sirve para hacer girar un eje con menos esfuerzo (algo que era muy necesario en los coches antiguos).

D. Palanca:  Palancas de primer género      

El balancín Las tijeras de cortar papeles Las tenazas Los alicates Una catapulta En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial - codo –antebrazo.

 Palancas de segundo género  Sirven para cargar objetos pesados como las carretillas de obra.  Levantando los brazos con un ligero esfuerzo se puede levantar una carga pesada.  Los remos también son un ejemplo de palanca de segundo género.  El cascanueces es otra aplicación de palancas de segundo género.  El abridor de botellas es otra de las aplicaciones de este género de palancas. MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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 Palancas de tercer género   

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Una aplicación de una palanca de tercer género se ve en el uso de quita grapas. Uso de la pinza saca cejas El uso de un martillo la muñeca actúa como punto de apoyo, la mano aporta la potencia para acelerar la cabeza del martillo y la resistencia es la dureza de la madera. La cabeza del martillo se mueve más rápido que la mano para golpear el clavo. Una corchetera funciona también aplicando una palanca de este tipo.

E. Tornillo:  Los tornillos tirafondos: Se utilizan para pared y madera. También se utiliza para el atornillado de elementos de madera.  Tornillos autorroscantes: Se usan en láminas o perfiles metálicos, porque permiten unir metal con madera, metal con metal, metal con plástico o con otros materiales.  Tornillos Bulón: Se manipulan mediante llaves especiales, y se usan con maquinaria pesada, vías férreas, etc.  Tornillo de unión: El tornillo de unión es semejante a los bulones, pero no se rosca a una tuerca, sino que la pieza más alejada de la cabeza del tornillo hace la función de tuerca, por lo que tiene que estar roscada. Se emplea este tipo de unión cuando se tiene que unir piezas de poco espesor a otras de gran grosor.  Tornillo prisionero: El prisionero es un tornillo que se rosca en una pieza y se alojan en el hueco practicado en la otra. Se usan, sobre todo, cuando es necesario que una pieza permanezca fija sobre otra, sin desplazamientos ni giros.

F. Plano Inclinado:  En forma de hélice para convertir un movimiento giratorio lineal. Ejemplo: un destornillador cuando está colocando un tornillo en una superficie determinada.  En forma de cuña que es una pieza con ángulo muy agudo el cual sirve para apretar diferentes cosas como: una puerta para que no se cierre, ensamblar piezas de madera y para aplicar fuerzas.  Los camiones que transportan automóviles, las rampas por donde los suben y bajan.  Las rampas para sillas de ruedas, pueden ser las carreteras y caminos. MAQUINAS SIMPLES Y SUS APLICACIONES

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 La rampa es un plano inclinado cuya utilidad se centra en dos aspectos  Reducir el esfuerzo necesario para elevar un peso.  Dirigir el descenso de objetos o líquidos. Ejemplos: escaleras, rodadores, rampas de skate, etc.

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III.

CONCLUSIONES:

 Llegamos a concluir que las máquinas son herramientas que nos ayudan a hacer más fácil nuestro trabajo. La física nos dice que existe trabajo cada vez que se usa fuerza para mover un objeto. Las patinetas, los coches, las bicicletas, las palas, los botes, las puertas, los interruptores de la luz y las escaleras son máquinas que nos ayudan diariamente.  Concluimos que Las máquinas simples pueden convertir una fuerza pequeña en una grande, o viceversa. Algunas convierten también la dirección de la fuerza. La relación entre la intensidad de la fuerza de entrada y la de salida es la ventaja mecánica. Por ejemplo, la ventaja mecánica de una palanca es igual a la relación entre la longitud de sus dos brazos.

 A menudo, una herramienta consta de dos o más máquinas o artefactos simples, de modo que las máquinas simples se usan habitualmente en una cierta combinación, como componentes de máquinas más complejas.

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IV.

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WEBGRAFIA:

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/imprenta/ Textos/tx_maquinas.pdf

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https://www.portaleducativo.net/quinto-basico/104/Maquinassimples

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http://www.iespando.com/tecnologia/images/stories/mecanism os/mec.pdf

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http://www.edu.xunta.gal/centros/iespolitecnicovigo/system/file s/M%C3%81QUINAS%20SIMPLES.pdf

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https://tinybop.com/assets/handbooks/simplemachines/Tinybop-EL4-Simple-Machines-Handbook-ES.pdf

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http://www4.ujaen.es/~jamaroto/MAQUINAS%20SIMPLES%2 0Y%20COMPUESTAS.pdf

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