Sistemas Mecánicos

La leva

Una leva es un elemento mecánico que va sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial. De este modo, el giro del eje (elemento de entrada) hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte una pieza conocida como seguidor (elemento de salida).

Permite obtener un movimiento alternativo, con la ayuda de algún mecanismo que lo haga volver, a partir de uno circular continuo o de rotación; pero no nos permite obtener el circular a partir de uno alternativo. Es un mecanismo no reversible, es decir, el movimiento alternativo del seguidor no puede ser transformado en un movimiento circular para la leva.

Este mecanismo se emplea en: motores de automóviles (para la apertura y cierre de las válvulas), programadores de lavadoras (para la apertura y cierre de los circuitos que gobiernan su funcionamiento), carretes de pesca (mecanismo de avance-retroceso del carrete), cortapelos,  depiladoras.

El seguidor puede ser de dos tipos:

Un vástago guiado cuyo movimiento va a ser lineal. Si haces clic sobre el dibujo de la derecha, verás a la leva en acción.

• Una palanca que transmite o amplifica un movimiento circular no continuo (su trayectoria es un arco de circunferencia).Fíjate en la animación y comprenderás inmediatamente de qué hablo.  

Ambos movimientos deben ser ayudados por otro mecanismo como un resorte o la fuerza gravitatoria para retornan a su posición original cuando el contorno de la leva no los toca, haciendo que estos movimientos sean alternativos.

 

Piñón-Cremallera

Este mecanismo convierte el movimiento circular de un piñón en uno lineal por parte de la cremallera, que no es más que una barra rígida dentada . Este mecanismo es reversible, es decir, el movimiento rectilíneo de la cremallera se puede convertir en un movimiento circular por parte del piñón. En el primer caso, el piñón al girar y estar engranado a la cremallera, empuja a ésta, provocando su desplazamiento lineal.

Aunque el sistema es perfectamente reversible, su utilidad práctica suele centrarse solamente en la conversión de circular en lineal continuo, siendo muy apreciado para conseguir movimientos lineales de precisión (caso de microscopios u otros instrumentos ópticos como retroproyectores), desplazamiento del cabezal de los taladros sensitivos, movimiento de puertas corredizas, sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles empleadas en archivos, farmacias o bibliotecas, cerraduras…

          

En el caso del mecanismo en los levanta vidrios manuales de automóviles, cuando queremos subir la ventanilla de nuestro coche, de forma manual, lo que hacemos en realidad es girar, además de la manivela, un piñón acoplado a una cremallera curva que tiene en un extremo una palanca articulada. Una vez más, un movimiento circular se transforma en otro lineal que esta vez pertenece a la ventanilla.

Una de sus más comunes aplicaciones es La dirección asistida del Automóvil. El conjunto de mecanismos que componen el sistema de la dirección tienen la misión de orientar las ruedas delanteras para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor. Cuando giras el volante de un automóvil, giras al mismo tiempo un piñón situado en el otro extremo del eje del volante. Este, a su vez, engrana a una cremallera que, al desplazarse, permite el giro de las ruedas que te permiten cambiar la dirección del coche…pero mejor es que observes el vídeo y así comprobarás su funcionamiento.

Biela Manivela

Este mecanismo transforma el movimiento circular de la manivela en un movimiento alternativo del pie de una biela, que es una barra rígida,  cuyo extremo está articulado y unido a la manivela.  Este sistema también funciona a la inversa, es decir, transforma el movimiento alternativo de la biela en un movimiento de rotación de la manivela. Este mecanismo es esencial, pues se utiliza en motores de combustión interna, máquinas de vapor, máquinas de coser, herramientas mecánicas, etc. 

En el caso de los motores de los coches, la manivela es sustituida por el cigüeñal, que arrastra los pistones del motor a través de las bielas.

Un automóvil posee múltiples cilindros (normalmente cuatro) con sus respectivas válvulas. Éstas deben abrirse y cerrarse siguiendo una secuencia periódica muy precisa y perfectamente sincronizada con el resto de los elementos del motor. Es por esto que todas las levas van montadas sobre un mismo elemento llamado árbol de levas. Por otra parte, cada una de las levas obliga a su correspondiente seguidor, llamado taqué, a un movimiento alternativo que se transmite hasta la válvula a través de una palanca llamada balancín. En la figura que sigue se pueden ver los movimientos de los cuatro cilindros y del eje de transmisión: