Máquina

En este post se explica qué son las máquinas. Así que encontrarás el significado de máquina, cuáles son las partes de una máquina y cuáles son los diferentes tipos de máquinas.

¿Qué es una máquina?

Una máquina es un sistema mecánico que lleva a cabo una determinada acción. Es decir, una máquina es un dispositivo formado por un conjunto de elementos mecánicos combinados cuyo funcionamiento facilita la realización de un trabajo.

Por ejemplo, la prensa hidráulica es una máquina que sirve para comprimir diferentes tipos de materiales y compactarlos. De modo que con esta máquina se puede llevar a cabo un trabajo que sería imposible hacerlo mediante la fuerza humana.

La energía que necesita una máquina para su funcionamiento puede ser de diferentes tipos: energía mecánica, química, térmica, etc. Aunque actualmente la gran mayoría de máquinas obtienen la energía de un motor eléctrico.

Es importante distinguir el concepto de máquina con el de maquinaria. Una máquina es un único aparato que realiza una acción, mientras que el término maquinaria se refiere a un conjunto de máquinas que se utilizan para un mismo fin.

Partes de una máquina

Una máquina está formada por las siguientes partes:

• Mecanismo: es el conjunto de piezas de la máquina que transforman la energía proporcionada en el trabajo por el que se ha diseñado la máquina.
• Motor: es la parte de la máquina que proporciona la energía necesaria para llevar a cabo el trabajo.
• Estructura (o bastidor): es la parte de la máquina que sostiene todos los otros componentes de la máquina.
• Carcasa: es la parte de la máquina que protege al aparato. Suele tener una forma específica para la máquina con el fin de facilitar su uso y permitir unirla a otros elementos.
• Componentes de seguridad: son aquellas piezas de la máquina que no contribuyen a realizar el fin de la máquina, sino que su finalidad es proteger a las personas que utilizan la máquina.
• Circuito electrónico: conjunto de cables, sensores y dispositivos eléctricos que ayudan en el funcionamiento de la máquina.
• Indicadores y pantallas: algunas máquinas tienen indicadores o pantallas para interactuar con el usuario y poder avisarle de errores o de determinadas situaciones.

Tipos de máquinas

Según el número de pasos que necesita la máquina para llevar a cabo su utilidad, las máquinas se clasifican en simples o compuestas.

• Máquina simple: máquina que lleva a cabo su trabajo con un solo paso. Por lo tanto, el funcionamiento de este tipo de máquinas es sencillo, aunque pueden tener varios elementos mecánicos. Por ejemplo: una palanca, una polea, una cuña.
• Máquina compuesta: máquina que necesita de varios pasos para realizar su utilidad. Una máquina compuesta está formada por varias máquinas simples conectadas en serie. Por ejemplo: una bicicleta, una grúa, un reloj.

Por otro lado, las máquinas también se pueden clasificar según si necesitan electricidad o no para su funcionamiento:

• Máquina manual: el mecanismo de este tipo de máquinas es accionado mediante un empuje, por lo que se debe aplicar una fuerza a la máquina para que funcione. Por ejemplo: una palanca, un sistema de poleas, una cuña.
• Máquina eléctrica: la máquina necesita de una corriente eléctrica para poder funcionar. La electricidad se puede generar mediante una fuente de alimentación externa o una batería. Este tipo de máquinas suelen llevar incorporado un motor, lo que hace que sean más ruidosas. Por ejemplo: un ordenador, un televisor.

Máquina simple

Una máquina simple es un tipo de máquina que permite cambiar la magnitud o la dirección de una fuerza. Es decir, una máquina simple es un dispositivo mecánico que sirve para ejercer una fuerza haciendo un esfuerzo menor o de manera más cómoda

Por ejemplo, la palanca es una máquina simple. La palanca se trata de una máquina simple porque permite levantar un objeto pesado aplicando una fuerza mucho menor que si se tuviera que levantar sin la palanca.

En definitiva, las máquinas simples se pueden definir como los mecanismos más sencillos que ofrecen una ventaja mecánica.

Máquina compuesta

Una máquina compuesta, también llamada máquina compuesta, es una máquina que está formada por un conjunto de máquinas simples. Es decir, una máquina compuesta es un dispositivo mecánico que combina varias máquinas simples que se conectan en serie.

Las máquinas compuestas sirven para conseguir una ventaja mecánica mayor. Al unir varias máquinas simples, se puede lograr una fuerza resultante mayor, lo que facilita la manipulación de objetos pesados.

Así pues, el funcionamiento de una máquina compuesta consiste en combinar varias máquinas simples en serie, de manera que la fuerza resultante que proporciona una máquina simple active a la siguiente. Por lo tanto, el usuario solo debe hacer el esfuerzo necesario para activar la primera máquina simple.

Ventaja mecánica de una máquina

La ventaja mecánica de una máquina es un parámetro que muestra cuánto se amplifica la fuerza aplicada sobre la máquina. De modo que la ventaja mecánica indica la relación entre la fuerza de entrada y la fuerza de salida.

Matemáticamente, la ventaja mecánica de una máquina se define como el cociente entre la fuerza resultante y la fuerza aplicada.

La ventaja mecánica también se puede calcular dividiendo la velocidad de la fuerza aplicada entre la velocidad con la que se desplaza la carga. Asimismo, esta expresión también equivale al desplazamiento del punto de la fuerza aplicada partido por el desplazamiento de la carga:

Entonces, a partir de la fórmula de la ventaja mecánica, se pueden deducir la siguientes relaciones:

• VM>1: la fuerza resultante es mayor que la fuerza aplicada, por lo tanto, la máquina aumenta la magnitud de la fuerza. Por contra, la distancia recorrida por la carga es menor que la distancia recorrida por el el punto en el que se aplica la fuerza.
• VM<1: la fuerza resultante es menor que la fuerza aplicada, de modo que la máquina reduce el valor de la fuerza. Sin embargo, se logra un desplazamiento de la carga más grande que el desplazamiento realizado en el punto de aplicación de la fuerza.
• VM=1: la fuerza resultante de la máquina es igual a la fuerza que se ejerce sobre ella. Los desplazamientos de la carga y del punto de aplicación de la fuera también son idénticos. Aunque esta clase de máquinas mecánicas no tienen una ventaja mecánica, se suelen utilizar para hacer la fuerza de manera más cómoda. Por ejemplo, una polea simple permite hacer un esfuerzo hacia abajo para levantar un peso, lo que facilita el levantamiento de la carga.

Máquina y mecanismo

Para terminar, vamos a profundizar en la diferencia entre una máquina y un mecanismo, ya que son dos conceptos que suelen confundirse.

Un mecanismo es un conjunto de elementos mecánicos que permiten realizar un trabajo al ser humano haciendo menos esfuerzo y de manera más cómoda.

Así pues, el mecanismo es la parte que realiza la acción de la máquina, es decir, el mecanismo de una máquina es un conjunto de piezas que se combinan para llevar a cabo un trabajo.

Sin embargo, una máquina está formada por más componentes. Por lo tanto, el mecanismo es una parte más de una máquina.

En definitiva, el concepto de máquina engloba al concepto de mecanismo, pero su significado no es el mismo, ya que las máquinas suelen estar formadas por más componentes.