▷ Sistema Mecánico

En este artículo se explica qué son los sistemas mecánicos. Así pues, encontrarás el significado de sistema mecánico, ejemplos de sistemas mecánicos y cuáles son los diferentes tipos de sistemas mecánicos.

Índice

¿Qué es un sistema mecánico?

Un sistema mecánico es un conjunto de elementos mecánicos que trabajan de manera coordinada para transformar o transmitir un movimiento o una fuerza.

Es decir, un sistema mecánico sirve para aumentar o reducir un movimiento o para aumentar o reducir una fuerza. De modo que los sistemas mecánicos son muy útiles para los humanos, ya que permiten ejercer una fuerza grande o generar un movimiento que requiere mucha fuerza de manera cómoda.

Una de las características de los sistemas mecánicos es que se pueden combinar fácilmente con otros tipos de sistemas. Por ejemplo, un sistema mecánico suele ir conectado a un sistema eléctrico para producir un movimiento a partir de un motor eléctrico.

Los sistemas mecánicos están formados por diferentes piezas sólidas. Así pues, cada pieza hace un movimiento por efecto de una fuerza, de manera que se combinan todas las piezas para que el sistema mecánico lleve a cabo una función determinada.

Ejemplos de sistemas mecánicos

Una vez hemos visto la definición de sistema mecánico, a continuación se muestran varios ejemplos de sistemas mecánicos para entender mejor el concepto.

Sistema biela-manivela: sistema mecánico que sirve para transformar un movimiento lineal en un movimiento circular y viceversa.
Sistema leva-seguidor: sistema mecánico que permite convertir un movimiento giratorio en un movimiento lineal oscilatorio.
Sistema tornillo sin fin: sistema mecánico que se usa para transmitir un movimiento de giro entre dos ejes perpendiculares.
Sistema piñón-cremallera: sistema mecánico reversible que permite pasar de un movimiento circular a un movimiento lineal.
Sistema de engranajes: sistema mecánico que sirve para transmitir el movimiento circular de una rueda dentada a otra rueda dentada.
Sistema de poleas: sistema mecánico formado por un conjunto de poleas que se combinan eficientemente con el fin de que la fuerza necesaria para levantar una carga sea menor.

Partes de un sistema mecánico

Un sistema mecánico está formado por las siguientes partes o elementos:

Bloque motriz (o bloque de entrada): es la parte del sistema mecánico que recibe la fuerza motriz y, por tanto, inicia el movimiento de todo el sistema. Normalmente, este componente del sistema mecánico se conecta a un motor eléctrico, de manera que el motor proporciona el movimiento inicial del sistema mecánico.
Bloque transmisor: es la parte del sistema mecánico que recibe el movimiento del bloque motriz y lo transforma. Asimismo, se encarga de transmitir el movimiento hacia el bloque de salida.
Bloque receptor (o bloque de salida): es la parte del sistema mecánico que recibe el movimiento y la fuerza del bloque transmisor y se encarga de aplicar un trabajo mecánico de salida. Por lo tanto, este componente o conjunto de elementos lleva a cabo la función principal del sistema mecánico.

Si analizamos el ejemplo del sistema mecánico de la bicicleta, los pedales son el bloque motriz que reciben la fuerza realizada por las piernas. Posteriormente, los pedales transmiten el movimiento de giro al mecanismo de la bicicleta, que es el bloque transmisor. Por último, el mecanismo aumenta el valor de la fuerza y la transmite a las ruedas, que son el bloque de salida, y en consecuencia la bicicleta avanza.

Tipos de sistemas mecánicos

Los sistemas mecánicos se pueden clasificar en los siguientes tipos según su función:

Sistema mecánico de transmisión lineal: tipo de sistema mecánico que transmite un movimiento lineal. Generalmente, este tipo de sistemas mecánicos se usan para aumentar o reducir la fuerza de entrada.
Sistema mecánico de transmisión circular: tipo de sistema mecánico que transmite un movimiento circular. Estos sistemas mecánicos se usan para aumentar o reducir la velocidad de giro de un eje.
Sistema mecánico de transformación del movimiento: tipo de sistema mecánico que transforma el movimiento de entrada en otro tipo de movimiento. Este tipo de sistemas mecánicos son muy útiles porque permiten pasar de un movimiento circular a un movimiento lineal o al revés.

➤ Ver: Tipos de mecanismos

Ventaja mecánica de un sistema mecánico

La ventaja mecánica es una medida que indica el factor por el que se multiplica la fuerza aplicada a un sistema mecánico. Es decir, la ventaja mecánica es un parámetro característico de un sistema mecánico que expresa cuánto se amplifica una fuerza usando dicho sistema.

La fórmula para calcular la ventaja mecánica de un sistema mecánico es la siguiente:

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}$

La ventaja mecánica de un sistema mecánico 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:

$VM=\cfrac{F_s}{F_e}=\cfrac{v_e}{v_s}=\cfrac{d_e}{d_s}$

Donde:

$VM$ es la ventaja mecánica.
$F_s$ es la fuerza de salida.
$F_e$ es la fuerza de entrada.
$v_e$ es la velocidad de entrada.
$v_s$ es la velocidad de salida.
$d_e$ es la distancia recorrida por la entrada.
$d_s$ es la distancia recorrida por la salida.

Por otro lado, si queremos transmitir un momento en lugar de una fuerza, la ventaja mecánica se calcula dividiendo el momento de salida entre el momento de entrada. Por ejemplo, la ventaja mecánica de los sistemas de engranajes se mide con la relación del momento transmitido.

$VM=\cfrac{M_s}{M_e}=\cfrac{\omega_e}{\omega_s}$