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Mecanismos de transmisión del movimientoEn este caso, el tipo de movimiento que tiene el elemento de entrada del mecanismo (elemento motriz)
coincide con el tipo de movimiento que tiene el elemento de salida (elemento conducido).
Mecanismos de transmisión de movimientos:
No cambian el tipo de movimiento, sólo modifican sus valores de fuerza, velocidad
Transmisión de movimiento lineal:
• Palanca• Poleas:– polea simple o fija – polea móvil– polipastos• Tipo I o aparejo factorial• Tipo II o aparejo potencial
Transmisión de movimiento circular:
• Ruedas de fricción• poleas-correa, correa dentada y cadenas • Engranajes– árboles paralelos– árboles que se cortan– que se cruzan perpendicularmente (sinfín-corona)
2.- mecanismos de transformación de movimientos:
Cambian el tipo de movimiento (de lineal a giratorio o de giratorio a lineal)
• piñón-cremallera• tornillo-tuerca• biela-manivela• Excéntrica• Leva• Junta de cardán• Cruz de malta
La Palanca
—La palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una
fuerza y un desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que
puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo
llamado fulcro debido a la acción de dos fuerzas contrapuestas.( potencia
y resistencia)
Las palancas se utilizan normalmente para aplicar una fuerza elevada a
partir de una fuerza más pequeña, son una especie de multiplicador de
fuerza.
Tecno 12-18.com
En algunos tipos de palancas realizamos una fuerza elevada para vencer
una fuerza más pequeña, a cambio se obtiene un desplazamiento mayor o
un aumento de la velocidad.
Tecno 12-18.com
Tipos de palancas
—Las palancas se dividen en tres clases dependiendo de la posición
relativa de los puntos de aplicación de la potencia y de la resistencia con
respecto al fulcro (punto de apoyo).
Palancas de primera clase
—En la palanca de primera clase, el fulcro se encuentra situado. entre
la potencia y la resistencia.
—Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas,
los alicates o la catapulta.
Palancas de segunda clase.
—En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre
la potencia y el fulcro. Se caracteriza en que la potencia es siempre menor
que la resistencia.
—Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y
el cascanueces.
Palancas de tercera clase.
—En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre
la resistencia y el fulcro. Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor
que la resultante.
—Ejemplos de este tipo de palanca son el quitagrapas y la pinza de cejas.
Resumen clases de palancas
Consulta la siguiente animación para repasar los tipos o clases de palancas:
http://tecnoloxia.com/mecanismos/mecanismosCAS/swfrecursos/menu_panc
as.swf
Ley de la Palanca
—En física, la ley que relaciona las fuerzas de una palanca en equilibrio se
expresa mediante la ecuación:
—
—Ley de la palanca: Potencia por su brazo es igual a resistencia por el
suyo. Siendo P la potencia, R la resistencia, y Bp y Br las distancias medidas
desde el fulcro hasta los puntos de aplicación de P y R respectivamente,
llamadas brazo de potencia y brazo de resistencia.
Esta expresión matemática tiene una interpretación práctica muy
importante: “cuanto mayor sea la distancia de la fuerza aplicada al punto
de apoyo (brazo de fuerza), menor será el esfuerzo a realizar para vencer
una determinada resistencia”. (BF↑ F↓)
Ejemplos:
- La fuerza necesaria para levantar una piedra con un palo es menor cuanto
más lejos del punto de apoyo la aplicamos.
- Al emplear un cascanueces es más fácil romper la nuez (resistencia)
cuanto más lejos ejerzamos la fuerza (brazo de fuerza).
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=eqdJz8gL0CQ
Sistemas de poleasUna polea es una rueda que tiene un ranura o acanaladura en su periferia, que gira alrededor de un eje que
pasa por su centro. Esta ranura sirve para que, a través de ella, pase una cuerda que permite vencer una
carga o resistencia R, atada a uno de sus extremos, ejerciendo una potencia o fuerza F, en el otro extremo.
De este modo podemos elevar pesos de forma cómoda e, incluso, con menor esfuerzo, hasta cierta altura. Es
un sistema de transmisión lineal puesto que resistencia y potencia poseen tal movimiento.
Podemos distinguir tres tipos básicos de poleas:
a) Polea fija: Como su nombre indica, consiste en una sola polea que está fija a algún lugar. Con ella no se
gana en Fuerza, pero se emplea para cambiar el sentido de la fuerza
haciendo más cómodo el levantamiento de cargas al tirar hacia abajo en vez de para arriba, entre otros
motivos porque nos podemos ayudar de nuestro propio peso para efectuar el esfuerzo. La fuerza que
tenemos que hacer es igual al peso que tenemos que levantar (no hay ventaja mecánica) F=R. Así, por
ejemplo, si deseo elevar una carga de 40 kg de peso, debo ejercer una fuerza en el otro extremo de la cuerda
de, igualmente, 40 kg.
Polea móvil
b) Polea móvil: Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales es fija, mientras que la otra es móvil. La
polea móvil dispone de un sistema armadura-gancho que le permite arrastrar la carga consigo al tirar de la
cuerda. La principal ventaja de este sistema de poleas es que el esfuerzo que se emplea para elevar la carga
representa la mitad del que haría si emplease una polea fija. Así, por ejemplo, si quisiera elevar una carga de
40 kg de peso, basta con ejercer una fuerza de tan sólo 20 kg.
Polea móvil con una sóla polea
Esto supone que la cuerda que emplee para este mecanismo pueden ser la mitad de resistentes que en el
caso anterior. Sin embargo, presenta una desventaja: El recorrido que debe hacer la cuerda para elevar la
carga una altura determinada (h) debe ser el doble de la altura buscada (2h).
Aunque consta de dos poleas, en realidad se puede construir este mecanismo con una sola polea (observa la
imagen de la derecha). Para ello se debe fijar un extremo de la cuerda, la carga a la polea y tirar de la cuerda
de forma ascendente. Precisamente, este es la desventaja, mientras que en el caso de emplear dos poleas,
este problema desaparece.
c) Sistemas de poleas compuestas: Existen sistemas con múltiples de poleas que pretenden obtener una
gran ventaja mecánica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son
diversos, aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y móviles:
destacan los polipastos:
Polipasto: Este mecanismo está formado por grupos de poleas fijas y móviles, cada uno de ellos formado a su
vez por un conjunto de poleas de diámetro decreciente y ejes paralelos entre sí que se montan sobre la
misma armadura, de modo que existe el mismo número de poleas fijas que móviles.
Polipasto
El extremo de la cuerda se sujeta al gancho de la armadura fija y se pasa alternativamente por las ranuras de
las poleas —de menor a mayor diámetro en el caso del polispasto— comenzando por la del grupo móvil y
terminando en la polea fija mayor o extrema donde quedará libre el tramo de cuerda del que se tira. La
expresión que nos indica el esfuerzo que se debe realizar para vencer una carga (o resistencia) es las
siguiente:
siendo n el número de poleas fijas del polipasto. Así, por ejemplo, si disponemos de un polipasto de tres
poleas móviles, el esfuerzo que debo realizar para elevar una carga es seis veces menor (2n = 2·3 =6).
Suponiendo que la carga sea, por poner un ejemplo, de 60 kg… el esfuerzo que deberíamos efectuar en este
caso es de 10 kg.
POLIPASTOS TIPO I o APAREJO FACTORIAL:Cuando tenemos poleas fijas y móviles (la mitad son fijas y la otra mitad móviles) acopladas unas a otras (la cuerda recorre polea móvil-fija-móvil-fija...), bien linealmente (móvil-fija-móvil-fija...) O bien agrupadas (juntas las fijas en el eje superior por un lado y juntas las móviles en el eje inferior por otro). La carga cuelga de todas las móviles. En este caso, tenemos la fórmula F = R / 2•n
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=IEbMvqQbJS4
Polipastos tipo II o aparejo potencial:
Otro modelo de polipasto es aquel que emplea dos ramales distintos paralelos y a distinta altura en los que
se alojan las poleas. En el ramal superior se sitúan las poleas fijas y en el de abajo las poleas móviles,
conjuntamente con la carga.
Por último, es importante señalar que en este tipo de sistema, al igual que la polea móvil, debemos hacer un
mayor recorrido con la cuerda; mayor recorrido cuanto mayor es el número de poleas.http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=DoRjsJRNGn8
Sistema simple de poleas con correaEl sistema de poleas con correa más simple consiste en dos poleas situadas a cierta distancia, que giran a la
vez por efecto del rozamiento de una correa con ambas poleas. Las correas suelen ser cintas de cuero
flexibles y resistentes. Es este un sistema de transmisión circular puesto que ambas poleas poseen
movimiento circular.
En base a esta definición distinguimos claramente los siguientes elementos:
Sistema de poleas con correa
1. La polea motriz: también llamada polea conductora: Es la polea ajustada al eje que tiene movimiento
propio, causado por un motor, manivela,
… En definitiva, este eje conductor posee el movimiento que deseamos transmitir.
2. Polea conducida: Es la polea ajustada al eje que tenemos que mover. Así, por ejemplo: en una lavadora
este eje será aquel ajustado al tambor que contiene la ropa.
3. La correa de transmisión: Es una cinta o tira cerrada de cuero, caucho u otro material flexible que permite
la transmisión del movimiento entre ambas poleas. La correa debe mantenerse lo suficientemente tensa pues,
de otro modo, no cumpliría su cometido satisfactoriamente.
Según el tamaño de las poleas tenemos dos tipos:
1. Sistema reductor de velocidad: En este caso, la velocidad de la polea conducida ( o de salida) es menor
que la velocidad de la polea motriz (o de salida). Esto se debe a que la polea conducida es mayor que la
polea motriz.
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=sFF0ZciQ_Ws
Con la correa cruzada se puede lograr que el sentido de giro de la polea conducida sea contrario al de la polea motriz.http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=7_htBtz7xNw
Correa cruzada Correa retorcida
Los mecanismos de poleas y correa tienen limitado el par de giro que se puede transmitir, porque nunca se puede rebasar la fuerza de rozamiento entre los elementos. Para aumentar el rozamiento, las correas se hacen con forma trapezoidal y además se instalan poleas tensoras que no afectan a la transmisión.
La ventaja principal que tiene este sistema es su sencillez y bajo precio, unidos a un funcionamiento suave y silencioso, por lo que se utilizan ampliamente en los motores de automóvil. Su desventaja es el inevitable resbalamiento, que se acentúa con el desgaste.
Poleas y tensor
Existen algunas variantes del sistema de poleas y correa:
Cuando se necesitan varias relaciones de transmisión diferentes se utilizan las poleas escalonadas.
Si se necesita una relación de transmisión muy elevada o muy reducida se utilizan los trenes de poleas.
Cuando se necesita una transmisión sin resbalamiento se utilizan las llamadas correas dentadas, que se estudiará más adelante, junto a la transmisión por cadena.
Poleas escalonadas
Tren de poleas
2. Sistema multiplicador de velocidad: En este caso, la velocidad de la polea conducida es mayor que la
velocidad de la polea motriz. Esto se debe a que la polea conducida es menor que la polea motriz.
La velocidad de las ruedas se mide normalmente en revoluciones por minuto (rpm) o vueltas por minuto.
Los sistemas de poleas con correa presentan una serie de ventajas que hacen que hoy en día sean de uso
habitual. Veamos algunas de ellas:
Posibilidad de transmitir un movimiento circular entre dos ejes situados a grandes distancias entre sí.
Funcionamiento suave y silencioso.
Diseño sencillo y costo de fabricación bajo.
Si el mecanismo se atasca la correa puede desprenderse y, de este modo, se para. Este efecto
contribuye a la seguridad probada de muchas máquinas que emplean este mecanismo como pueden
ser taladros industriales.
Sin embargo, también este sistema presenta algunos inconvenientes:
La primera de las ventajas puede ser una desventaja, es decir, este mecanismo ocupa demasiado
espacio.
La correa puede patinar si la velocidad es muy alta con lo cual no se garantiza una transmisión
efectiva.
La potencia que se puede transmitir es limitada.
Aplicaciones: Este mecanismo es esencial en los motores de los automóviles, pues la transmisión circular
entre diferentes ejes de los mismos se hacen con correas. Hemos oído hablar multitud de veces de la correa
de transmisión (o de distribución) del coche. Pues bien, es esencial para el funcionamiento del ventilador de
refrigeración, el alternador,…
Definición: Definimos la relación de transmisión (i) como la relación que existe entre la velocidad de la polea
salida (n2) y la velocidad de la polea de entrada (n1).
expresión que es válida para todos los sistemas de transmisión circular que veremos en adelante.
La relación de transmisión, como su nombre indica, es una relación de dos cifras, no una división.
Ejemplo 1 : Supongamos un sistema reductor de modo que:
n1 = velocidad de la polea motriz (entrada) es de 400 rpm.
n2 = velocidad de la polea conducida (salida) es de 100 rpm.
En este caso, la relación de transmisión es:
(tras simplificar)
Una relación de transmisión 1:4 significa que la velocidad de la rueda de salida es cuatro veces menor que la
de entrada.
Ejemplo 2 : Supongamos un sistema multiplicador de modo que:
n1 = velocidad de la polea motriz (entrada) es de 100 rpm.
n2 = velocidad de la polea conducida (salida) es de 500 rpm.
En este caso, la relación de transmisión es:
(tras simplificar)
Una relación de transmisión 5:1 significa que la velocidad de la rueda de salida es cinco veces mayor que la
de entrada. Nota que la relación es 5/1 y no 5, pues ambos número nunca deben dividirse entre sí (todo lo
más simplificarse).
La relación de transmisión también se puede calcular teniendo en cuenta el tamaño o diámetro de las poleas.
donde
d1 = diámetro de la polea motriz (entrada).
d2 = diámetro de la polea conducida (salida).
Se puede calcular las velocidad de las poleas a partir de los tamaños de las mismas
n1·d1 = n2·d2
expresión que también se puede colocar como…
Ejemplo:
Tengo un sistema de poleas de modo que:
La polea de salida tiene 40 cm de diámetro y la de entrada 2 cm de diámetro. Si la polea de entrada gira a 200
rpm
a) Halla la relación de transmisión
b) Halla la velocidad de la polea de salida
c) ¿Es un reductor o un multiplicador?
Datos:
n1 = velocidad de la polea entrada) es de 200 rpm.
n2 = velocidad de la polea salida es la incógnita
d1 = diámetro de la polea entrada es 2 cm
d2 = diámetro de la polea salida es 40 cm
a)
b) n1·d1 = n2·d2 200 rpm·2 cm = n2·40 cm
c) Es un reductor porque la velocidad de la polea de salida es menor que la velocidad de la polea de entrada
(n2 < n1).
Si quieres visualizar mejor los sistemas de poleas con correa, tienes a tu disposición un ejemplo de cada
modelo a través de animaciones
En la siguiente animación observarás un mecanismo de poleas con correa reductor, suponiendo que la polea
de la izquierda sea la motriz. Al ser el diámetro de la polea conducida d2 = 40 mm y el de la polea motriz d1 =
20 mm, la relación de transmisión de este sistema es
de este modo se puede concluir que dos giros de la polea motriz equivalen a un solo giro de la polea
conducida.
En la siguiente animación podrás observar un mecanismo de poleas con correa multiplicador. El diámetro de
la polea motriz es de d1=40 mm , mientras que la polea conducida tiene un diámetro de d2= 20 mm. Así pues
la relación de transmisión de este sistema es
de este modo se puede concluir que un giro de la polea motriz equivale a dos giros de la polea conducida.
Fuente: Mecaneso
Ruedas de fricción
Sistema de transmisión por ruedas de fricción
Este mecanistmo de transmisión circular consiste en dos o más ruedas que se tocan entre sí montadas sobre
ejes paralelos, de modo que, mediante la fuerza que produce el rozamiento entre ambas, es posible transmitir
el movimiento giratorio entre los ejes, modificando, no sólo las características de velocidad, sino también el
sentido de giro.
Este sistema tiene un inconveniente, solamente se puede usar cuando se transmiten pequeñas potencias,
pues, por deslizamiento existe una pérdida de velocidad. Además, el uso continuo lleva al desgaste de las
ruedas, a pesar de que las ruedas están revestidas de un material especial.Sin embargo, presenta dos claras
ventajas. Por una parte el bajo coste que supone la fabricación del mecanismo y, por otro lado, es un
mecanismo que ocupa poco espacio, al contrario que el sistema de poleas con correa.
La relación de transmisión toma la misma forma que para el sistema de poleas con correa, es decir,
n1·d1 = n2·d2
siendo…
n1 = velocidad de la rueda motriz.
n2 = velocidad de la rueda conducida
d1 = diámetro de la rueda motriz (entrada).
d2 = diámetro de la rueda conducida (salida).
de modo que, como en el caso del sistemas de poleas con correa, podemos encontrar sistemas reductores o
multiplicadores de velocidad según el tamaño relativo entre las ruedas.
Aplicaciones: Es muy común en equipos de sonido y vídeo, pues las ruedas de fricción facilitan el avance de
la cinta. También es común en impresoras para facilitar el avance del papel.
Ruedas interiores
Ruedas cónicas
Transmisión de engranajes con cadenaEste es un mecanismo de transmisión circular que consta de una cadena sin fin (cerrada) cuyos eslabones engranan con ruedas dentadas (piñones) que están unidas a los ejes de los mecanismos conductor y conducido. Se comportan como las transmisiones mediante poleas y correa, pero con la ventaja de que, al ser las ruedas dentadas, la cadena no corre peligro de deslizarse. Además, la relación de transmisión se mantiene constante…precisamente, porque no existe deslizamiento y por si fuese poco tiene otra gran ventaja: la transmisión de grandes potencias (al contrario que el sistema de poleas con correas), lo que se traduce en una mayor eficiencia mecánica. Sin embargo, este mecanismo tiene inconvenientes frente al sistema de poleas: es más costoso, más ruidoso y necesita lubricación, por no hablar de la imposibilidad de invertir el giro de los engranajes Este mecanismo es un método de transmisión muy utilizado porque permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos, que estén bastante separados. Es el mecanismo de transmisión que utilizan las bicicletas y motocicletas , y en muchas máquinas e instalaciones industriales.http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=ckkOt8JVFFk
Tren de engranajesUn tren de engranajes consiste en la combinación de más de un par de engranajes. Es un sistema de transmisión circular muy común con múltiples y variadas aplicaciones. Un ejemplo significativo es la caja de cambios de un automóvil, compuesto por varios trenes de engranajes. ¿por qué se usan trenes?
Obtención de una relación de transmisión i, imposible de conseguir con un solo par de ruedas
Obtención de una amplia gama de i en un mismo mecanismo Por motivos de espacio, debido a la necesidad de transmitir el movimiento entre
ejes alejados Si se necesita cambiar la situación, orientación o sentido del movimiento del eje de
salida Si se desea transmitir el movimiento de un eje a otros simultáneamente
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=gLs-M9bQNPE
Tornillo sinfín y rueda dentadaEl tornillo sinfin es un mecanismo de transmisión circular compuesto por dos elementos: el tornillo (sinfín),
que actúa como elemento de entrada (o motriz) y larueda dentada, que actúa como elemento de salida (o
conducido) y que algunos autores llaman corona. La rosca del tornillo engrana con los dientes de la rueda de
modo que los ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí.
El funcionamiento es muy simple: por cada vuelta del
tornillo, el engranaje gira un solo diente o lo que es lo mismo, para que la rueda dé una vuelta completa, es
necesario que el tornillo gire tantas veces como dientes tiene el engranaje. Se puede deducir de todo ello que
el sistema posee una relación de transmisión muy baja, o lo que es lo mismo, es un excelente reductor de
velocidad y, por lo tanto, posee elevada ganancia mecánica. Además de esto, posee otra gran ventaja, y es el
reducido espacio que ocupa.
El tornillo es considerado una rueda dentada con un solo diente que ha sido tallado helicoidalmente (en
forma de hélice). A partir de esta idea, se puede deducir la expresión que calcula la relación de transmisión:
donde Z representa el número de dientes del engranaje.
Veamos un ejemplo: supongamos que la rueda tiene 60 dientes. En este caso, el tornillo debe dar 60 vueltas
para el engranaje complete una sola vuelta y, por lo tanto, la relación de transmisión del mecanismo es
Este mecanismo no es reversible, es decir, la rueda no puede mover el tornillo porque se bloquea.
Aplicaciones:
El tornillo sinfín en las clavijas de una guitarra
En nuestra vida cotidiana lo podemos ver claramente en las clavijas de una guitarra. En este caso, la cuerda
es recogida con precisión por eje de transmisión de una pequeña rueda dentada que es conducida por un
tornillo que gira gracias a la acción de la clavija.
No podemos olvidar el limpiaparabrisas, que se acciona gracias a este mecanismo.
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=IZ8II4CBS3Ehttp://aprendemostecnologia.org/maquinas-y-mecanismos/mecanismos-de-transmision-del-movimiento/
Acoplamientos rígidos
Están constituidos por piezas que fijan la posición relativa de los dos árboles, apretándose contra ellos por medio de tornillos. A veces se intercalan chavetas (barras entre el acoplamiento y el árbol en sentido longitudinal que impiden el giro).
Acoplamiento de manguito partido
acoplamiento de bridas o platos
Acoplamientos móviles
Los elementos anteriores sólo se pueden utilizar cuando los árboles a unir van a estar siempre alineados. Pero como esto no es muy normal, pues siempre se puede producir vibraciones o los ejes pueden sufrir algún desalineamiento, es común utilizar elementos que permiten un cierto movimiento. Entre ellos tenemos:
Manguito estriadoSe trata de crear unas ranuras en el extremo de los dos árboles a unir, y trabarlas mediante un tubo que tiene las mismas ranuras, pero por el interior. Uno de los árboles está fijo al manguito y el otro puede deslizar con cierta holgura, pero no girar respecto a aquél.
Junta elástica
Formada por un anillo de goma al que se unen ambos árboles. Como el elemento de unión es elástico, con este método se pueden evitar vibraciones y se permite un ligero descentramiento de los ejes.
Junta cardan
Este mecanismo se utiliza cuando hay que variar la dirección del giro de un árbol. Está formado por dos horquillas unidas a los árboles de entrada y de salida, y entre las dos hay una pieza llamada cruceta. Cuando el árbol de entrada gira, arrastra a la cruceta y ésta a su vez arrastra al árbol de salida.
La junta cardan tiene el problema de que la velocidad de giro de salida sufre algunas variaciones por efecto de los ángulos:
Para evitar estas variaciones se colocan siempre dos juntas cardan que se compensen entre sí. A este elemento se le llama doble cardan:
Junta homocinética
Otra solución para evitar una velocidad variable en el árbol de salida es esta evolución de la junta cardan. En la animación aparece la junta de bolas rzeppa, una de las variantes del mecanismo (aunque hay otras soluciones), de uso universal en los vehículos de tracción delantera, en los que las ruedas deben poder inclinarse mientras reciben el giro del motor:
Embragues
En esencia, se basa en poder unir y separar cuando queramos un árbol motriz con otro árbol conducido. Para ello existen varios métodos:
Embrague de fricción
En este caso cada uno de los árboles está unido a un disco, uno de las cuales se puede desplazar. Al juntar los dos discos (posición de embragado) el rozamiento hace que giren juntos, y cuando se separan (posición desembragado), el árbol motriz sigue girando mientras el conducido puede incluso detenerse.
Entre las posiciones de acoplado y desacoplado existe un posición intermedia (medio embrague) en la cual no se ejerce demasiada fuerza para mantener juntas las superficies de fricción y así la transmisión de potencia puede hacerse de una forma progresiva, a costa de desgastar el mecanismo.
En los automóviles el disco desplazable es aprisionado cuando se suelta el pedal, y se libera al pisar.
Los embragues de disco que acabamos de ver requieren de la acción de una persona. Existen otros tipos que son automáticos:
Embrague centrífugo
Se basa en aprovechar la fuerza centrífuga provocada por el giro para comprimir las superficies de fricción contra una campana que recibe el giro.
Embrague hidráulico
En este caso una pieza unida al árbol motriz impulsa aceite contra otra pieza unida al árbol conducido. En este sistema siempre existen pérdidas de energía debidas al calentamiento y el rozamiento del aceite. A cambio, la transmisión del giro es muy suave, por lo que es el mecanismo usado en los vehículos con cambio de marchas automático, recibiendo el nombre de convertidor de par.
Embrague de garras
La utilización primitiva de este tipo de embrague es la de desplazar una de las piezas para hacer que giren juntos los árboles motriz y conducido. Para ello, ambos árboles deben estar detenidos, pues de otra forma no se pueden acoplar.
Sin embargo, el embrague de garras se ha impuesto como mecanismo de seguridad en motores de gran potencia, capaces de transmitir un par de giro elevado. Para ello, un muelle mantiene las garras en contacto hasta que el eje conducido se bloquea, momento en que los dientes saltan y evitan así la rotura casi segura de las piezas bloqueadas.
Trinquetes
Son los mecanismos que permiten el giro en un sentido y lo impiden en el otro, para ello utilizan un sistema similar al de los embragues de garras, mediante piezas que hacen efecto de cuña y se clavan en un sentido, resbalando en el sentido opuesto:
Mecanismo de trinquete
Funcionamiento del trinquete
Mecanismo de rueda libre
Estos dos mecanismos son ampliamente utilizados en el piñón de las bicicletas.
Mecanismos de transformación
Éstos son los mecanismos en los que la naturaleza de los movimientos de entrada y de salida es diferente.Los dos movimientos entre los que se puede producir la transformación son:giro de velocidad de rotación n (r.p.m.)movimiento rectilíneo cuya velocidad lineal es v (m/s)Algunos de los mecanismos que se ven a continuación son reversibles, es decir el movimiento de entrada puedeser tanto la rotación como el desplazamiento.
PIÑÓN Y CREMALLERAEl piñón es una rueda dentada corriente, y la cremallera es una pieza recta en cuya superficie se han tallado unos dientes. Al girar el piñón, la cremallera se desplaza a un lado o a otro y viceversa, es decir, éste es un mecanismo reversible.
Este mecanismo es universalmente utilizado para controlar la dirección de los automóviles: el volante está unido al piñón y la cremallera provoca la inclinación de las ruedas hacia los lados. También se puede encontrar en los ferrocarriles de montaña o en las taladradoras de columna.
Mecanismo básico de dirección del automóvilEquipo motriz de un tren cremallera de alta montaña
La relación entre las velocidades de giro del piñón y la cremallera vienen ligadas por el paso de los dientes, ya que en 1 vuelta del piñón se recorre una distancia p · Z
HUSILLO Y TUERCAYa vimos el tornillo como máquina simple. En la técnica mecánica, el término husillo significa tornillo cilíndrico con capacidad de girar, y ésta es la utilización más corriente, acoplándole una tuerca a la que se impide girar pero se le permite desplazarse.
Cada vuelta del tornillo provoca que la tuerca avance un diente,es decir, la distancia del paso de la rosca. Por lo tanto, la relación entre la velocidad de giro y la de avance se obtiene con una sencilla regla de tres.
BIELA-MANIVELACon este mecanismo se transforma un giro en un movimiento lineal de vaivén. Consta de una pieza giratoria en forma de U llamada cigüeñal, una segunda llamadadesplaza linealmente por un camino fijo, y uniendo ambas una tercera pieza llamada biela, que adapta el giro del cigüeñal con el movimiento rectilíneo del pistón.
En este caso, la relación de velocidades de giro y de desplazamiento es complicada, debido a la geometría del mecanismo.La altura del émbolo respecto al eje de giro del cigüeñal viene dado por:h = b · cos β + r · sen αlas distancias b y r dependen de las biela y el cigüeñal, respectivamente, y la relación del ángulo β en relación al ángulo α se obtiene por geometría
x = b · sen βx = r · sen α
sen β = r/b · sen
Es decir, la distancia h depende únicamente del ángulo α, razón por la que siempre se habla de ángulo de giro del cigüeñal en lugar de altura del émbolo. Desde estas expresiones se obtiene la relación de velocidades, pero se escapa de los objetivos de este curso.El de émbolo-biela-manivela es otro mecanismo reversible, y el movimiento motriz puede ser tanto el giratorio (por ejemplo, en los compresores de aire) como el de vaivén (como en las locomotoras de vapor). Cuando la velocidad de giro debe ser muy rápida, el cigüeñal tiene unos contrapesos que equilibran las fuerzas centrífugas que aparecen.
LEVA Y SEGUIDOR
Una leva es un disco giratorio con un contorno definido sobre el cual se apoya un elemento llamado seguidor que semueve siguiendo la forma de la leva. Los sistemas leva-seguidor se clasifican dependiendo del movimiento del seguidor,y tenemos seguidores de traslación y de oscilación.
http://almez.pntic.mec.es/jgonza86/Sistema%20de%20cadena%20y%20pi%F1ones.htmhttp://www.iesjosehierrogetafe.com/Dep/tecnologia/mecanismos/conceptos_basicos.htmhttps://sites.google.com/site/tecnorlopez32/tema5-mecanica/07-soportes-y-lubricacionhttp://www.atikoestudio.com/disenador/industrial/mecanismos%20y%20sistemas/mecanismos%20transmision.htm
Autómatas en la historia.-
Antiguamente, se creaban artefactos capaces de realizar tareas diarias y comunes para los hombres, o bien, para facilitarles las labores cotidianas; se daban cuenta de que había tareas repetitivas que se podían igualar con un complejo sistema, y es así como se comienza a crear máquinas capaces de repetir las mismas labores que el hombre realizaba.
Pero no todos estos artefactos tenían una utilidad, algunas máquinas solamente servían para entretener a sus dueños, y no hacían nada más que realizar movimientos repetitivos ó emitir sonidos. Cabe mencionar que los árabes fueron unos maestros en la construcción de autómatas y en la precisión de sus cálculos, y como ejemplo de ello, se puede mencionar que inventaron el reloj mecánico, así como sus grandes aportaciones a la astrología. También los ingenieros griegos aportaron grandes conocimientos a los autómatas, aunque su interés era más bien hacia el saber humano más que hacia las aplicaciones prácticas.
Los primeros autómatas que aparecen en la historia son ingenios mecánicos más o menos complicados que desarrollaban un programa fijo, que no empleaban necesariamente la noción de realimentación.
Los primeros ejemplos de autómatas se registran en la antigua Etiopía. En el año 1500 a. C., Amenhotep, hermano de Hapu, construye una estatua de Memon, el rey de Etiopía, que emite sonidos cuando la iluminan los rayos del sol al amanecer.
King-su Tse, en China, en el 500 a. C. inventa una urraca voladora de madera y bambú y un caballo de madera que saltaba. Entre el 400 y 397 a. C., Archytar de Tarento construye un pichón de madera suspendido de un pivote, el cual rotaba con un surtidor de agua o vapor, simulando el vuelo. Archytar es el inventor del tornillo y la polea. En el año 206 a. C., fué encontrado el tesoro de Chin Shih Hueng Ti consistente en una orquesta mecánica de muñecos, encontrada por el primer emperador Han.
Figura 21 Pájaros de Herón.
En el año 62 Heron de Alejandría describe múltiples aparatos en su libro "Autómata". Entre ellos aves que vuelan, gorjean y beben. Todos ellos fueron diseñados como juguetes, sin mayor interés por encontrarles aplicación. Sin embargo, describe algunos como un molino de viento para accionar un órgano o un precursor de la turbina de vapor.
Figura 22. Caja mágica de Heron.
También se diseñan ingeniosos mecanismos como la máquina de fuego que abría puertas de los templos o altares mágicos como el de la Figura 3 donde las figuras apagaban el fuego de la llama.
Figura 23. Altar mágico.
En Roma existía la costumbre de hacer funcionar juguetes automáticos para deleitar a los huéspedes. Trimalco ofreció en su famoso banquete, pasteles y frutas que arrojaban un chorro de perfume cuando se hacía una ligera presión sobre un priapo de pasta, en cuyo regazo estaban colocados pasteles y frutas.
La cultura árabe, heredó y difundió los conocimientos griegos, utilizándolos no sólo para realizar mecanismos destinados a la diversión, sino que les dieron una aplicación práctica, introduciéndolos en la vida cotidiana de la realeza. Ejemplos de estos son diversos sistemas dispensadores automáticos de agua para beber o lavarse.
También de este período son otros autómatas, de los que hasta nuestros días sólo han llegado referencias no suficientemente documentadas, como el hombre de hierro de Alberto Magno (1204-1282) o la cabeza parlante de Roger Bacon (1214-1294). En el año 1235, Villard d’Honnecourt escribe un libro con bocetos
que incluyen secciones de dispositivos mecánicos, como un ángel autómata, e indicaciones para la construcción de figuras humanas y animales.
Otro ejemplo relevante de la época fue el Gallo de Estrasburgo que que funcionó desde 1352 hasta 1789. Este es el autómata más antiguo que se conserva en la actualidad, formaba parte del reloj de la catedral de Estrasburgo y al dar las horas movía el pico y las alas.
Figura 24. Gallo de Estrasburgo.
Durante los siglos XV y XVI algunos de los más relevantes representantes del renacimiento se interesan también por los ingenios descritos y desarrollados por los griegos. Es conocido el León Mecánico construido por Leonardo Da Vinci (1452-1519) para el rey Luis XII de Francia, que se abría el pecho con su garra y mostraba el escudo de armas del rey. En España es conocido el hombre de palo construido por Juanelo Turriano en el siglo XVI para el emperador Carlos V. Este autómata con forma de moje, andaba y movía la cabeza, ojos boca y brazos.
Durante los siglos XVII y XVIII se crearon ingenios mecánicos que tenían alguna de las características de los robots actuales. Estos dispositivos fueron creados en su mayoría por artesanos del gremio de la relojería. Su misión principal era la de entretener a las gentes de la corte y servir de atracción a las ferias. Estos autómatas representaban figuras humanas, animales o pueblos
enteros. Así, en 1649, cuando Luis XIV era niño, un artesano llamado Camus (1576-1626) construyó para él un coche en miniatura con sus caballos, sus lacayos y una dama dentro y todas las figuras se podían mover perfectamente. Salomón de Camus también construyó fuentes ornamentales y jardines placenteros, pájaros cantarines e imitaciones de los efectos de la naturaleza.
Según P. Labat, el general de Gennes construyó en 1688 un pavo real que caminaba y comía. Este ingenio pudo servir de inspiración a Jacques de Vaucanson (1709-1782) para construir su increíble pato mecánico que fue la admiración de toda Europa. Según Sir David Brewster en un escrito de 1868, describe este pato diciendo que es "la pieza mecánica más maravillosa que se haya hecho". El pato alargaba su cuello para tomar el grano de la mano y luego lo tragaba y lo digería. Podía beber, chapotear y graznar, y también imitaba los gestos que hace un pato cuando traga con precipitación. Los alimentos los digería por disolución y se conducía por unos tubos hacia el ano, donde había un esfínter que permitía evacuarlos.
Vaucanson también construyo varios muñecos animados, entre los que destaca un flautista capaz de tocar melodías. El ingenio consistía en un complejo mecanismo de aire que causaba el movimiento de dedos y labios, como el funcionamiento normal de una flauta. Por instigación de Luis XV, intento construir un modelo con corazón, venas y arterias, pero murió antes de poder terminar esta tarea.
Figura 25. Pato de Vaucanson.
También construyo muchos objetos útiles para la industria como una silla para los tejedores, pero eso suscito el disgusto de los manufactureros de seda franceses, quienes lo amenazaron de muerte.
El relojero suizo Pierre Jaquet Droz (1721-1790) y sus hijos Henri-Louis y Jaquet construyeron diversos muñecos capaces de escribir (1770), dibujar (1772) y tocar diversas melodías en un órgano (1773). Estos se conservan en el museo de arte e Historia de Neuchâtel, Suiza.
Los Maillardet (Henri, Jean-David, Julien-Auguste, Jacques-Rodolphe) entre finales del siglo XVIII y principios del XIX, construyen un escritor-dibujante, con la forma de un chico arrodillado con un lápiz en su mano, escribe en inglés y en francés y dibuja paisajes. Construyen un mecanismo "mágico" que responde preguntas y un pájaro que canta en una caja.
A finales del siglo XVIII y principios del XIX se desarrollaron algunas ingeniosas invenciones mecánicas, utilizadas fundamentalmente en la industria textil, entre las que destacan la hiladora giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton (1779), el telar mecánico de Cartwrigth (1785) y el telar de Jacquard (1801).
Jacquard basándose en los trabajos de Bouchon (1725), Falcon (1728) y del propio Vaucanson (1745), fue el primero en aplicar las tarjetas perforadas como soporte de un programa de trabajo, es decir, eligiendo un conjunto de tarjetas, se definía el tipo de tejido que se desea realizar. Estas máquinas constituyeron los primeros precedentes históricos de las máquinas de control numérico.
Figura 26 Telar de Jacquard.
Algo más tarde que en la industria textil, se incorporan los automatismos en las industrias mineras y metalúrgicas. El primer automatismo que supuso un gran impacto social, lo realiza Potter a principios del siglo XVIII, automatizando el funcionamiento de una máquina de vapor del tipo Newcomen.
A diferencia de los autómatas androides los automatismos dedicados a controlar máquinas industriales incorporan el concepto de realimentación. El ingeniero diseñador tenía una doble labor: realizar el proceso de diseño mecánico y también desarrollar el automatismo, que en muchos casos era parte integrante de la mecánica de la máquina.
A partir de aquí el desarrollo de los automatismos es impresionante, en muchas máquinas se utilizan elementos mecánicos como podían ser los programadores cíclicos (organillos) en los cuales se definía la secuencia de operaciones.
Automatismos industriales .-
Los actuales sistemas de automatización industrial pueden considerarse como herederos de los autómatas mecánicos del pasado. La definición de autómata que aparece en la real academia índica que un autómata es una "máquina que imita la figura y los movimientos de un ser animado".
La realización física de los automatismos ha dependido continuamente del desarrollo de la tecnología implementándose en primer lugar mediante tecnologías cableadas como la neumática, circuitos de relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas. En las dos últimas décadas se han abandonado las tecnologías cableadas sustituidas por los autómatas programables.
Los sistemas de automatización industrial han recibido un gran impulso en este siglo XX sobre todo por parte de la industria del automóvil. El término automatización fue acuñado en 1947 por Delmar S. Halder de la compañía automovilística Ford en Detroit. Halder opina que la automatización debería ser un concepto global que abarque todos los diseños y dispositivos realizados para conseguir una plena automatización de la producción. Inicialmente Halder desarrolló su campaña dentro de Ford, pero se extendió por si sola al resto de la industria americana, estableciéndose un debate sobre su aplicación en la industria y las consecuencias sociales que esto conllevaría. Se vertieron opiniones, no sin falta de razón, de que el objetivo final era sacar al ser humano fuera del proceso productivo, prediciendo que una gran cantidad de personas se quedaría sin trabajo.
También se vertieron opiniones favorables dentro del campo tecnológico e industrial, donde muchos consideraban la automatización como un concepto nuevo y revolucionario. La ciencia de la automatización ("Automatology") haría comenzar una nueva era. La automatización supondría "la segunda revolución industrial".
La formalización del tratamiento de los automatismos es muy reciente. Históricamente se puede decir que el tratamiento de los automatismos lógicos se ha basado en el álgebra de Boole y en la teoría de autómatas finitos. No fue hasta la década de los sesenta que se dispuso de herramientas como las redes de Petri, para el diseño y análisis de automatismos secuenciales y concurrentes.
Tecnologías cableadas:
Las primeras tecnologías disponibles para implementar controladores de sistemas de eventos discretos, se basaban en la aplicación de tecnologías cableadas, lo que de denominaba automatismos cableados. Se utilizaban principalmente las tecnologías neumática y electromecánica.
La tecnología neumática adquiere especial relevancia en la implementación cableada de automatismos, además cuenta con la ventaja de que es homogénea con numerosas máquinas de producción equipadas con cilindros neumáticos. Se debe resaltar que aunque sea una tecnología cableada, el mando neumático utiliza secuenciadores modulares que suprimen una parte del cableado. En la actualidad en muchas máquinas neumáticas industriales el sistema de control que sigue en activo esta integrado por circuitos neumáticos. Los nuevos productos desarrollados incorporan como sistema de mando, en el caso de algunas máquinas pequeñas, circuitos de relés electromagnéticos, pero la mayoría esta comandada por autómatas programables.
Los relés electromagnéticos disponen de contactos accionados por una bobina electromagnética. La puesta en tensión de la bobina hace que los contactos conmuten debido a la fuerza electromagnética creada. Los relés electromagnéticos pueden efectuar conmutaciones de grandes corrientes. Continúan siendo interesantes para automatismos muy sencillos. Aunque han sido prácticamente sustituidos por autómatas programables, se siguen utilizando alrededor de ellos en particular para realizar los circuitos de seguridad.
El desarrollo de los autómatas programables:
En las instalaciones de las fábricas de Automóviles se instalaban grandes armarios en paralelo con las líneas de producción. Dentro de estos armarios se construía mediante circuitos de relés electromagnéticos la inteligencia que controlaba el proceso de fabricación. Esta tecnología funcionaba y por supuesto se fabricaban coches pero también poseía una gran problemática.
La tecnología cableada no era muy adecuada para implementar sistemas de control complejos.
Los elementos que la forman eran electromecánicos ( en el caso de los relés), lo cual implica un número no ilimitado de maniobras (rompen) y la necesidad de implantar logísticas de mantenimiento preventivo.
Ofrecían una gran dificultad para la búsqueda de averías (un cable que no hace contacto sigue estando visualmente junto al tornillo). Para facilitar la localización de averías se instalaban contactores y relés que señalizarán los fallos.
A veces se debían realizar conexiones entre cientos o miles de relés, lo que implicaba un enorme esfuerzo de diseño y mantenimiento.
Cuando se cambiaba el proceso de producción cambiaba también el sistema de control.
Los tiempos de parada ante cualquier avería eran apreciables. Si saltaba una parada de emergencia, se tenia que reiniciar manualmente el sistema, dado que se perdía el estado de la producción.
A finales de los años cincuenta los fabricantes de automóviles necesitaban nuevas y mejores herramientas de control de la producción. Los "nuevos controladores" debían ser fácilmente programables por ingenieros de planta o personal de mantenimiento. El tiempo de vida debía ser largo y los cambios en el programa tenían que realizarse de forma sencilla. Finalmente se imponía que trabajaran sin problemas en entornos industriales adversos. La solución fue el empleo de una técnica de programación familiar y reemplazar los relés mecánicos por relés de estado sólido.
Los autómatas programables se introducen por primera vez en la industria en 1960 aproximadamente. Bedford Associates propuso un sistema de control denominado Controlador Digital Modular (Modicon, Modular Digital Controler) al fabricante de automóviles General Motors.
Otras compañías propusieron a la vez esquemas basados en ordenador, uno de los cuales estaba basado en el PDP-8. El MODICON 084 resultó ser el primer PLC del mundo en ser producido comercialmente.
A mediados de los 70 las tecnologías dominantes de los PLC eran máquinas de estado secuenciales y CPU’s basadas en desplazamiento de bit Los microprocesadores convencionales incorporaron la potencia necesaria para resolver de forma rápida y completa la lógica de los pequeños PLC's. Por cada modelo de microprocesador había un modelo de PLC basado en el mismo.
Las funciones de comunicación comenzaron a integrarse en los autómatas a partir del año 1973. El primer bus de comunicaciones fue el Modbus de Modicon. El PLC podía ahora establecer comunicación e intercambiar informaciones con otros PLC's.
La implantación de los sistemas de comunicación permitió aplicar herramientas de gestión de producción que se ejecutaban en miniordenadores enviando ordenes de producción a los autómatas de la planta. En las plantas se suele dedicar un autómata programable a ejecutar la función de gestión. Este autómata recibe las ordenes de producción y se encarga de comunicarlas a los autómatas programables dedicados a control. A su vez estos los autómatas de control envían el estado de la producción al autómata de gestión.
En los 80 se produjo un intento de estandarización de las comunicaciones con el protocolo MAP (Manufacturing Automation Protocol) de General Motors. También fue un tiempo en el que se redujeron las dimensiones del PLC y se pasó a programar con programación simbólica a través de ordenadores personales en vez de los clásicos terminales de programación. Hoy día el PLC más pequeño es del tamaño de un simple relé.
En la década de los noventa se ha producido una gradual reducción en el número de nuevos protocolos, y en la modernización de las capas físicas de los protocolos más populares que sobrevivieron a los 80.
Análisis y formalización de los automatismos lógicos industriales:
Realizando el análisis de las máquinas automatizadas desde el punto de vista de la ingeniería de sistemas, en un primer nivel de abstracción se puede observar que son máquinas que pueden estar en un número finito de situaciones que denominaremos estados y que muchas de ellas responden a la definición de sistema de eventos discretos. Recordando su definición:
Los sistemas de eventos discretos son sistemas en los que el tiempo y los estados son continuos. El estado del sistema puede variar instantáneamente en instantes separados de tiempo. Un evento es un suceso instantáneo que puede cambiar el estado del sistema. En un intervalo de tiempo finito no puede haber un número infinito de cambios de estado.
Los primeros trabajos dedicados al análisis de estos sistemas no aparecen hasta 1938 cuando Shannon desarrolla el primer análisis simbólico de las propiedades de los circuitos de conmutación utilizando como herramienta el álgebra de Boole. Esta fue desarrollada por el pensador y matemático G.Boole en su trabajo "The Mathematical Analysis of Logic" con el objetivo simular y formalizar las leyes del pensamiento
El álgebra de Boole constituye el método principal para efectuar el análisis y síntesis de circuitos lógicos sin memoria, es decir, que no poseen memoria. En estos circuitos las salidas en un instante determinado dependen exclusivamente del valor de las entradas en ese instante. Por lo cual en un principio solo sirven para realizar automatismos combinatorios. Otra herramienta disponible para la descripción de automatismos combinatorios son los programas de decisiones binarias desarrollados por C.Y. Lee en 1959.
Los automatismos provistos de una cierta capacidad de memoria, los sistemas secuenciales, se empezaron a estudiar a partir de los años 40. El primer método
formal orientado a la síntesis de sistemas secuenciales se debe a Huffman. Se trata de un método cartesiano, el cual atrajo el interés de un gran número de investigadores, dedicados al estudio de las cuatro fases de que consta. La idea básica de este método es construir un sistema secuencial a partir de uno combinatorio realimentado. Pero se encuentra con un gran escollo tecnológico que fácilmente se comprenden al observar que los circuitos combinatorios se modelan mediante Álgebra de Boole, y esta no recoge más que situaciones estáticas. El álgebra de Boole no puede modelar la "dinámica" de los sistemas secuenciales.
El problema se planteaba en términos de eliminación de las aleatoriedades presentes en los circuitos desarrollados por el método de Huffman. La búsqueda de una solución implica el desarrollo de numerosos trabajos. Unger fue el primero que demostró la imposibilidad de la eliminación de aleatoriedades por métodos puramente lógicos.
En estos años también se investigan y desarrollan métodos de minimización de la realización de los Automatismos combinatorios y secuenciales. El desarrollo tecnológico de las últimas décadas hace que la minimización de la realización vaya perdiendo interés en favor de una modularidad que facilite las modificaciones, el análisis, la puesta en marcha y el test.
Figura 27. Red de Petri.
La complejidad que van adquiriendo algunas aplicaciones, sobre todo las desarrolladas en la industria del automóvil hacen que los diseñadores sean incapaces de dominar completamente el problema, por lo que en el proceso de implantación de los automatismos se invertía gran cantidad de tiempo en realizar verificaciones que permitan la detección de errores. La inaplicabilidad del método de Huffman hacía que la mayor parte de los desarrollos industriales se basaran en la experiencia e intuición del ingeniero, lo cual se mostraba insuficiente para abordar los sistemas complejos y concurrentes.
El ingeniero carecía de herramientas que le permitieran obtener un modelo del sistema y analizar su comportamiento. Se podría decir que estaban en la misma situación que los ingenieros de control de los años veinte antes de que Nyquist escribiera su artículo, aunque algunos opinen que el paralelismo se debe hacer con Maxwell.
Todo esto conlleva que se aumente progresivamente el uso de las redes de Petri, herramienta matemática propuesta por Carl Adam Petri en 1962 [Petri 62]. Las redes de Petri suministran un método de análisis y síntesis de automatismos secuenciales y concurrentes. La potencia de la herramienta es enorme y se aplica en el análisis y modelado de sistemas no solo en el campo de la automática, sino también en el de la informática, las comunicaciones…
Las redes de Petri consiguen que los ámbitos Universitario e Industrial pasen a utilizar un lenguaje común para diseñar y analizar automatismos. Al contrario que el método de Huffman, el cual no tuvo aceptación en el campo industrial, debido principalmente a su difícil manipulación. Este mismo año tuvimos el honor de asistir a la investidura del profesor Petri como Doctor Honoris Causa por la Universidad de Zaragoza.
En la actualidad los métodos basados en la experiencia e intuición han sido prácticamente abandonados, la gran mayoría de los programadores de autómatas utilizan como herramienta de análisis y diseño las redes de Petri.
http://automata.cps.unizar.es/Historia/Webs/automatas_en_la_historia.htm
LOS PRIMEROS AUTÓMATAS
Antiguamente, se creaban artefactos capaces de realizar tareas diarias y comunes para los hombres, o bien, para facilitarles las labores cotidianas; se daban cuenta de que había tareas repetitivas que se podían igualar con un complejo sistema, y es así como se comienza a crear máquinas capaces de repetir las mismas labores que el hombre realizaba.
Pero no todos estos artefactos tenían una utilidad, algunas máquinas solamente servían para entretener a sus dueños, y no hacían nada más que realizar movimientos repetitivos ó emitir sonidos. Cabe mencionar que los árabes fueron unos maestros en la construcción de autómatas y en la precisión de sus cálculos, y como ejemplo de ello, se puede mencionar que inventaron el reloj mecánico, así como sus grandes aportaciones a la astrología. También los ingenieros griegos aportaron grandes conocimientos a los autómatas, aunque su interés era más bien hacia el saber humano más que hacia las aplicaciones prácticas.
Los primeros autómatas que aparecen en la historia son ingenios mecánicos más o menos complicados que desarrollaban un programa fijo, que no empleaban necesariamente la noción de realimentación.
Históricamente los primeros autómatas se remotan al Antiguo Egipto donde las estatuas de algunos de sus dioses o reyes despedían fuego de sus ojos, como fue el caso de una estatua de Osiris, otras poseían brazos mecánicos operados por los sacerdotes del templo.Otras, como la de Memon de Etiopía emitían sonidos cuando los rayos del sol los iluminaba consiguiendo, de este modo, causar el temor y el respeto a todo aquel que las contemplara. Fue construida en el año 1500 a. C. por Amenhotep, hermano de Hapu.
Esta finalidad religiosa del autómata continuará hasta la Grecia clásica donde existían estatuas con movimiento gracias a las energías hidráulicas. Esos nuevos conocimientos quedan plasmados en el primer libro que trata la figura de los robots Autómata (año 62) escrita por Herón de Alejandría (10 dC -70 dC) donde explica la creación de mecanismos, muchos basados en los principios de Philon o Arquímedes, realizados fundamentalmente como entretenimiento y que imitaban el movimiento, tales como aves que gorjean, vuelan y beben, estatuas que sirven vino o puertas automáticas todas producidas por el movimiento del agua, la gravedad o sistemas de palancas.
También cabe destacar su “The automaton theatre” sobre su teatro de marionetas mecánicas que representaban la Guerra de Troya. Todos ellos fueron diseñados como juguetes, sin mayor interés por encontrarles aplicación. Sin embargo, describe algunos como un molino de viento para accionar un órgano o un precursor de la turbina de vapor.
También se diseñan ingeniosos mecanismos como la máquina de fuego que abría puertas de los templos o altares mágicos, donde las figuras apagaban el fuego de la llama.
Aunque Heron es el primero en recopilar datos sobre los autómatas otros anteriores a él realizaron sus aportaciones como es el caso de Archytas (428 aC- 347 aC) inventor del tornillo y la polea y famoso por su paloma mecánica capaz de volar gracias a vapor de aire en propulsión. Se trataba de un pichón de madera suspendido de un pivote, el cual rotaba con un surtidor de agua o vapor, simulando el vuelo.
En Roma existía la costumbre de hacer funcionar juguetes automáticos para deleitar a los huéspedes. Entre el 220 y 200 a. C., Filon de Bizancio inventó un autómata acuático y la catapulta repetitiva.
EDAD MEDIA Y RENACIMIENTO
Si hablamos de avances científicos y tecnológicos debemos hablar del mundo árabe y de Al-Jazari (1260) uno de los más grandes ingenieros de la historia. Inventor del cigüeñal y los primeros relojes mecánicos movidos por pesos y agua entre otros muchos inventos de control automático, estuvo también muy interesado en la figura del autómata creando una obra del mismo nombre (también llamada El libro del conocimiento de los ingeniosos mecanismos) y considerada una de las más importantes sobre historia de la tecnología. Dentro de esta vertiente cabe destacar su complejo reloj elefante, animado por seres humanos y animales mecánicos que se movían y marcaban las horas o un autómata con forma humana que servía distintos tipos de bebidas. Existe un ejemplar (a tamaño real) del complejo reloj elefante.
En el año 1235, Villard d’Honnecourt escribe un libro de esbozos que incluyen secciones de dispositivos mecánicos, como un ángel autómata, e indicaciones para la construcción de figuras humanas y animales.
Otro ejemplo relevante de la época fue el Gallo de Estrasburgo que funcionó desde 1352 hasta 1789. Este es el autómata más antiguo que se conserva en la actualidad, formaba parte del reloj de la catedral de Estrasburgo y al dar las horas movía el pico y las alas.Leonardo Da Vinci (1452-1519), hombre por excelencia del Renacimiento diseñó al menos dos autómatas de los que se tenga constancia. El primero se considera también uno de los primeros con forma completamente humana, vestido con una armadura medieval. y fue diseñado alrededor del año 1495, aunque como muchos otros inventos de Leonardo no fue construido. Este mecanismo fue reconstruido en la actualidad según los dibujos originales y podía mover los brazos, girar la cabeza y sentarse. El segundo, mucho más ambicioso, se trató de un león mecánico construido petición de Francis I, Rey de Francia (1515) para facilitar las conversaciones de paz entre el rey francés y el papa León X , el animal, mediante diversos trucos de artificio, anduvo de una habitación a otra donde se encontraba el monarca, abrió su pecho y todos pudieron comprobar que estaba lleno de lirios y otras flores, representado así un antiguo símbolo de Florencia (el león) y la flor de lis que Luis XII regaló a la ciudad
como señal de amistad.
Juanelo Turriano fue un gran ingeniero del siglo XVI que trabajó en España a las órdenes de Carlos V como relojero de la corte. Inventor de multitud de mecanismos, siendo el más famoso el llamado “artilugio de Juanelo” una obra de ingeniería capaz de llevar el agua desde el Tajo al Alcázar de Toledo, aunque jamás le pagaron por aquella obra. En esa ciudad se le atribuye a Juanelo Turriano la creación de un autómata (entre otros muchos como danzarines, guerreros o pájaros voladores) llamado “El Hombre de Palo” (del que queda constancia en el nombre de una calle de Toledo), un sirviente autómata que se diferenciaba del resto por estar hecho de madera y que recorría las calles pidiendo limosna para su dueño haciendo una reverencia cuando la conseguía. Otros autores más conservadores solo consideran a este autómata un muñeco de palo estático, que se colocó en la ciudad para recoger fondos para la apertura de un hospital.En su laboratorio de Nuernberg, en 1533, el erudito Johann Muller también conocido como el Regiomontano, supuestamente creó una mosca de hierro y un águila artificial, las cuales podían volar. Supuestamente lo hacían con propulsión de vapor.
En 1560 se construyo un monje de madera de aproximadamente 30 cm de altura, con un mecanismo de uniones y palancas. El propósito de este títere se desconoce, así como su tiempo de desarrollo. Pero aun con nuestras herramientas contemporáneas probablemente tomarían meses para que este complicado mecanismo funcionara.
http://www.forojovenes.com/historia/automatas-en-la-antigueedad-edad-media-y-renacimiento-69895.html
http://blogs.20minutos.es/trasdos/tag/automatas/
http://xoccam.blogspot.mx/2011/11/antes-del-robot-el-automata.html
