Terminología de mecánica

Capilaridad, elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido, por
ejemplo, en las paredes de un tubo. Este fenómeno es una excepción a la ley hidrostática de los vasos
comunicantes, según la cual una masa de líquido tiene el mismo nivel en todos los puntos; el efecto se
produce de forma más marcada en tubos capilares (del latín capillus, 'pelo', 'cabello'), es decir, tubos de
diámetro muy pequeño. La capilaridad, o acción capilar, depende de las fuerzas creadas por la tensión
superficial y por el mojado de las paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido (mojado)
superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la superficie del líquido será
cóncava y el líquido subirá por el tubo, es decir, ascenderá por encima del nivel hidrostático. Este efecto
ocurre por ejemplo con agua en tubos de vidrio limpios. Si las fuerzas de cohesión superan a las fuerzas de
adhesión, la superficie del líquido será convexa y el líquido caerá por debajo del nivel hidrostático. Así sucede
por ejemplo con agua en tubos de vidrio grasientos (donde la adhesión es pequeña) o con mercurio en tubos
de vidrio limpios (donde la cohesión es grande). La absorción de agua por una esponja y la ascensión de la
cera fundida por el pabilo de una vela son ejemplos familiares de ascensión capilar. El agua sube por la tierra
debido en parte a la capilaridad, y algunos instrumentos de escritura como la pluma estilográfica (fuente) o el
rotulador (plumón) se basan en este principio.
Motor, máquina que convierte energía en movimiento o trabajo mecánico. La energía se suministra en forma
de combustible químico, como gasóleo o gasolina, vapor de agua o electricidad, y el trabajo mecánico que
proporciona suele ser el movimiento rotatorio de un árbol o eje. Los motores se clasifican según el tipo de
energía que utilizan, como motores de aire comprimido o de gasolina; según el tipo de movimiento de sus
piezas principales, como alternativos o rotatorios; según dónde tiene lugar la transformación de energía
química a calor se llaman de combustión interna o externa; según el método utilizado para enfriar el motor se
clasifican en refrigerados por agua o por aire; según la posición de sus cilindros, alineados o en V; según las
fases por las que pasa el pistón para completar un ciclo, como de dos tiempos o de cuatro, y según el tipo de
ciclo, como tipo Otto (el de los motores de gasolina) o diesel. Ciertos motores transforman energía eléctrica
en energía mecánica (véase Motores y generadores eléctricos). Otros motores especializados son el molino, la
turbina de combustión, la turbina de vapor y los utilizados en los cohetes y aviones a reacción.
. Motor
Engine.
[Mecánica] Máquina que transforma una energía en otro tipo de energía de movimiento. Los motores se
clasifican en función del agente del que reciben la fuerza, entre ellos destacan por su importancia los térmicos
y los eléctricos. Máquina eléctrica.
Los eléctricos transforman la energía eléctrica en mecánica de movimiento y los térmicos utilizan la fuerza de
expansión de los gases por el efecto del calor.
Motor térmico
Los motores térmicos pueden ser de combustión interna si dicha combustión se produce dentro del motor o de
combustión externa Máquina de combustión externa si es fuera de dicho motor.
Motor de combustión interna
Los motores de combustión interna se clasifican de diversas formas:
a.− dependiendo del número de tiempos en que se realiza el ciclo: motores de dos tiempos o de cuatro
tiempos.
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b.− teniendo en cuenta el estado físico del combustible utilizado y su obtención: motores de combustible
líquido, o gas, o mezcla de ambos. Se empezó utilizando el gas de alumbrado, procedente de la destilación de
la hulla grasa y otros procedentes de la turba, la leña, el serrín de madera, el alquitrán, etc; pero el gas de
gasógeno resultó más ventajoso, ya que, mientras que en la destilación el combustible únicamente se separa
del gas que contiene, en los gasógenos todo el combustible, a excepción de escorias y cenizas, es convertido
en gas. El empleo de gasógeno hizo posible el éxito de los grandes motores de gas; la mezcla en proporciones
convenientes de gas de agua (mezcla de hidrógeno y de óxido de carbono) y de gas de aire (mezcla de
nitrógeno y óxido de carbono) da lugar al gas mixto o gas pobre, de potencia calorífica tanto más elevada
cuanto mayor sea la proporción de gas de agua que contenga.
c.− según la manera de encender la mezcla: motores de explosión o motores Diesel.
d.− dependiendo del grado de compresión de la mezcla: motores sin compresión y motores con compresión.
e.− por el número y la colocación de los cilindros: hay motores desde uno hasta varios cilindros, bien en línea
o en "V".
En función del ciclo que el fluido motor realiza se van a clasificar los motores de gas en cuatro grupos:
a.− motores de explosión sin compresión: la mezcla es aspirada a la presión atmosférica por el pistón, durante
una porción de su carrera directa. Cuando cesa la admisión, se provoca la explosión por una chispa eléctrica.
La presión se eleva bruscamente en el cilindro, los gases impulsan al pistón, expandiéndose, hasta que al
terminar la carrera han recobrado prácticamente la presión atmosférica. Los gases son expulsados durante el
retorno del pistón.
b.− motores de explosión con compresión: el ciclo se efectúa en cuatro fases. La mezcla se comprime
adiabáticamente, por lo que aumenta su temperatura, antes de producirse la explosión.
El ciclo en estos motores se efectúa en cuatro fases: admisión de la mezcla que es aspirada a presión
atmosférica; compresión adiabática de la misma; explosión y expansión, al producirse la inflamación de la
mezcla con aumento consecutivo de la temperatura; y expulsión, por fin, a la presión atmosférica.
Estos motores se clasifican en:
. motores de cuatro tiempos, cuando las cuatro fases se realizan en el cilindro del motor.
. motores de dos tiempos, cuando la aspiración y la compresión se realizan en un cilindro auxiliar.
También se clasifican en:
. motores de simple efecto, cuando las fases se llevan a cabo sólo en una cara del pistón.
. motores de doble efecto, cuando las fases se llevan a cabo simultáneamente en una y otra cara del pistón.
Para comprender como funcionan estos motores, se analiza el ciclo de un motor de explosión con compresión
de simple efecto y de cuatro tiempos.
1. Admisión. En el instante inicial la cámara de explosión contiene gases quemados, no evacuados por la
anterior expulsión, y que están aproximadamente a la presión atmosférica. El pistón arrastrado por la inercia
de su anterior funcionamiento se desplaza. Al aumentar el volumen inicial de la cámara de explosión se
produce una depresión que tiene por efecto aspirar, en el cilindro, una mezcla de aire y de gas a través de la
válvula de admisión, que ha sido abierta por la acción de un excéntrico.
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Al terminar esta carrera, la válvula de aspiración, abandonada por su excéntrico, cae sobre su asiento y cierra
el cilindro.
2. Compresión. Retrocede el pistón y comprime la mezcla gaseosa: Se supone que esta compresión es lo
suficientemente rápida para ocurrir adiabáticamente, es decir, sin pérdida de calor por las paredes del cilindro.
Al concluir la segunda carrera un mecanismo determina la explosión y la presión se eleva súbitamente.
Durante esta segunda carrera ambas válvulas permanecen cerradas.
3. Explosión y expansión. El émbolo es alcanzado por la acción de la fuerza expansiva de los gases que se
expanden disminuyendo progresivamente su presión. Esta carrera es la única motriz y, durante la misma,
ambas válvulas permanecen cerradas.
4. Expulsión. Por la acción de un excéntrico, se abre la válvula de escape y, al retroceder el pistón, se
expulsan los gases quemados, cuya presión, aunque decreciente, se mantiene ligeramente superior a la
atmosférica.
Al terminar la carrera, la válvula de escape se cierra y vuelve a empezar el ciclo.
c.− motores atmosféricos: la energía de la mezcla detonante se emplea en expulsar el aire atmosférico; detrás
del pistón se crea un vacío parcial; durante el retorno, el trabajo gastado será restituido por la presión
atmosférica.
d.− motores de combustión: el ciclo se efectúa también en cuatro fases:
. fase primera: se aspira el aire atmosférico en el cilindro del motor.
. fase segunda: se comprime el aire adiabáticamente durante la carrera de retroceso del pistón, lo que da lugar
a una temperatura superior a la de la inflamación del combustible.
. fase tercera: carrera del pistón durante la que se efectúa la admisión gradual del combustible, que arde
espontánea y lentamente en el aire comprimido y caliente. Cuando la carrera se interrumpe, la admisión de
combustible y los gases quemados se expanden de manera adiabática.
. fase cuarta: el pistón efectúa una nueva carrera de retroceso en la que se produce el escape de los gases
quemados.
Los motores de combustión interna se utilizan en campos tan diversos como: el sector del automóvil, el sector
aeronáutico y el sector naval. Existen motores de esencia para automóviles y para dirigibles y aeroplanos.
También son de gran aplicación en las máquinas auxiliares de la construcción y del sector agrícola. Tampoco
hay que olvidar su importante papel en las centrales termoeléctricas de producción de energía.
Polea, dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana)
montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el
eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca. Una polea fija no
proporciona ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de la fuerza: sólo cambia
la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de la cuerda. Sin embargo, con un sistema de poleas
móviles (también llamado polipasto) sí es posible obtener una ventaja o ganancia mecánica, que
matemáticamente se define como el cociente entre la fuerza de salida (carga) y la fuerza de entrada (esfuerzo).
En el caso ideal la ganancia mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sostienen la carga que
se quiere mover, excluido el segmento sobre el que se aplica la fuerza de entrada (véase la animación adjunta).
El rozamiento reduce la ganancia mecánica real, y suele limitar a cuatro el número total de poleas.
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Polea [mecánica]
Pulley.
Mecanismo que sirve para transmitir y transformar un movimiento rectilíneo continuo en otro rectilíneo
continuo, cuando se desea cambiar la dirección y/o el sentido, y también se puede modificar la velocidad del
movimiento.
El material más utilizado en la fabricación de las poleas solía ser la fundición gris, pero también se utilizan el
aluminio, la madera, etc. El rozamiento en las poleas de madera es mayor que en las de hierro.
El proceso de fabricación de las poleas depende del tipo de polea del que se trate. Para las poleas bombeadas
se utiliza el moldeado ordinario y para las poleas de llanta cilíndrica se utiliza el moldeado por peine.
Las poleas son ruedas que normalmente llevan la llanta con forma de canal u otra forma que se adapte a la
cuerda, cadena, cable, etc., que vaya a ir sobre ella.
Polea fija.
Este mecanismo sirve para transformar la dirección o el sentido del movimiento. Consta de una rueda móvil
que gira en una armadura fija alrededor de un eje sujeto bien a la rueda o bien a la armadura. La rueda tiene su
llanta acanalada ya que sobre ella se aplica una cuerda, cable o cadena.
Cuando se quiere modificar a la vez la dirección y sentido y la velocidad del movimiento se pueden emplear
poleas móviles y polipastos.
Polea móvil.
Consiste en una rueda sostenida por una cuerda. Uno de los extremos de la cuerda es fijo y en la armadura de
la rueda está colgado el peso que se quiere elevar:
Cuando las dos porciones de la cuerda son paralelas, al aplicar fuerza a la porción de cuerda cuyo extremo no
es fijo cualquiera de sus puntos ascenderá una distancia, y también el peso ascenderá, pero justo la mitad de
dicha distancia, ya que la distancia es suma de los dos acortamientos iguales experimentados por ambas
porciones. Por lo tanto, la velocidad de ascenso del peso será la mitad de la velocidad de ascenso de la cuerda
y la fuerza aplicada para elevar el peso será justamente la mitad de dicho peso, que equilibra el sistema:
tt' = AD/2 F = P/2
donde:
AD = distancia ascendida por un punto del extremo no fijo de la cuerda
tt' = distancia ascendida por el peso
P = peso
F= fuerza aplicada para elevar el peso
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