Fundamentos de mecánica

Para poder entender mecánica, necesitamos conocer su “abc”. Es por eso que esta vez traemos un blog un poco diferente, un artículo donde repasamos algunos de los fundamentos de mecánica. ¿Estás preparado? Allá vamos.

Conceptos propios de los fundamentos de mecánica

Ejes y vástagos

Al empezar a hablar de fundamentos de mecánica tenemos que aclarar algunos conceptos, como por ejemplo, la diferencia entre eje y vástago. Un eje es una barra cilíndrica que gira sobre sí misma, mientras que un vástago tiene un movimiento hacia delante y hacia atrás. 

Diámetro, parámetro imprescindible a tener en cuenta

Para definir el diámetro de un eje o un vástago hay que imaginarse un corte transversal en la pieza. La figura resultante de ese corte es una circunferencia; de ahí se obtiene el diámetro de las piezas.

Unidades de medidas

Siguiendo con estos conceptos, hablemos de las unidades de medida. El sistema internacional de medidas es el MKS. Este sistema cuenta con el metro (m), el kilogramo (kg) y el segundo (s) como unidades básicas, asociadas a tres magnitudes fundamentales como son la masa, la longitud, y el tiempo. De éstas, se obtienen unidades complementarias, como por ejemplo el milímetro (mm) que es la unidad más habitual en mecánica y evita el uso de demasiados decimales. 

No obstante, en los países anglosajones se utiliza la pulgada,  y se divide en medios (½”), cuartos (¼”), octavos (⅛”)… y así sucesivamente.  

La velocidad

La velocidad es un concepto desarrollado por Galileo Galilei (s. XVI) al estudiar el movimiento de los cuerpos, y se define como la distancia recorrida por un objeto en un tiempo determinado. La velocidad se expresa en metros por segundo (m/s). En el sistema anglosajón se utilizan los pies por segundo (ft/s). 

Para saber a qué velocidad gira un eje se cuentan el número de vueltas o revoluciones que da en un minuto (r.p.m.), también conocidas como las famosas rpm’s. Esta velocidad se conoce como velocidad angular. 

Si hablamos de velocidad en mecánica es necesario comentar el concepto de la velocidad lineal o periférica, definida como la velocidad en la periferia del eje o tangencial al eje. Se expresa en metros por segundo.

Fuerza y movimiento 

La fuerza se define como aquella acción que causa cambios en el movimiento o la estructura de un objeto y su unidad es el Newton (N). Esta unidad debe su nombre al matemático inglés del s. XVII Sir Isaac Newton, quien, a través del estudio, dictaminó las tres leyes del movimiento; la inercia, la ley fundamental de la dinámica y el principio de acción y reacción.

Segunda ley de Newton

Esta ley del matemático británico dictamina que la fuerza es el producto de una masa por una aceleración. Por ello, podríamos definir el peso como la fuerza que ejerce la gravedad terrestre sobre cualquier objeto en la Tierra. De esta manera, las unidades de fuerza, carga, tensión y peso son las mismas.

La presión

La presión es un parámetro esencial para entender mecánica e hidráulica. Se trata del efecto que tiene una fuerza actuando sobre una superficie. Ésta, se define utilizando el Pascal como unidad de medida. Aun así, se trata de una unidad poco práctica, la cual suele tener los múltiplos megapascal (MPa) y hectopascal (hPa).

Para definir la presión también se utilizan otras unidades como la atmósfera y el bar. Éstas, definen un kilogramo de fuerza aplicado sobre el área de un centímetro cuadrado. El sistema anglosajón emplea “psi” (pounds square inches), es decir, una libra de fuerza aplicada sobre el área de una pulgada cuadrada.

Una presión puede ser relativa o absoluta.

• • En el caso de tratarse de una presión relativa, significa que está ligada a una referencia y se toma, por ejemplo, la presión atmosférica a nivel del mar. A partir de ese punto, tendremos varios niveles de presión expresados de manera positiva o negativa. Muchas veces a la presión se le añade el adjetivo “manométrica” debido a que el aparato que mide la presión se llama manómetro.
• • En el caso de ser absoluta, la referencia de presión es cero, es decir, el vacío absoluto y es como si el cuerpo estuviera en el exterior de la     atmósfera terrestre, en el espacio. 

La dureza, un fundamento de la mecánica a tener en cuenta

Otro concepto básico al hablar de fundamentos de mecánica es la dureza. Ésta, se define como la resistencia que opone un material a un cambio físico, por ejemplo, una rayadura, abrasión o penetración.

La escala que mide la dureza depende del tipo de material. En el caso de los materiales elastoméricos y termoplásticos se utiliza la escala de dureza shore tipo A, la cual parte de la numeración cero, correspondiente a materiales muy blandos.

La escala shore de tipo D está pensada para materiales más rígidos, tales como poliuretano o plásticos duros.

Rugosidad

Cualquier solución de estanqueidad (junta plana, junta tórica, collarín, retén, rascador…) va a estar en contacto con la superficie de cierre. Pues bien, el rendimiento de la solución de estanqueidad escogida, va a estar influido por el acabado superficial de dicha superficie. Ésta tiene una serie de irregularidades que definen su rugosidad. 

La rugosidad es determinante en la estanqueidad. Si una superficie tiene una rugosidad muy baja, como un espejo, la junta de estanqueidad puede llegar a patinar. Por lo contrario, en el caso de que la rugosidad sea elevada, la junta puede desgastarse de manera prematura. Así pues, la experiencia nos dice que la rugosidad de la superficie es clave para la vida útil de la junta y es recomendable que tenga una rugosidad comprendida entre un valor máximo y mínimo.  

Escala ISO 

Debido al desgaste de los componentes usados en el proceso de fabricación de piezas, los fabricados nunca van a ser iguales. Por ello, es importante aceptar una cierta tolerancia en la pieza replicada.

A tales niveles, la escala que se utiliza para expresar la tolerancia es la milésima de milímetro o micra. En el caso de los ángulos, se utilizan los minutos o segundos.

Por ello, la norma ISO indica unas tolerancias que entran dentro de la normalidad y se expresan en letras, que definen la tolerancia, y números, su amplitud. 

La rugosidad y la tolerancia suelen confundirse, pero ambos conceptos no están relacionados. 

Vídeo en Youtube; Fundamentos de mecánica

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Esperamos que este artículo haya sido de tu interés. Si tienes alguna duda al respecto, ponte en contacto con nuestros especialistas en la materia.