Muchas de las máquinas que nos facilitan diversas de las actividades que realizamos en el ámbito doméstico o en el ámbito productivo funcionan como lo hacen, gracias a los engranes. Por ejemplo muchos relojes mecánicos incluso de cuarzo no podrían existir sin los engranes.
Un engrane es una máquina simple que, como todas las máquinas simples, propicia una ventaja mecánica, por ejemplo, las máquinas batidoras industriales como las que se usan para batir la mezcla para producir bolillos en grandes cantidades: ¡300 piezas! utilizan los engranes para transmitir el impulso del motor eléctrico que las hace funcionar.
Hay que aclarar que muchos engranes no forman un engranaje si no están acoplados, formando un sistema, sólo así es posible mejorar la transmisión de movimiento y obtener con ello la ventaja mecánica.
Hay engranajes en los relojes y en la caja de velocidades de los automóviles. Por lo general, cualquier motor posee un engranaje para poner en movimiento al artefacto al cual pertenece, hay engranes en las lavadoras y secadoras.
¿Cómo funcionan los engranes para propiciar la ventaja mecánica?
Para comenzar a diseñar engranajes empieza jugando con rompecabezas de engranajes:
http://www.juegos.com/juego/engrana-engranajes-2
Consigue ahora los siguientes materiales para armar tus propios engranes y conocer los principios de éstos cuando forman un engranaje:
Del mundo de las matemáticas: si el diámetro de un engrane es de 2 cm y el engrane que le sigue es de 1 cm. por cada vuelta que el primer engrane, el de 1 cm dará dos vueltas.
El problema: hay un maquinista que tiene tres engranes de 7, 10 y 14 dientes cada uno.
El técnico que se ocupa de su mantenimiento observa que entre el engrane de 8 dientes y el de 15 dientes, se encuentra el de 12 dientes. Por lo que puso una marca antes de encender la máquina, ésta es una línea horizontal que atraviesa a los tres engranes.
¿Cuántas vueltas debe dar el primer engrane (de 7 dientes) para que vuelva a coincidir la línea horizontal?
¿Dónde está la ventaja mecánica en los engranes interconectados con diferente número de dientes? Explica tu idea.
Desde el siglo XIX, la influencia de la Revolución industrial en la vida cotidiana ha sido parte de nosotros, así mencionamos: “su mente funciona como relojito de oro”. “Trabajó precisamente en el tiempo requerido” Y ese mundo de mecanismos que funcionaban todos a tiempo, cuando construyeron robots con base en mecanismos de relojería, se ha terminado porque en el siglo XXI la electrónica ha ido desplazando a los engranajes, acaso ¿no son los relojes hoy con base en un cristal de cuarzo, despliegue de números “digitales” y circuitos integrados?
Puedes visitar las siguientes ligas que resultan interesantes y dan cuenta de la importancia de los engranajes. El funcionamiento aparece en el siguiente video en YouTube;
https://www.youtube.com/watch?v=OiCPu0SjEW4 Recuerda que puedes configurarlo para tener los subtítulos en español de todo lo que menciona el locutor, sobre el funcionamiento, en el video.
El sistema de engranes o engranaje es una de las máquinas simples conocidas desde los tiempos de la Revolución Industrial. El diámetro del engrane es lo que permite tener más o menos dientes para cada uno y le da la característica principal para proveer la ventaja mecánica. Esto significa que: cuando se acoplan dos o más engranes, la persona que mueve el primero de los engranes hace un mínimo esfuerzo, pero da como resultado un gran esfuerzo cuando se mueve el último de los engranes.
Se proporciona el siguiente video al Profesor facilitador (http://youtu.be/nTS3Qm3763E), que es un material elaborado precisamente por una estudiante extranjera de nivel primaria, el cual sirve para propiciar ideas útiles para generar situaciones de aprendizaje, como el ejemplo que sigue a continuación:
Para explicar con mayor posibilidad de intuición el efecto de ventaja mecánica que proporcionan los engranes conectados entre sí se puede usar el proceso de batido de la mezcla de huevo, harina, mantequilla, azúcar y levadura para producir bolillos a gran escala, es decir con el mecanismo de una batidora industrial.
Puede plantearles que describan el mecanismo de engranes con el cual se logra que el par de palas del sistema giren en sentidos contrarios a 100 revoluciones por minuto, cuando el eje del lento motor de corriente alterna que la impulsa gira a tan solo 50 revoluciones por minuto.
¿Cómo deben disponerse los engranes en la batidora?
Apóyeles para deducir ¿cómo es posible que en un reloj mecánico ya sea de cuarzo o de cuerda con un solo motor o mecanismo de impulso logre que cada manecilla se mueva a diferentes velocidades?
Utilice simuladores y aplicaciones App en Tablet para ver el funcionamiento de diferentes mecanismos de engranes, por ejemplo, visita playfulart.com
Primaria (6º):