¿Qué es una máquina?

Denominaremos máquina a un conjunto de elementos ensamblados, más o menos complejo, destinados a utilizar una energía exterior para realizar un determinado trabajo útil para alguien.

El ser humano y la máquina

El conjunto de acciones que los seres humanos desarrollan, destinadas a modificar el medio para su mejor supervivencia, constituye su actitud técnica; y será en la evolución de esta acción técnica donde se producirá el paso de los utensilios a las máquinas. Nuestra cultura se desenvuelve sobre una tecnoestructura, especie de prótesis artificial compuesta de artefactos que son producto de la actividad técnica de la humanidad. Y esta tecnoestructura, imprescindible para los hombres y mujeres de nuestra civilización, está compuesta en una parte cada vez más importante, por máquinas.

La máquina: elementos y tipos

Una de las razones que nos empujan a esta interpretación es precisamente la función. Esperamos de una máquina que realice una parte del trabajo de los seres humanos, generalmente la más pesada. De forma general, todos los productos de lo que por entonces todavía se conocía como ‘artes’ humanas se pueden denominar artefactos.

Una parte de la máquina asume la tarea de transformar la energía de la fuente de energía en mecánica (es decir, debida al movimiento). La designaremos con el nombre de motor.

En general, preferimos hablar de sistemas mecánicos cuando nos referimos a conjuntos que resulten complejos o elementos bastante diferentes (como a primera vista parece el de la figura 5), mientras que hablaremos de mecanismos cuando estemos estudiando conjuntos más simples. Así, el par de engranajes que modifican la dirección de la velocidad, haciéndola pasar de giro con eje vertical a giro con eje horizontal, a la vez que reducen notablemente su valor, constituyen entre sí un mecanismo. De la misma forma, el tambor dentado que transforma el giro de su eje en salto alternativo de las mazas también constituye un mecanismo. En su movimiento, el tambor realiza el esfuerzo necesario para elevar las mazas y, por lo tanto, en ese movimiento transmite energía. Lo mismo se puede decir de los engranajes. Tenemos entonces, dos puntos de vista; del estudio que se vaya a realizar, se aislarán unos u otros elementos del sistema mecánico para constituir el mecanismo sometido a análisis.

Por último, casi todas las máquinas están provistas de algunos elementos específicos para transformar el movimiento en trabajo útil. Así, nuestro molino está armado de unas contundentes mazas y sus respectivos calderos para transformar el movimiento de estas en el trabajo de trituración del material que se quiere moler. A estos elementos se los puede denominar actuadores.

Mecanismos y máquinas

Posiblemente estemos ahora en condiciones de establecer un conjunto de definiciones que resuman todo lo anterior y nos permitan precisar más el lenguaje.

• Mecanismo: Conjunto de elementos que permiten transportar una energía a través de la transmisión y modificación de movimientos. Si el conjunto es complejo, se puede denominar sistema mecánico.
• Motor: Dispositivo capaz de convertir cualquier forma de energía en energía de movimiento (energía mecánica).
• Actuador: Elemento o dispositivo destinado a transformar el movimiento en trabajo.
• Máquina: Conjunto formado por uno o más motores, un mecanismo o sistema mecánico y uno o más elementos actuadores que permiten realizar algún tipo de trabajo.

Esquema: ENERGÍA -> MOTOR -> MECANISMO -> ACTUADOR -> TRABAJO

Pero no todas las máquinas se adaptan perfectamente a este esquema, algunas, aunque reciben popularmente el nombre de máquinas, no cumplen algunos requisitos. Una máquina de coser antigua, como las que se podían encontrar en los hogares españoles hasta los años sesenta, vista desde nuestro esquema, carece de motor. Asimismo, lo que los autores griegos denominaron máquinas elementales (la palanca, la polea y la cuña), y cuyo estudio sistemático desarrollaron, serían para nosotros mecanismos simples.

Aceptaremos, pues, que nuestro diagrama represente la máquina completa; aunque puede existir ejemplares que carezcan prácticamente de algunos de sus elementos (un disco de lija colocado en el eje de salida de un motor eléctrico; tendremos una máquina de lijar sin mecanismo, formada por el motor y el actuador).

Consideremos una máquina de lavar como las que se hallan presentes en el mercado actual. La identificaremos como tal porque está constituida por un motor, un conjunto de mecanismos y un actuador (el tambor). Pero cualquiera sabe que esta descripción resulta muy reducida. Lo importante de estas máquinas es que reduzcan todas las operaciones que incluye el programa de lavado, es decir, son capaces de memorizar secuencias complejas de movimientos. Son, asimismo, capaces de hacer que las acciones se ejecuten en una u otra secuencia según se produzcan, o no, determinados sucesos (los giros no vuelven a comenzar hasta que el agua se llene hasta un nivel, o alcance una determinada temperatura…) permiten, además, seleccionar la secuencia que deseamos que ejecuten.

Automatismos y máquinas automáticas

• Automatismo: diremos que una máquina posee un cierto automatismo cuando es capaz de memorizar alguna secuencia ejecutable de movimientos. Distinguiremos niveles de automatismo en función del grado de complejidad de las secuencias memorizadas.
• Máquina automática: Aquella máquina que posee algún nivel de automatismo.
• Control: Dispositivo que soporta (memoriza) y gestiona los automatismos. Cuando es complejo se puede denominar sistema de control.

Definición general de máquina

Podemos decir que una máquina es un artefacto que se caracteriza por su capacidad de desarrollar un trabajo mecánico útil, lo transforma mediante un motor de energía mecánica y adecua por medio de un mecanismo a las necesidades de un actuador, que a su vez vuelve a transformar en el trabajo útil demandado. Todo ello bajo la supervisión de un sistema de control encargado de recibir, procesar y memorizar la información exterior necesaria para ello.