Coche eléctrico

Proyecto construcción de un vehículo con motor eléctrico de corriente continua con al menos dos luces (bombillas) en paralelo (cuando una se funde la otra sigue funcionando).

Materiales:

• Tablero contrachapado de 3 mm de 30 cm por 40 cm (2)
• Pila de 4,5 V
• Interruptores (2)
• Cable (1 - 2 m)
• Bombillas y portabombillas (2)
• Motor de CC
• Tornillos - tuercas - arandelas M4 (varios)
• Varilla roscada M4

Esquema eléctrico:

Coches realizados por alumnos de 2º E.S.O. del I.E.S. Munigua de Villanueva del Río y Minas como proyecto de Tecnología de la 3ª evaluación:

Balancín

Construcción de un balancín sobre una base de panel de 30 cm de largo por 20 cm de ancho:

Materiales:

• Tablero contrachapado de 3 mm de espesor de 30 cm por 40 cm
• Listón de madera de 30 cm de largo
• Escuadras metálicas (2)
• Tornillos de M4 (5)
• Tuercas y arandelas de M4 (varias)

 
Balancín realizado por un alumno como proyecto individual de Tecnología: 

Tipos de mecanismos

Los mecanismos se pueden dividir en dos grandes grupos, mecanismos que transmiten el movimiento y mecanismos que transforman el movimiento.

Mecanismos que transmiten el movimiento

• Transmisión lineal

• Palancas
• Polea fija
• Polea móvil
• Polipastos

• Transmisión circular

• Poleas de transmisión
• Engranajes
• Ruedas de fricción
• Tornillo sin fin
• Ruedas dentadas con cadenas

Mecanismos que transforman el movimiento

• Movimiento circular <> Rectilíneo

• Piñón cremallera
• Tornillo tuerca
• Manivela torno

• Movimiento circular <> Rectilíneo alternativo

• Leva
• Excéntricas
• Biela manivela
• Cigüeñal

•  Movimiento circular <> Circular alternativo

• Manivela balancín

Construcción de las estructuras

Proceso de construcción

El proceso que se sigue en la construcción de una estructura es el siguiente:

1. Cimentación
2. Pilares
3. Vigas
4. Forjado

Sección de un forjado

En la sección de un forjado unidireccional nos encontramos de arriba a abajo las siguientes partes:

• Solería
• Capa de mortero para colocación de la solería
• Capa de compresión de hormigón
• Viguetas y bovedillas
• Techo raso o de escayola

Sección de un forjado unidireccional

Materiales y forma de los elementos

Poleas

Una polea es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Si formamos conjuntos de poleas (polea móvil o polipastos) podemos reducir la fuerza necesaria para mover un peso.

Polea simple

En las poleas fijas, la fuerza y la resistencia a ambos lados de la cuerda son iguales (F = R), por lo tanto no reduce la fuerza necesaria para levantar un cuerpo. Sin embargo permite cambiar el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.

Importante: Para levantar el peso 1 m de altura, tenemos que tirar de 1 m de cuerda.

Polea simple o fija
Fuente: www.eudotec.wordpress.com

Polea móvil

Son aquellas donde se usan de dos poleas en el sistema, normalmente una fija y una móvil.El esfuerzo en este caso se reduce a la mitad, pero por contra tenemos que tirar del doble de cuerda.

Importante: Para levantar el peso 1 m de altura, tenemos que tirar de 2 m de cuerda.

Polea móvil o doble
Fuente: www.eudotec.wordpress.com

Polipastos

Es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda. De esta forma se disminuye el esfuerzo en proporción directa al número de poleas y se aumenta proporcionalmente la longitud de cuerda que hay que mover.
 

Polipasto
Fuente: www.eudotec.wordpress.com

Podemos ver una comparativa de los diferentes sistemas en la siguiente imagen:

Comparativa de sistemas de poleas
Fuente: www.wikipedia.org

Palancas

Definición de palanca

La palanca es una máquina simple compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto, denominado punto de apoyo o fulcro.

Elementos de una palanca

En una palanca podemos diferenciar los siguientes elementos:

• La Fuerza (F) o Potencia (P): es la fuerza aplicada sobre la palanca.
• La Resistencia (R): es la fuerza que tenemos que vencer.
• El Punto de apoyo o Fulcro (O): punto desde el que gira libremente la barra rígida que forma la palanca.
• El Brazo de Fuerza (d) o Brazo de Potencia (p): es la distancia entre el punto de aplicación de la fuerza o potencia y el punto de apoyo.
• El Brazo de Resistencia (r): distancia entre el punto de aplicación de la resistencia y el punto de apoyo.

Tipos de palancas

1º Grado o género

Son las palancas que tienen el punto de apoyo (O) entre la fuerza (F) y la resistencia (R). Ejemplos de este tipo de palancas son: balancín, alicates, tijeras,...

Esquema de palanca de 1º Grado
Fuente: www.wikipedia.org

Balancín
Fuente: www.singladura.net

2º Grado o género

Son las palancas que tienen la resistencia (R) entre el punto de apoyo (O) y la fuerza (F). Ejemplos de este tipo de palancas son: carretilla, cascanueces,...

Esquema de palanca de 2º Grado
Fuente: www.wikipedia.org

Carretilla
Fuente: www.fermar.es

3º Grado o género 

Son las palancas que tienen la fuerza (F) entre el punto de apoyo (O) y la resistencia (R). Ejemplos de este tipo de palancas son: caña de pescar, remo de canoa, pinzas de depilar...

Esquema de palanca de 3º Grado
Fuente: www.wikipedia.org

Pinzas de barbacoa
Fuente: www.leifheit.es

Ley de la palanca

Se dice que una palanca se encuentra en equilibrio cuando se cumple la ley de la palanca, es decir, cuando la fuerza por el brazo de la fuerza es igual a la resistencia por el brazo de la resistencia.

F · d = R · r

Podemos equilibrar una masa de 100 kg con otra de 5 Kg (veinte veces menor),
si la situamos a una distancia del punto de apoyo veinte veces mayor.
Fuente: www.wikipedia.org

Además, la ley de la palanca nos puede dar más información, ya que si la palanca no se encuentra en equilibrio pueden ocurrir dos cosas:

• F · d > R · r → la palanca se mueve del lado de la fuerza

• F · d < R · r → la palanca se mueve del lado de la resistencia

Fuente: www.wikipedia.org
 

Estabilidad y centro de gravedad

Esfuerzos en las estructuras

Tipos de esfuerzos

Cuando una estructura soporta su peso, una carga o una acción externa, los elementos que la forman se ven sometidos a esfuerzos.

Los tipos de esfuerzos que deben soportar los diferentes elementos de una estructura son:

• Tracción: se produce cuando las fuerzas que actúan sobre el elemento tienden a estirarlo. Ejemplo: cables de un puente colgante.

• Compresión: las fuerzas tienden a aplastar el elemento. Ejemplo: patas de una mesa o pilares de un edificio.

• Cuando se someten a compresión elementos esbeltos (piezas alargadas y estrechas) se doblan o arquean. Este fenómeno recibe el nombre de pandeo.

 

• Flexión: Se somete un elemento a flexión cuando las fuerzas que actúan sobre él tienden a doblarlo. Ejemplo: vigas, baldas de estantería,...

• Cortante o cortadura: Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. Ejemplo: apoyo de las vigas en los pilares, tijeras cortando, percha,...

• Torsión: las fuerzas que actúan tienden a retorcer el elemento. Ejemplo: una fregona al exprimirla.

Elementos de una estructura

• Elementos verticales
• Pilares y columnas
• Muros
• Elementos horizontales
• Vigas y viguetas
• Forjados
• Cimientos
• Tirantes
• Arcos

Fuente: www.iesalquibla.net

Acotación

Acotar es indicar las dimensiones reales de una pieza en un dibujo o plano. La medidas o cotas se sitúan alrededor de la pieza, en la línea de cota, entre unas líneas auxiliares. Las cotas de piezas se expresan normalmente en milímetros.

Acotación
Fuente: http://ocwus.us.es

Elementos de la acotación

• Línea de cota: paralela a la arista que mide.
• Líneas auxiliares o de referencia: delimitan la línea de cota. No deben tocar la pieza.
• Puntas de flecha: en cada extremo de la línea de cota.
• Cota: indica la medida real de la pieza. Esta cifra se sitúa encima de la línea de cota y se expresa siempre en milímetros, salvo que se indique de forma expresa otra unidad de medida, por lo que en el dibujo sólo se escribe el número y no las unidades.

Elementos de la acotación
Fuente: http://www.iesbahia.es/

Ejercicio de acotación

Dibuja en tu cuaderno las piezas siguientes y acótalas correctamente. Para calcular la medida, ten presente que cada cuadro mide 5 mm. 

Fuente: http://www.iesbahia.es/

Propiedades de los materiales

Propiedades Mecánicas

Son las propiedades más importantes de un material, ya que nos determinan su comportamiento frente a los esfuerzos que se le producen. En general, hablamos de la resistencia de un material y se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, deformarse o deteriorarse. Respecto a la deformación, hay que decir que todos los materiales se deforman, es decir, cambian de forma debido a las fuerzas externas.

En relación a la resistencia y deformación de los materiales, las siguientes propiedades:

• Dureza: oposición que sufren los materiales al rayado, penetrado, a la cortadura o a la abrasión. En la naturaleza nos encontramos materiales:
• Duro: que oponen gran resistencia al rayado, penetrado, a la cortadura o a la abrasión. Es decir, que es difícil de rayar, taladrar, limar, cortar,...
• Ejemplos: diamante, cuarzo (raya al vidrio), topacio (raya al acero), acero,...
• Blando: que oponen poca resistencia al rayado, penetrado, a la cortadura o a la abrasión. Es decir, que se puede rayar, taladrar, limar o cortar con facilidad.
• Ejemplos: talco, yeso, maderas en general, polietileno,... 

Escala de Mohs
Fuente: Cienciasraquel

• Tenacidad: resistencia que opone un material a la rotura. Capacidad para absorber golpes, caídas, sin romperse. Según esta propiedad, un material puede ser:
• Tenaz: que tiene una gran resistencia a la rotura. Tiene una gran capacidad para absorber golpes, caídas, sin romperse.
• Ejemplos: acero, plomo, estaño,...
• Frágil: que tiene muy poca capacidad para absorber golpes, caídas, sin romperse. Que se rompe fácilmente.
• Ejemplos: cerámica, vidrio,...
• Elasticidad: propiedad que tienen los materiales para deformarse y volver a su forma original cuando cesa la fuerza aplicada. 
• Elástico: material que vuelve a su forma original después de la deformación.
• Ejemplos: silicona, neopreno,...
• Plasticidad: propiedad que tiene los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes. Es decir, se deforman pero no vuelven a su forma original.
• Plástico: material que al deformarse no retorna a su forma original.
• Ejemplos: plomo, estaño,... 
• Rigidez: cualidad de los materiales rígidos.
• Rígido: material que apenas sufre deformación.
• Ejemplos: cerámica, vidrio,...
• Maleabilidad: facilidad de un material para extenderse en láminas sin romperse.
• Maleable: material fácilmente deformable.
• Ejemplos: plomo, estaño,...
• Ductilidad: facilidad de un material para extenderse formanto hilos o cables.
• Dúctil: material que admite grandes deformaciones sin romperse.
• Ejemplos: cobre, estaño,...

Tenacidad, maleabilidad y ductilidad
Fuente: Felix Velasco - Blog

Propiedades Eléctricas

Determinan el comportamiento de los materiales al paso de la corriente eléctrica: 

• Conductividad eléctrica: propiedad que tienen los materiales para transmitir la electricidad.
•  Conductores: materiales que conducen la electricidad y el calor.
•  Ejemplos: plata, cobre, oro, aluminio,...
•  Semiconductores: referidos a la electricidad, son materiales que conducen la electricidad en determinadas condiciones.
• Ejemplos: silicio, germanio,...
• Aislantes: materiales que no conducen (o conducen muy poco) el calor y la electricidad.
• Ejemplos: vidrio, teflón,...

Conductividad de los materiales

Propiedades Térmicas

Determinan el comportamiento de los materiales frente al calor: 

• Conductividad térmica: capacidad de los materiales para transmitir el calor (relacionada con la conductividad eléctrica).
•  Conductores: materiales que conducen el calor.
•  Ejemplos: plata, cobre, oro, aluminio,...
• Aislantes: materiales que aislan del frío y del calor.
• Ejemplos: madera, amianto,...
• Dilatación: aumento de tamaño que se produce en un material cuando aumenta la temperatura.
• Fusibilidad: facilidad con la que un material puede fundirse.
• Punto de fusión: temperatura a la cual el material pasa de estado sólido a líquido.
• Ejemplos: mercurio: -39ºC; aluminio: 660 ºC; wolframio: 3410 ºC

Propiedades ópticas

Las propiedades ópticas se ponen de manifiesto cuando la luz incide sobre el material:

• Transparencia: cualidad de transparente.
• Transparente: material que deja pasar la luz y a través del cual se puede ver nítidamente.
• Ejemplos: vidrio, metacrilato,...
• Translucidez: cualidad de translúcido.
• Translúcido: material que deja pasar la luz, pero que no deja ver nítidamente los objetos.
• Ejemplos: papel, cuarzo,...
• Opacidad: cualidad de opaco.
•  Opaco: material que impide el paso de la luz.
•  Ejemplos: plomo, acero,...
• Reflexión: se da en los materiales que reflejan la luz.
• Reflectante: que reflecta la luz.
• Ejemplos: metales (con superficies pulidas)
  
• Refracción: se da en materiales transparentes cuando cambian la dirección de la luz.
• Refractante: material que refracta la luz.
• Ejemplos: agua, metacrilato,...

Propiedades relacionadas con el agua

Comportamiento de los materiales frente al agua o a la humedad:

• Conductividad hidráulica (permeabilidad / impermeabilidad): facilidad con que un material deja pasar el agua a través de él.
• Impermeable: no deja pasar el agua a través de él.
• Permeable: deja pasar el agua a través de él.
• Higroscopicidad: es la capacidad de los materiales para absorber el agua (humedad atmosférica).
• Higroscópico: material que tiene tendencia a absorber agua.
• Ejemplo: las maderas
• Hidrófugo: material que evita la humedad o repele el agua.
• Ejemplos: asfalto, alquitrán, betún,...

Propiedades relacionadas con el fuego 

Comportamiento de los materiales frente al fuego:

• Combustibilidad: cualidad de combustible
•  Inflamable: material que arde con mucha facilidad.
• Ejemplos: combustibles, plásticos,...
• Combustible: material que puede arder.
• Ejemplos: maderas
• Incombustible: material que no arde. Que no se puede quemar.
• Ejemplos: acero, aluminio,...
• Ignífugo: material que protege contra el fuego.
• Ejemplos: lanas de vidrio, óxidos de aluminio,..

Propiedades químicas

Por las cuales los materiales sufren transformaciones, convirtiéndose en otros materiales:

• Oxidación: facilidad con la que un material se oxida en contacto con agua o aire.
• Oxidable: que se oxida.
• Ejemplos: acero, aluminio,...
• Inoxidable: que no se oxida.
• Ejemplos: acero inoxidable, latón,...

Fuente: www.wikipedia.org

El ciclo de los materiales: El papel

Desde la extracción de la materia prima hasta su reciclado, el ciclo que realiza el papel es el siguiente:

• Extracción: de la naturaleza de obtienen la materia prima (troncos de los árboles).
• Transformación:  a partir de la madera triturada, mediante procesos químicos se obtiene el papel (material de uso técnico).
• Elaboración: con el papel podemos fabricar multitud de productos (cuadernos, libros, folios,...).
• Utilización: los productos utilizados se convierten en productos de desecho.
• Reciclado: podemos obtener a partir de los productos desechados nueva materia prima.

El ciclo del papel

Reciclando los productos desechados cerramos el ciclo. De esta forma obtenemos dos grandes ventajas:

1. No generamos más residuos: es decir, los productos desechados no van al vertedero, evitando de esta forma que se creen focos de contaminación.
2. No agotamos los recursos naturales: ya que al crear nueva materia prima con el reciclado no tenemos que obtenerla de la naturaleza (muchos recursos naturales no son renovables).

¿Cómo se obtienen los materiales?

Todos los materiales que utilizamos para la fabricación de productos se obtienen directa o indirectamente de la naturaleza.

Los materiales que se obtienen directamente de la naturaleza reciben el nombre de MATERIAS PRIMAS.

A partir de estas materias primas obtenemos los materiales transformados, denominamos materiales de uso técnico, con los que fabricamos los productos.

Las industrias que intervienen en este proceso son:

1. Industrias de extracción: son las encargadas de obtener las materias primas de la naturaleza.
• Minerales: se obtienen de las minas los minerales metálicos (hierro, cobre, aluminio,...) y el carbón mineral.
• Rocas: obtenidas de las canteras (mármol, piedra caliza, granito,...).
• Hidrocarburos: petróleo y gas natural se obtienen a través de pozos petrolíferos o pozos de perforación.
• Materias primas vegetales y animales: de la agricultura, silvicultura, ganadería o pesca se obtienen materias primas como el cuero, algodón, lana, madera,...
  
  
2. Industria de transformación: son las encargadas de transformar la materia prima en materiales de uso técnico.
   • Refinerías e industrias petroquímicas: se encargan de obtener a partir del petróleo, combustibles, fertilizantes, plásticos,...
   • Metalúrgicas y siderúrgicas: se encargan de obtener los diferentes metales a partir de sus minerales correspondientes.
   • Industria maderera: transforman la madera para obtener papel (industria papelera) o tableros artificiales.
   • Industria textil: es la encargada de obtener tejidos (algodón, lana,...) y pieles.
   • Industria cerámica: transforman las rocas y minerales no metálicos (arcillas, calizas, yesos,...) en materiales como el vidrio, cemento, cerámica,...
     
     
3. Industria de elaboración: son las encargadas de fabricar productos (muebles, automóviles, ropa, ordenadores, alimentos,...) a partir de los materiales de uso técnico.