Tema 9: Electricidad

BLOQUE VI: Electricidad

1.- Átomo

El átomo es la unidad de la que está constituida la materia

Está formado por:

– Núcleo: con protones (carga positiva), neutrones (no tiene carga)

– Electrones: giran alrededor del núcleo (carga negativa)

La materia neutra no está cargada eléctricamente, es decir, hay el mismo número de protones que de electrones

2.- Carga eléctrica

Es una propiedad de los cuerpos responsable de los fenómenos eléctricos. La carga es la cantidad de electricidad almacenada en un cuerpo. Letra Q y se mide en culombios (C)

3.- Corriente eléctrica

Es el desplazamiento continuo de electrones

– Material conductor: permite el paso de corriente eléctrica

– Material aislante: no permite el paso de corriente eléctrica

4.- Circuito eléctrico

Es el conjunto de elementos conectados entre sí por los que circula corriente eléctrica

Consta de:

– Hilo conductor: donde circula la corriente eléctrica. Ej: cable de cobre o aluminio

– Generador: dispositivo que origina y proporciona la energía necesaria para que los electrones se muevan. Ej: pilas, baterias

– Receptor: transforma la energía eléctrica en otro tipo de energia útil

Bombillas: luz

Estufa: calor

Motor: movimiento

Timbre: sonido

– Elementos de control y protección: sirven para controlar y proteger el circuito. Ej: interruptores, conmutadores, pulsadores

Símbolos:

Bombilla

Pila

Motor

Resistencia

Interruptor

Conmutador

Pulsador

5.- Calor

Cuando los electrones chocan contra los átomos de los materiales por los que circulan, parte de la energía, que transporta, se convierte en calor. Este fenómeno se conoce como efecto Joule

6.- Luz

Al atravesar los cuerpos por corriente eléctrica, incrementan su temperatura. Cuando el aumento es notable, empiezan a emitir luz, al principio roja y tiende al blanco, al aumentar la temperatura. Este fenómeno se denomina incandescencia

7.- Movimiento

Los motores funcionan por fuerzas de atracción y repulsión entre un imán y un hilo conductor en su interior, que consta de una o varias vueltas y por el que se hace circular corriente eléctrica

8.- Ley de Ohm

V = R*I

donde V = tensión o voltaje (se mide en voltios), indica la diferencia de energía eléctrica entre dos puntos de un circuito, R = resistencia eléctrica (se mide en ohmios), es la oposición que ejercen los elementos del circuito al paso de la corriente eléctrica, I = intensidad de corriente (se mide en amperios), es la cantidad de electrones que pasa por un punto determinado del circuito en un segundo

8.1.- Tipos de conexión

– Serie: un componente detrás de otro

– Paralelo: se conectan los componentes por sus extremos

8.2.- Instrumentos de medida

Voltímetro: mide la tensión eléctrica. Se conecta en paralelo

Amperímetro: mide la intensidad de corriente. Se conecta en serie

Polímetro o multímetro: mide distintas magnitudes eléctricas (tensión, intensidad eléctrica, resistencia) en diferentes escalas de medida

Tema 8: Estructuras y mecanismos

BLOQUE V: Estructuras y mecanismos

1.- Fuerza

Es todo aquello capaz de deformar un cuerpo (efecto estático) o de alterar su estado de movimiento o reposo (efecto dinámico)

2.- Estructura

Es el conjunto de elementos de un cuerpo destinados a soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre él. La estructura impide, así, que el cuerpo se rompa o se deforme en exceso

Condiciones de las estructuras:

– Estabilidad: capacidad de una estructura de mantenerse erguida y no volcar (centro de gravedad, centrado sobre su base y cercano al suelo)

– Resistencia: capacidad de una estructura de soportar las tensiones a las que está sometida sin romperse. Intervienen su forma y su material

– Rigidez: capacidad de soportar deformaciones, sin romperse, al aplicarles una fuerza (la rigidez aumenta haciendo triangulaciones)

Tipos de estructuras:

Estructuras naturales:

Animales: nidos, prsa de castores, avisperos, colmenas

Geológicas: cuevas, montañas

Vegetales: troncos, ramas de árboles

Estructuras artificiales:

Estructuras masivas y adinteladas (excavando en roca o acumulando material sin dejar apenas huecos). Ej: pirámides de Egipto

Estructuras abovedadas (usando arcos y bóvedas). Ej: basílicas, panteones, catedrales

Estructuras entramadas (constituidas por barras de hormigón o acero unidas de manera rígida). Ej: edificios de bloques de pisos

Estructuras trianguladas (estructuras de barras normalmente metálicos o de madera). Ej: torres

Estructuras colgantes (utiliza cables de los que cuelga la estructura). Ej: carpa, puente

Estructuras neumáticas (son desmontables y ligeras). Ej: atracción, infantil

Estructuras laminares (son láminas finas de metal, plástico o materiales compuestos). Ej: carcasa

Estructuras geodésicas (constituida por barras lineales y por sus uniones). Ej: edificio circular

3.- Carga

Las fuerzas que actúan sobre una estructura se denominan cargas

Tipos:

– Cargas fijas o permanentes: no varían con el paso del tiempo. Ej: propio peso

– Cargas variables: aparecen en algunas ocasiones y no tienen siempre el mismo valor. Ej: viento, nieve en un tejado, gente en un edificio

4.- Esfuerzos

Se llama esfuerzo a la tensión interna que experimentan todos los cuerpos sometidos a la acción de una o varias fuerzas

Tipos:

– Tracción: cuando las fuerzas tratan de estirar el cuerpo sobre el que actúan. Ej: tirante de pantalones, cadena de un colgante

– Compresión: cuando las fuerzas tratan de aplastar o comprimir un cuerpo. Ej: patas de silla, piernas de persona

– Flexión: las fuerzas intentan doblar el elemento sobre el que están aplicadas. Ej: baldas de estanterías, tablas de somier

– Torsión: las fuerzas tratan de retorcer el elemento sobre el que actúan. Ej: llaves en la cerradura al abrir, destornillador al apretar tornillo

– Cizalladura o cortante: las fuerzas actúan como dos filas de unas tijeras. Ej: papel cortado con guillotina, alcayata de la que cuelga un cuadro

5.- Mecanismos

Son los elementos destinados a transmitir y transformar fuerzas y movimientos desde un elemento motriz (motor) a un elemento receptor. Permite a los seres humanos realizar determinados trabajos con mayor comodidad y menor esfuerzo

– Polea: rueda ranurada que gira alrededor de un eje

Polea fija: se encuentra en equilibrio cuando la fuerza aplicada (F), es igual que la resistencia que presenta la carga (R) -> F = R

Polea móvil: es un conjunto de dos poleas, una fija y otra móvil. Se encuentra en equilibrio cuando F = R/2. El esfuerzo para vencer la resistencia de una carga es la mitad que el de la polea fija. Ej: ascensores, montacargas, grúas

– Polipasto: constituido por dos grupos de poleas (fijas y móviles). Al aumentar el número de poleas, el mecanismo es más complejo pero el esfuerzo necesario para vencer la resistencia disminuye. Tiene las mismas aplicaciones que la polea móvil. Ej: ascensores, montacargas, grúas

– Palanca: es una barra rígida que gira respecto a un punto de apoyo o articulación. Está en equilibrio cuando F*d = R*r donde F -> fuerza, d -> distancia de F al punto de apoyo, R -> resistencia, r -> distancia de R al punto de apoyo

Tipos:

Primer grado: punto de apoyo entre F y R. Ej: martillo de uñas al sacar un clavo, tijeras al cortar papel

Segundo grado: la resistencia (R) se encuentra entre el punto de apoyo y la fuerza (F). Ej: puente elevadizo, quitar tapón a botella, fuelle

Tercer grado: la fuerza aplicada (F) se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia (R). Ej: pinzas al coger objetos, caña de pescar al pescar, brazo sujetando piedra

– Ruedas o poleas

– Engranajes

– Conjunto manivela-torno

– Piñón-cremallera

– Conjunto hielo-manivela

– Trinquete

– Muelles

Tema 7: Expresión y comunicación gráfica

BLOQUE IV: Expresión y comunicación gráfica

1.- Materiales de dibujo

– Lápiz: consta de mina (compuesta por mezcla de grafito y arcilla) y recubierta por madera. La mina se deshace al presionarla contra el papel.

Tipos:

6H, 5H, 4H, 3H, 2H, H, HB, B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B

Lápiz blando: letra B. Se usan para dibujo artístico (expresa sentimientos o comunica una idea). 6B -> lápiz con mina más blanda

Lápiz duro: letra H. Se usa para dibujo técnico (representa un objeto de forma precisa y objetiva). 6H -> lápiz con mina más dura

Lápiz de dureza intermedia: letras HB. Se usa para dibujo artístico y dibujo técnico

– Rotuladores

– Portaminas: contiene minas recambiables en el interior de un depósito de plástico o de metal. Algunos tipos son: 0,3mm, 0,5mm, 0,7mm

– Goma de borrar: está hecha de caucho y se emplea para arrastrar y eliminar del papel los trozos que no interesan

– Papel

Dependiendo del tipo de dibujo se utiliza un papel u otro

Características:

Tamaño: para dibujo técnico se usa el estándar DIN (Deutsche Industrie Norm)

DIN A0 > DIN A1 > DIN A2 > DIN A3 > DIN A4 > DIN A5

El folio (21,5cm * 31,5cm) es mayor que DIN A4 (21,0cm * 29,7cm)

Grosor: también llamado gramaje (masa entre unidad de superficie, se mide en g/m^2)

Acabado: aspecto a la vista y al tacto

2.- Herramientas de medida

– Regla graduada

– Transportador de ángulos o goniómetro: semicírculo de 180º o círculo de 360º. El centro del goniómetro se coloca en el vértice del ángulo que se va a medir y un lado coincide con el 0º

3.- Herramientas de trazado

– Escuadra: forma de triángulo rectángulo (90º) isósceles (dos lados iguales y un lado desigual). Sus ángulos miden 90º, 45º y 45º

– Cartabón: forma de triángulo rectángulo (90º) escaleno (todos los lados y ángulos desiguales). Sus ángulos miden 90º, 60º y 30º

– Compás

– Plantillas

4.- Líneas, ángulos y arcos

– Líneas paralelas: son aquellas que nunca se cruzan

– Líneas perpendiculares: se cortan formando un ángulo recto (90º)

– Ángulos: se forman con escuadra, cartabón o goniómetro

– Arco de medio punto

– Arco ojival o apuntado

– Arco de herradura

– Arco lobulado

– Arco de carpanel

– Arco mixtilíneo

5.- Dibujo

– Boceto: es un primer apunte de la imagen mental que tenemos del objeto ideal o real y que no está bien definido. No incluye detalles ni medidas exactas

– Croquis: representación gráfica definitiva de las ideas sugeridas en el boceto. Contiene dimensiones, materiales y toda la información necesaria para que cualquier persona puede interpretar fácilmente los elementos descritos en él.

¿Cómo se hace?:

Medida general del objeto

Medida de cada pieza

Material de las piezas

Modo de unir las piezas

Función de cada pieza

Modo de montaje

Función del conjunto

– Plano: contiene más o menos la misma información que un croquis pero se realiza utilizando reglas, escuadra, cartabón, compás o con medios informáticos en lugar de mano alzada

6.- Cartela o cajetín

Espacio reservado para la información sobre un plano y se siúa por lo general en la parte inferior del plano

Incluye:

– Proyecto: nombre del proyecto

– Título del plano: indica qué representa el plano

– Responsable: persona que ha elaborado el plano

– Fecha: cuándo ha concluido el plano

– Escala: tamaño al que se representa el plano

7.- Escala

Es la proporción que existe entre el tamaño del objeto dibujado y el tamaño del objeto real

– Escala natural 1:1. El objeto dibujado tiene el mismo tamaño que el objeto real

– Escala 1:2. El dibujo es la mitad que el objeto real

– Escala 1:3. El dibujo es un tercio del objeto real

– Escala 2:1. El dibujo es el doble que el objeto real

– Escala 3:1. El dibujo es el triple que el objeto real

– Escala 1:m. El dibujo disminuye respecto el objeto real

– Escala m:1. El dibujo aumenta respecto el objeto real

La elección de escala depende de:

Tamaño del objeto real

Tamaño del soporte (papel)

Grado de detalle

8.- Vistas principales de un objeto

– Planta: objeto visto desde arriba

– Alzado: objeto visto de frente

– Perfil: objeto visto de lado

Tema 6: Materiales metálicos

1.- Propiedades de los metales

– Resistencia mecánica a esfuerzos de tracción, compresión y flexión

– Dúctil

– Maleable

– Tenaz

– Algunos plasticidad

– Algunos elasticidad

– Conductores eléctricos

– Conductores térmicos

– Conductores acústicos

– Se dilatan cuando aumenta la temperatura, se contraen cuando disminuye la temperatura

– Algunos tienen comportamiento magnético (atraen otros materiales metálicos)

– Fusibilidad (pueden soldarse fácilmente a otras piezas metálicas)

– Oxidación

– La mayoría reciclables

– Algunos tóxicos. Ej: plomo, mercurio

2.- Obtención de los metales

Los metales son materiales que se obtienen a partir de minerales en las rocas. Se obtienen en minas a cielo abierto o en minas subterráneas

En el yacimiento se encuentra mineral rico en metal (mena), que es la parte útil, y resto de minerales y rocas (ganga)

– Metalurgia: es el conjunto de industrias que se encargan de la extracción y transformación de los minerales metálicos

– Siderurgia: es la rama de la metalurgia, que trabaja con los materiales ferrosos. Incluye desde el proceso de extracción del mineral de hierro hasta su presentación comercial para ser utilizado en la fabricación de productos

3.- Tipos de metales

– Metales ferrosos: su componente principal es el hierro. Ej: hierro puro, acero, fundición

– Metales no ferrosos: materiales metálicos que no contienen o contienen poco hierro. Ej: cobre, bronce, latón, cinc

3.1.- Metales ferrosos

Son los más utilizados en la actualidad

Aleación: es una mezcla de dos o más elementos químicos, de los cuales al menos uno, el que se encuentre en mayor proporción, es un metal

– Hierro puro: concentración de carbono 0,008% – 0,03%

– Acero: concentración de carbono 0,03% – 1,76%

– Fundición: concentración de carbono 1,76% – 6,67%

3.2.- Metales no ferrosos

– Metales pesados: cobre, aleaciones del cobre (latón, bronce, alpaca, cuproníquel), plomo, estaño, cinc

– Metales ligeros y ultraligeros: aluminio, titanio, magnesio

4.- Técnicas de conformación

– Deformación: comprende el conjunto de técnicas que modifican la forma de una pieza metálica mediante la aplicación de fuerzas externas. Ej: laminación (se pasa la pieza metálica por rodillos que lo comprimen, disminuyen su grosor y aumentan su longitud), extrusión (pasar el metal caliente por un orificio que tiene la forma deseada, aplicando fuerza mediante un pistón), forja, estampación (se introduce la pieza metálica en caliente entre dos matrices, una fija y otra móvil, con la forma deseada), embutición (se golpea una plancha de metal para que se adapte al molde o matriz con la forma deseada), doblado, trefilado

– Metalurgia de polvos:

Consta de las siguientes partes:

1º.- Moler el metal hasta que es polvo

2º.- Prensar con matrices de acero

3º.- Calentar en horno al 70% de la temperatura de fusión del metal

4º.- Comprimir hasta un tamaño adecuado

5º.- Dejar enfriar

– Moldeo

Pasos:

1º Calentar el metal hasta que se funde

2º.- Metal líquido se vierte en un molde

3º.- Se deja enfriar hasta que se solidifique

4º.- Extraer la pieza del molde

5.- Técnicas de manipulación

– Para marcar: compás de puntas, punta de trazar y granete

– Para cortar: guillotina, sierra de arco, sierra circular, tijeras de chapa o cizalla, prensa o troquel, amoladora

– Para perforar: punzón, taladradora

– Para tallar/rebajar: cincel y buril, torno

– Para desbastar/afinar: lima, lijadora, rectificadora, rasqueta

– Para unir:

Uniones fijas: adhesivos, soldadura (blanda, fuerte, oxiocetilénica), remache, unión por ajuste a presión

La soldadura blanda es heterogénea, se utiliza soldador eléctrico y el material es aleación de estaño y plomo

La soldadura fuerte es heterogénea, se utiliza soplete de gas y el material es latón o cobre

La soldadura oxiocetilénica es homogénea, se utiliza soplete oxiacetilénico y el material es el mismo que el de las piezas que se van a unir

Uniones desmontables: tornillo pasante con tuerca, tornillo de unión, guías, espárrago, chavetas, lengüeta, ejes estriados

Tema 5: La madera y sus derivados

1.- La madera

La madera es una materia prima de origen vegetal que constituye los troncos de los árboles y arbustos

Está formada por:

– fibra de celulosa: conforma el esqueleto de los vegetales

–  lignina: proporciona rigidez y dureza

2.- Capas del tronco de un árbol

De la más externa a la más interna son:

– Corteza: capa exterior que protege a la planta de agresiones externas

– Cambium: capa fina y transparente

– Albura o zona blanca (leño): se usa para trabajos de escasas exigencias mecánicas y estéticas

– Duramen o corazón: madera seca, dura, consistente y color oscuro. Es adecuada para obtención y uso de madera

– Médula: zona central de escasa resistencia. Por lo general no se utiliza

3.- Propiedades de la madera

– Densidad: es menor que la del agua, por tanto flota en el agua. Densidad [0,3 g/cm^3 –  0,9 g/cm^3]

– Aislante eléctrico: madera seca

– Puede sufrir deformaciones: se hincha cuando aumenta la humedad y se contrae cuando disminuye la humedad

– Aislante térmico: aunque arde con facilidad

– Conductor acústico

– Resistencia mecánica a esfuerzos de tracción, compresión y flexión

– Dúctil

– Maleable

– Tenaz

– Renovable

– Biodegradable

– Reciclable

4.- Proceso de obtención de la madera

Es el proceso desde la extracción de la madera en los bosques (materia prima) hasta la obtención de tablones (material) que ha de ser trabajado

– Tala: se corta el árbol

– Poda: se cortan las ramas

– Transporte: los árboles se transportan por carretera (camiones), ferrocarril (tren) o agua (barco)

– Descortezado: se realiza en la cadena de rodillos

– Tronzado: se cortan en tablas o tablones de diferentes tamaños

– Lavadura y secado:

Lavadura: normalmente antes del secado, la madera es lavada mediante inmersión prolongada en agua

Secado: se reduce la cantidad de agua para evitar deformaciones. La madera seca es más duradera y ligera

Tipos de secado:

Secado natural: almacenar los tablones protegidos de la acción directa de la lluvia y el Sol, de forma que queden espacios libres entre ellos por los que pueda circular el aire. Es lento y puede durar meses o años

Secado artificial: introducir la madera en grandes cámaras (secadores) en los que se aplica corriente de aire caliente. Es mucho más rápido y eficaz. Es más caro y requiere instalaciones especiales

Secado mixto: es la combinación del secado natural y del artificial. Primero, mediante el secado natural, se reduce el grado de humedad de la madera hasta aproximadamente un 20% y a continuación, se procede a un secado artificial para alcanzar el grado exacto de humedad que se desea.

– Cepillado: se eliminan irregularidades

5.- Clasificación de la madera

– Maderas duras: proceden de árboles de hoja caduca. Crecimiento lento. Tronco grueso. Poca resina. Presentan amplia variedad de colores. Son muy resistentes a esfuerzos mecánicos. Ej: haya, roble, cerezo, caoba

– Maderas blandas: proceden de coníferas, árboles de hoja con forma de aguja. Crecimiento rápido. Muy resinosas. Color pálido o castaño claro. Ofrecen menos resistencia. Son ligeras y fáciles de trabajar. Ej: pino, abeto blanco, abeto rojo, chopo blanco

6.- Maderas prefabricadas

Son aquellas que no se obtienen directamente del corte de los troncos, sino a partir de láminas, fibras o virutas de maderas prensadas y encoladas

Ventajas:

– Fáciles de trabajar

– Se puede conseguir una amplia gama de medidas y acabados

– No son atacadas por parásitos

– Contribuyen a la protección del medioambiente porque muchas se elaboran con restos de maderas

– Económicamente rentables porque muchas son más baratas

7.- Fabricación del papel

Tala -> Poda -> Transporte -> Descortezado -> Triturado de la madera -> Obtención de la pasta de celulosa con eliminación de la lignina y de otras sustancias en el digestor mediante tratamiento químico -> Lavado y blanqueado de la pasta celulosa -> Obtención de pasta líquida -> Succión o aspiración del contenido de agua -> Prensado con rodillos -> Secado con rodillos calientes -> Alisado con rodillos -> Bobinado y corte

8.- Herramientas

– Para medir, trazar y marcar: escuadra metálica, lápiz de carpintero, compás de puntas de acero, punzón o lezna, gramil

– Para sujetar: tornillo de banco, tornillo de mano, abrazaderas, gato o sargento

– Para cortar o serrar: serruchos (serrucho ordinario, serrucho de costilla, serrucho de punta), sierras de bastidor (sierra de marquetería, sierra de arco, segueta), sierra circular, sierra de calar

– Para perforar: taladradora manual o berbiquí, taladradora, brocas, barrena

– Para tallar o rebajar: escoplo, mazo de carpintero, cepilladora, formón, gubia

– Para desbastar o afinar: escofina, lima, papel de lija, lijadora, rectificadora, carda, cepillo

– Para clavar: clavos, martillos (martillo de peña, martillo de bola, martillo de uñas), tenazas, alicates

– Para atornillar: tornillos, destornillador, llaves, destornillador eléctrico

– Para unir: pistola de encolar, cola de contacto, cola blanca, resinas de dos componentes

Las uniones pueden realizarse mediante bisagras o mediante ensambles

– Para pintar: pinceles, brochas, rodillos, pintura, barniz

Los tapaporos reducen los poros de la madera

Para pintar la madera, la superficie debe estar lisa y sin irregularidades