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Se entiende por operador mecánico cualquier objeto o conjunto de objetos que sean capaces de realizar una función tecnológica permitiendo al ser humano producir, transformar o controlar un movimiento o convertir una fuerza en un movimiento realizando el menor esfuerzo.1
Una palanca es la máquina simple de transmisión lineal que puede girar alrededor de un punto de apoyo. En esta barra existe un punto de aplicación de la fuerza (F), y un punto de aplicación de la resistencia, (R). Para resolver una palanca en equilibrio empleamos la expresión llamada ley de la palanca.
F.d=R.r
Donde "d" es la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza y "r" la distancia desde el punto de apoyo respecto a F y R. Tenemos tres tipos de palancas:
Palancas de primer género o de primer grado[editar]
Tiene el punto de apoyo entre la fuerza y la resistencia entre sí. Mientras más cerca del lado de la base de apoyo
Palancas de segundo género o de segundo grado[editar]
Tienen la resistencia entre el punto de apoyo y la fuerza. Un ejemplo de palanca simple es cuando tomas un vaso con agua para beber.El punto de apoyo es el codo, la palanca tu brazo, y el peso a mover es el vaso con agua.
Las palancas de segundo género son utilizadas para desplazar objetos pesados con un mínimo de fuerza muscular. De seguro, habrás hecho uso de ellas posiblemente sin saber que estabas manipulando una palanca.
En este caso, la clave no está en levantar un objeto, como en el caso de las palancas de primer género, sino en desplazarlo de un lugar a otro. Posiblemente, si no hiciéramos uso del principio de la palanca y solo dependiéramos de nuestra fuerza nos resultaría muy difícil o imposible mover el objeto. Recordemos que las palancas pueden ser de primer, segundo o tercer género. Una herramienta con la que habitualmente te cruzas en cualquier obra en construcción y que emplea los preceptos físicos de las palancas de segunda generación es la carretilla. También los botes a remo se desplazan por el agua haciendo uso de este principio.
Palancas de tercer género o de tercer grado[editar]
Son las que tienen la fuerza entre el punto de apoyo y la resistencia.
La polea es una rueda que gira libremente alrededor de su eje. Está provista de un canal en su superficie para que sirva de guía a una cuerda, correa o cadena a la que recibe o a la que le da el movimiento.
F=R
Tipos de polea[editar]
- Polea simple: polea simple fija, polea simple móvil.
- Polea compuesta: polipasto
Polea simple[editar]
Esta máquina simple se emplea para levantar cargas a una cierta altura. La polea simple está formada por una polea fija al techo, sobre la cual puede deslizarse una cuerda. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos. Al estirar desde un extremo de la cuerda, la polea simple se encarga solamente de invertir el sentido de la fuerza aplicada. Por lo tanto no existe ventaja mecánica, sólo puede haber pérdidas debidas al rozamiento.
Polea simple fija[editar]
En las poleas fijas, las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son iguales (T1 = T2), 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.
Polea simple móvil[editar]
La polea móvil no es otra cosa que una polea de gancho conectada a una cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo y el otro (extremo móvil) conectado a un mecanismo de tracción.
Estas poleas disponen de un sistema armadura-eje que les permite permanecer unidas a la carga y arrastrarla en su movimiento (al tirar de la cuerda la polea se mueve arrastrando la carga).
Polea compuesta[editar]
Son aquellas donde se usan más de dos poleas en el sistema, pueden ser una fija y una móvil o dos fijas y una móvil, etc. Tirar de una cuerda de arriba hacia abajo resulta más fácil que hacerlo desde abajo hacia arriba. Para cambiar la dirección del esfuerzo, a la polea móvil se le agrega una polea fija proporcionando una ventaja mecánica.[cita requerida]
Es una combinación de poleas fijas y móviles recorridas por una sola cuerda que tiene uno de sus extremos anclado a un punto fijo. Su función es disminuir el esfuerzo en proporción directa al mayor número de poleas.
Mecanismos de transmisión circular[editar]
Transmisión del movimiento circular mediante correas.
Tanto el movimiento de entrada como el de salida son circulares. Tienen por objetivo fundamental variar la velocidad, lo que hace que varíe el par (fuerza que realizan). En algunos casos sirven para transmitir el movimiento a ciertas distancias (correas y poleas).
Véase también[editar]
Referencias
Máquina hidráulica
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Vista detallada de una bomba hidráulica.
Una máquina hidráulica es una variedad de máquina de fluidos que para su funcionamiento se vale de las propiedades de un fluido incompresible o que se comporta como tal, debido a que su densidad en el interior del sistema no sufre variaciones importantes.
Convencionalmente se especifica para los gases un límite de 100 mbar para el cambio de presión; de modo que si este es inferior, la máquina puede considerarse hidráulica. Dentro de las máquinas hidráulicas el fluido experimenta un proceso adiabático, es decir no existe intercambio de calor con el entorno.
Las máquinas hidráulicas pueden clasificarse atendiendo a diferentes criterios.
Según la variación de energía[editar]
En los motores hidráulicos, la energía del fluido que atraviesa la máquina disminuye, obteniéndose energía mecánica, mientras que en el caso de generadores hidráulicos, el proceso es el inverso, de modo que el fluido incrementa su energía al atravesar la máquina.
Atendiendo al tipo de energía fluidodinámica que se intercambia a través de la máquina, se tienen:
Según el tipo de intercambio[editar]
Teniendo en cuenta el modo en el que se intercambia la energía dentro de la máquina su clasificación puede ser así:
- Máquinas de desplazamiento positivo o volumétricas. Se trata de uno de los tipos más antiguos de máquinas hidráulicas y se basan en el desplazamiento de un volumen de fluido comprimiéndolo. El ejemplo más claro de este tipo de máquinas es la bomba de aire para bicicletas. Suministran un caudal que no es constante, para evitarlo en ocasiones se unen varias para lograr una mayor uniformidad. Estas máquinas son apropiadas para suministros de alta presión y bajos caudales.
Según el encerramiento[editar]
Atendiendo a la presencia o no de carcasa:
- Máquinas no entubadas como pueden ser las todas las que continuación presentan máquinas de acción.
Según el movimiento[editar]
Existen otros criterios, como la división en rotativas y alternativas, dependiendo de si el órgano intercambiador de energía tiene un movimiento rotativo o alternativo, esta clasificación es muy intuitiva pero no atiende al principio básico de funcionamiento de estas máquinas.
En la siguiente tabla se muestra un resumen de la clasificación de las máquinas hidráulicas (l=líquido, g=gas).
| Motoras | Volumétricas | Alternativas - Bombas de émbolo1 |
| Rotativas - Bombas rotoestáticas |
| Turbomáquinas | Turbinas hidráulicas1
Aerogeneradores (g) (Máquina axial) |
| Generadoras | Volumétricas | Alternativas - Bombas de émbolo |
| Rotativas - Bombas rotoestáticas |
| Turbomáquinas | Bombas rotodinámicas o centrífugas (máquina radial) (l)
Ventiladores (g) (Máquina axial) |
Componentes[editar]
Véase también[editar]
Referencias[editar]
- ↑ Saltar a:a b Las máquinas volumétricas, exceptuando algunas máquinas rotoestáticas que por su diseño no pueden invertir su movimiento, son reversibles, de modo que pueden funcionar indistintamente como generador o motor
Prof: Sergio Retamales
Prof: Ricardo Rovati
Se denomina circuito eléctrico a una disposición que
contenga como mínimo:
-Una fuente de energía eléctrica (pila, batería, fuente)
-Un elemento de consumo (lámpara, motor, calefactor, etc)
-Un elemento de control (interruptor en sus diversos tipos)
-Conductores eléctricos para interconectar todo.
Ahora analizaremos brevemente cada uno de estos elementos
FUENTES DE ENERGÍA:
Pilas: se denomina pila a una celda compuesta por dos materiales distintos tales como cobre y zinc, carbón zinc e inmersos en un electrolito ácido o alcalino. Esta disposición se aloja en un recipiente blindado que hace las veces de polo negativo. La reacción química de las pilas no es reversible, por lo tanto no se pueden recargar. La primer pila elaboro Alexander Volta en 1826. Las pilas entregan una tensión (f.e.m.) de 1,5Volts
Pilas y medio ambiente:
En la actualidad existen pilas que aparte de carbón y zinc, incorporan el litio y el mercurio; todos altamente contaminantes del medio ambiente. Por tal motivo debes ser muy cuidadoso de cómo desechas tus pilas usadas. Lo ideal es usar pilas recargables para disminuir los residuos; el problema es su alto precio. Hoy en día muchos municipios tienen programas de recolección de pilas usadas, para luego neutralizarlas y depositarlas en lugares adecuados.
Las baterías:
Las baterías difieren de las pilas en que su reacción química es reversible pudiendo ser recargadas aportándole energía eléctrica durante cierto tiempo. Normalmente se trata de una asociación de celdas, por lo que podemos encontrarlas de muy diversas f.e.m. (1.3; 4.6; 6 o 12 Volts). Los materiales mas usados son el plomo, níquel, cadmio, litio o algunos artificiales como polímeros especiales. Las baterías también son altamente contaminantes del medio ambiente
Las baterías de automóviles:
Las baterías de automóviles con motor de combustión interna sirven para su arranque y energizar su sistema eléctrico. Merecen una atención especial, dado que las mismas contienen una gran cantidad de plomo como electrodos y una solución de ácido sulfúrico como electrolítico. Todos estos elementos son altamente contaminantes. Estas baterías proveen una f.e.m. de 12Volts y una corriente entre 50 y 100 Amperes. El plomo se puede reciclar solo un par de veces y el ácido hay que neutralizarlo par su desecho.
Las baterías para autos eléctricos:
Los automóviles eléctricos que prontamente se lanzarán al mercado, poseen baterías que usan el lítio como elemento principal. Las fabricas han desarrollado un método para reciclar el litio y poder reutilizarlo. Por otra parte algunas fábricas utilizan para sus coches eléctricos las CELDAS DE HIDRÓGENO o celdas de combustible (PEM). Tienen una gran vida útil y generan electricidad cuando se les aporta hidrógeno, dando como residuo agua caliente. Su principal inconveniente es su alto precio, ya que las de mayor rendimiento utilizan el platino como catalizador.
Las fuentes:
Denominamos fuentes o fuente de poder a un elemento que toma la energía de la red de distribución (220 Volts de corriente alterna) y de manera electrónica la convierte a un nivel adecuado de tensión en corriente continua, para reemplazar pilas o recargar baerias: Por ejemplo: 3 ; 4,5; 6; 12; o 24 Volts. Su principal uso es en productos electrónicos de consumo como: video juegos, celulares, teléfonos inalámbricos, computadoras portátiles, juguetes, etc.
Los elementos de control:
Interruptor: Se denomina interruptor a un mecanismo que presenta un contacto fijo y uno móvil, los cuales al accionar una palanca o tecla se juntan o separan cerrando o abriendo un circuito eléctrico. Existe una enorme cantidad de interruptores, variando en sus formas, mecanismos y capacidad de manejo de potencia eléctrica. Un interruptor muy simple lo podemos encontrar en una linterna; mientras que uno más potente y complejo lo encontramos en una estación de distribución de energía eléctrica. En esencia ambos son similares.
Elementos de consumo:
Denominamos así, a dispositivos que colocados en un circuito eléctrico, toman energía de éste y la transforman en otro tipo de energía más útil. Por ejemplo una lámpara transforma la energía eléctrica en luz, una cortadora de césped trasforma la energía eléctrica en energía mecánica que hace girar la cuchilla. Hoy en día casi todos los productos tecnológicos toman energía eléctrica para su funcionamiento.
Conductores y aislantes eléctricos:
Conductores: Son conductores eléctricos aquellos materiales que en su estructura atómica presentan una cantidad de electrones libres que se mueven a lo largo del material cuando se le aplica un tensión eléctrica, conformando una corriente de electrones o corriente eléctrica. Son conductores eléctricos todos los metales ferrosos o no ferrosos. No obstante algunos son mejores conductores que otros. El oro, la plata, el cobre, el bronce, el aluminio; son buenos conductores eléctricos, mientras que los hierros y los aceros no lo son tanto.
Conductores y aislantes eléctricos:
Aislantes eléctricos: También denominados dieléctricos, son todos los materiales que en su estructura atómica no presentan electrones libres. Maderas, caucho, plásticos en general, vidrios y cerámicas; son aislantes eléctricos y se los suele usar como tal en productos tecnológicos. Cauchos artificiales y plásticos (polímeros), tales como el PVC, son excelentes aislantes eléctricos y son usados como recubrimiento de los cables eléctricos.
Conductores y aislantes eléctricos:
Los semiconductores: Algunos materiales como el silicio, el germánio o el polonio; cuando se les modifica su estructura cristalina (dopaje) se comportan como materiales que conducen la corriente solo en un sentido. Diodos, transistores, tiristores y circuitos integrados son semiconductores. Hoy en día solo se utiliza el silicio, material muy abundante en la naturaleza; al punto que algunos sociologos indican la presente como la edad del silicio.
Cables eléctricos:
Los cables eléctricos están fabricados comúnmente por una cantidad de alambres de cobre trenzados y luego recubiertos por una capa de PVC ignifugo para aislarlos de posibles y peligrosos contactos. El hecho de constituirlos con una cantidad de finos hilos de cobre le confiere flexibilidad y mejora la conductividad de las corrientes alternas en largos tramos. Existen cables unipolares y bipolares. Se expenden por la medida de su sección transversal (milímetros cuadrados),de acuerdo con el uso que se les va dar.
Cables eléctricos:
Los cables electros se utilizan en los circuitos para unir todos los elementos anteriores, es decir: Fuente de energía, elemento de control y elemento de consumo. Por los cables circula la corriente del circuito por lo que tienen que ser de la sección adecuada (mm cuadrados)
Elemento de control (interruptor)
Parámetros eléctricos:
En todo circuito eléctrico en funcionamiento se producen una serie de fenómenos físicos que se pueden cuantificar y cualificar a trabes de algunos parámetros establecidos en las primeras décadas del origen de la electricidad.
TENSIÓN ELÉCTRICA APLICADA POR LA FUENTE B A LOS PUNTOS a y b
Parámetros eléctricos:
Al cerrar el interruptor y como consecuencia de la tensión (f.e.m.) aplicada al circuito por (B); se establece en el mismo una circulación de corriente eléctrica (I), que al atravesar el filamento de la lamparita la hace encender.
TENSIÓN ELÉCTRICA APLICADA POR LA FUENTE B A LOS PUNTOS a y b
Parámetros eléctricos:
La tensión eléctrica: denominada también fuerza electro motriz (f.e.m.); es quien provee la energía para poner en marcha los electrones por el circuito. Las pilas comunes proveen una f.e.m. de 1,5 Volts; mientras que una batería de auto provee una f.e.m. de 12 Volts. La f.e.m. Se mide en Volts y su nombre se debe al inventor de la primera pila (pila de Volta), Alessandro Volta (1776). La f.e.m. se puede medir con un instrumento denominado voltímetro, determinando la diferencia de potencial entre dos puntos del circuito, su conexión es paralelo.
Parámetros eléctricos:
La corriente eléctrica: La corriente eléctrica mide el caudal de electrones que circula por el circuito. Se define como la cantidad de electrones que pasa por una sección de 1mm cuadrado en 1 segundo. Se cuantifica en Amperios en honor al físico francés André Marie Ampére (1836), quien descubrió los efectos magnéticos de una corriente eléctrica. Este parámetro se mide con un instrumento denominado amperímetro, que se conecta en serie con el circuito.
Parámetros eléctricos:
La potencia eléctrica: determina la cantidad de energía eléctrica generada o consumida(disipada). Tiene relación directa con la f.e.m. aplicada al circuito y la corriente que por éste circula. Se mide en Watts en honor al físico británico James Watts (1736). Se mide con un instrumento denominado vatímetro que combina un voltímetro y un amperímetro, realizando una multiplicación entre ambos parámetros (f.e.m. y corriente)
Parámetros eléctricos:
La energía eléctrica: Se trata de la cantidad de potencia eléctrica generada o consumida por unidad de tiempo. El mas usado el Kilo-watt-hora (Kw/h); es la unidad utilizada por las distribuidoras de energía eléctrica para medir el consumo en hogares comercios e industrias. El instrumento utilizado para determinarla es el medidor de energía eléctrica. Este instrumento combina un voltímetro, un amperímetro y un reloj en tiempo real; instalándose en la entrada de energía de las viviendas, comercios,etc.
Algunos ejemplos de consumo de potencia en el hogar.
Parámetros eléctricos:
La resistencia eléctrica: Como vimos existen materiales conductores y materiales aislantes de la corriente eléctrica; por otra parte existen materiales (aleaciones), que presentan la propiedad de de oponerse al paso de una corriente, cuantificando esa oposición se determina la resistencia. Dependiendo del material y de sus dimensiones físicas será su valor de resistencia, que se mide en Ohm (Ω), en honor al físico alemán Georg Simon Ohm. Este en 1826 publicó una ley con el mismo nombre. Las resistencias son la base de estufas, secadores, planchas, planchas para el cabello, calentadores de agua, etc. También son de gran importancia en circuitos electrónicos. Se miden con un instrumento llamado Ohmetro.
Parámetros eléctricos:
La resistencia eléctrica: La ley de Ohm establece que: la corriente que circula por un circuito es directamente proporcional al valor de la f.e.m. aplicada al mismo; e inversamente proporcional al valor total de la resistencia (Ώ) del circuito. Es decir, que para un mismo valor de f.e.m., a mayor valor de resistencia en el circuito, la corriente que circula será menor.
Tipos de circuitos:
Circuito serie: Si conformamos un circuito serie con lamparitas, todas las lamparitas serán atravesadas por el mismo valor de corriente eléctrica I (Amperes).
Tipos de circuitos:
Circuito serie: La corriente circula (por convención), desde el polo + al - de la fuente “B”. Si una de las lamparitas es retirada o se quema, todas dejarán de funcionar.
Tipos de circuitos:
Circuito paralelo: Si conformamos un circuito paralelo con lamparitas, todas las lamparitas estarán al mismo valor de tensión (Volts); Mientras que la corriente que atraviesa cada lamparita será distinta.
Tipos de circuitos:
Circuito paralelo: En estos circuitos las lamparitas son independientes, al quemarse o retirar una la otra seguirá funcionando. En el nodo a, la corriente se divide en I1 e I2; luego se vuelven a sumar en el nodo b, cumpliendo con la ley de Kirchoff para corrientes.
Tipos de circuitos:
Circuito combinado: Se trata de circuitos que combinan conexiones serie y paralelo. La corriente eléctrica se dividirá en a y se sumará en b cumpliendo la ley de Kirchoff.
amadjajnjOperadores electrónicos
Breve introducción a la electrónica.
La Electrónica es la parte de la Técnica encargada básicamente de procesos de
INFORMACIÓN y CONTROL. Ejemplos:
Información.- Radio, Televisión, Informática, etc..
Control.- Regulación, Detección, etc..
En la actualidad se basa en el uso de los SEMICONDUCTORES, que son materiales
que conducen la electricidad, solo en determinadas circunstancias. En ellos la Intensidad no es
una función lineal de la tensión (ley de Ohm), sino que siguen diversas curvas. (aunque, dicha
ley puede aplicarse en algunos tramos).
Los materiales semiconductores están constituidos, en esencia y principalmente de Silicio y
también de Germanio (valencia 4), que es un material no conductor. Al Silicio se le agregan
impurezas (dopar) que provocan huecos de electrones en su estructura molecular (valencia 3),
o bien, exceso de electrones (valencia 5) con un electrón libre por átomo, lo que va a provocar
que los electrones puedan circular.
Un semiconductor del tipo n es un semiconductor dopado con átomos pentavalentes
(Fósforo, Antimonio, Arsénico,..).
Un semiconductor del tipo p es un semiconductor dopado con átomos trivalentes (Boro,
Indio, Galio,...).
El diodo es la unión n-p se obtiene dopando un cristal puro de silicio o de germanio por
zonas, una mitad con átomos trivalentes y la otra mitad con átomos pentavalentes.
Depto. de Tecnología – IES Santa Teresa de Jesús 2/3
Resistencias de protección LED
130 Ohm. para 4.5 V.
180 Ohm. para 6 V.
390 Ohm. para 9 V.
510 Ohm. para 12 V.
1.2 Kohm. para 24 V.
El transistor es la triple unión NPN, o bien, PNP. Su obtención es similar a la del diodo con
una zona más. Presenta tres terminales llamados emisor, colector y base (siempre en el
centro).
El Emisor es la fuente de la corriente, la Base es el electrodo de control y el Colector recoge la
mayor parte de la corriente del emisor, solo cuando la base esta activa.
Las aplicaciones típicas de un transistor son como interruptor electrónico y como amplificador.
Otros operadores electrónicos
La resistencia electrónica.
La resistencia es un componente que se intercala en los circuitos eléctricos y
electrónicos para reducir el paso de corriente. Se fabrican de Carbono y una serie de
impurezas en función de su valor. El valor de una resistencia se indica sobre la misma por
medio de anillos de colores que responden a un código. Este valor se da en Ohmios y
determina si la resistencia deja pasar una corriente fuerte o débil.
Suele utilizarse un cuadro como el siguiente para determinarlo.
El diodo LED.
Del Inglés (Light Emitting Diode) es un diodo capaz de emitir luz al ser polarizado en
sentido directo. Produce una luz monocromática, tiene un bajo consumo y es muy empleado
como ejemplo de señalización en aparatos y circuitos electrónicos. La luz de un LED proviene
de un cristal que emite ondas electromagnéticas visibles.
Para que el LED se ilumine debemos respetar siempre lo siguiente:
El LED debe conectarse siempre respetando su polaridad, de lo contrario, no se ilumina. Patilla
larga o ánodo al polo positivo + y patilla corta o cátodo al polo negativo -.
La tensión entre los terminales de un LED no debe exceder nunca de 1.6 Voltios, de lo
contrario se quema inmediatamente.
Como en la mayoría de los montajes se utilizan
tensiones superiores deberemos utilizar alguna de estas
resistencias para reducir la tensión de funcionamiento.
El condensador
Existen circuitos en los que se necesita
almacenar la corriente durante un periodo corto de
tiempo. En estos casos el uso de pilas no es adecuado y
Depto. de Tecnología – IES Santa Teresa de Jesús 3/3
resultaría demasiado caro. En su lugar se utiliza un componente capaz de almacenar la
corriente eléctrica durante un momento: el condensador.
Su símbolo representa la forma como está construido. Está formado esencialmente por
dos placas metálicas separadas por un aislador, llamado dieléctrico: aire, papel, mica, etc..
Algunos tienen las placas enrolladas por razón de espacio y su forma aparente es cilíndrica. En
dichas placas se almacena la carga.
El condensador conduce la corriente continua solo mientras se carga, una vez cargado
corta el paso de la corriente y se descarga conectándolo con un conductor. En corriente alterna
conduce siempre, esta en carga y descarga permanente, por lo que desfasa la onda
correspondiente.
La magnitud eléctrica que caracteriza a un condensador es la Capacidad y se mide en
Faradios. Aunque, dado que la capacidad de los condensadores que se emplean
habitualmente es muy pequeña, se emplean submúltiplos como el microfaradio 10
-6
, el
nanofaradio 10
-9
o el picofaradio 10
-12
.
Existe un tipo de condensadores cuyo dieléctrico es una disolución química, son los
condensadores electrolíticos. Con ellos se consiguen capacidades elevadas, pero tienen
algunos inconvenientes como es que deben usarse en circuitos de corriente continua y
conectarse de acuerdo a su polaridad.
(Dibujos y símbolos)
Un condensador electrolítico nunca debe conectarse con la polaridad equivocada, n
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