sábado, 9 de junio de 2012

EJERCICIOS DE COMPRENSIÓN



A través de la construcción de un medio de transporte determinado (barco) aplicar el uso de algunos operadores mecánicos vistos con anterioridad, empleándolos como herramientas para generar el movimiento deseado.

  1. Barco autopropulsado: El proyecto consiste en "motorizar" un barco de juguete, utilizando un motor de gomas elásticas rudimentario.

Materiales necesarios:
El casco de un barco de plástico de juguete (puede sustituirse por una balsa construida con varillas de madera o cualquier otra estructura flotante).
Una varilla que sirva de eje. Una hélice tomada de un juguete. Gomas elásticas largas.

Orientaciones para la construcción: El objetivo es que, girando la hélice, las gomas se enrollen en el eje. De ese modo, al liberar el conjunto, la hélice girará tanto más deprisa cuanto más vueltas la hayamos dado previamente. Es conveniente equilibrar de alguna forma el barco para que el giro brusco no lo vuelque.




  1. Sistema Biela – Manivela: Este proyecto propone la construcción de un sistema biela-manivela, que transforme el movimiento rotatorio de un cigüeñal en el movimiento alternativo de dos banderas (que representarán pistones). 
Materiales necesarios: Se propone la utilización de táblex, DM o cartón para la construcción de la caja soporte de todo el objeto, alambre un poco grueso para el cigüeñal y la biela, y plástico o cartulina para la bandera móvil.
Orientaciones para la construcción: La clave de la construcción es el cálculo de las medidas, teniendo en cuenta que la longitud de la biela debe ser el doble a la del radio del recorrido que realiza su inserción en el cigüeñal. En el dibujo no se adjunta ninguna medida orientativa.

Tener en cuenta que la longitud de la biela debe ser suficiente para todo su recorrido, es decir, que en el momento en que la bandera esté más alejada del cigüeñal, el extremo libre de la biela debe sobresalir una cierta medida de la caja, saliendo a través de una de las perforaciones.












CONSTRUYAMOS OPERADORES MECÁNICOS


PROCESO CONSTRUCCIÓN DE OPERADORES MECANICOS

POLEA:



  1. Las poleas son unos elementos clave en muchos mecanismos. Para elaborar una polea es necesario realizar de algún modo un canal por el que discurra la cuerda sin salirse.

  1. Un método sencillo es utilizar tres discos con un agujero en su centro para realizar la polea. Uno de ellos debe ser más pequeño que los otros.

  1. Primero se sitúan los tres discos y luego se pegan de forma que sus centros estén alineados.

  1. El material empleado para pegar entre sí los discos dependerá de aquel con el que estén elaborados estos (colbón si los discos son de madera; pegamento si los discos son de otro material...).

  1. De esta manera se forma una especie de canal por el que podrá discurrir la cuerda.

BIELA

La mejor manera de observar cómo funciona el sistema biela-manivela es construir un sencillo mecanismo en el que incluyamos estos operadores. A continuación proponemos ideas para construir un modelo de mecanismo con este sistema.



Los materiales que utilizaremos serán MDF, varillas de madera, una rueda (que podemos construir o coger de un juguete viejo), cartón y cartulina. Necesitaremos también pegamento, o cinta adhesiva, y tornillos.

  1. Dibujamos el croquis del mecanismo. Incluimos las medidas de las piezas.

  1. Pensamos una forma de hacer una guía para el pistón con los materiales y herramientas disponibles, de manera que este se mueva suavemente.

  1. Construimos el mecanismo y lo probamos. Después escribimos un breve informe sobre el proyecto, adjuntando los croquis y algunas posibles aplicaciones del objeto construido. 

LOS DIFERENTES OPERADORES MECANICOS.


A nuestro alrededor encontramos múltiples maquinas y objetos que están compuestos por mecanismos, los cuales a su vez poseen operadores mecánicos simples o complejos que ayudan al correcto funcionamiento de estos.

La mayoría de los operadores mecánicos derivan de una máquina simple (o de una combinación de ellas), que a través de su función se pueden relacionar.

BIELA:



Consiste en una barra rígida diseñada para establecer uniones articuladas en sus extremos. Permite la unión de dos operadores transformando el movimiento rotativo de uno (manivela, excéntrica, cigüeñal...) en el lineal alternativo del otro (émbolo...), o viceversa.

Esta conformada por tres partes básicas:



*      La cabeza es el extremo que realiza el movimiento rotativo. Está unida mediante una articulación a un operador excéntrico (excéntrica, manivela, cigüeñal...) dotado de movimiento giratorio.

*      El pie es el extremo que realiza el movimiento alternativo. El hecho de que suela estar unida a otros elementos (normalmente un émbolo) hace que también necesite de un sistema de unión articulado.

*      El cuerpo es la parte que une la cabeza con el pie. Está sometida a esfuerzos de tracción y compresión y su forma depende de las características de la máquina a la que pertenezca.

 

Desde el punto de vista tecnológico, una de las principales aplicaciones de la biela consiste en convertir un movimiento giratorio continuo en uno lineal alternativo, o viceversa.





Se emplea en multitud de máquinas que precisan de la conversión entre movimiento giratorio continuo y lineal alternativo. Son ejemplos claros: trenes con máquina de vapor, motores de combustión interna (empleados en automóviles, motos o barcos); máquinas movidas mediante el pie (máquinas de coser, ruecas, piedras de afilar), bombas de agua.







PLANO INCLINADO:

El plano inclinado es una superficie plana que forma con otra un ángulo muy agudo (mucho menor de 90º). En la naturaleza aparece en forma de rampa, pero el ser humano lo ha adaptado a sus necesidades haciéndolo móvil, como en el caso del hacha o del cuchillo.
El plano inclinado es el punto de partida de un nutrido grupo de operadores y mecanismos cuya utilidad tecnológica es indiscutible. Sus principales aplicaciones son tres:
Se emplea en forma de rampa para reducir el esfuerzo necesario para elevar una masa (carreteras, subir ganado a camiones, acceso a garajes subterráneos, escaleras...).




En forma de hélice para convertir un movimiento giratorio en lineal (tornillo de Arquímedes, tornillo, sinfín, hélice de barco, tobera...) 






En forma de
cuña para apretar (sujetar puertas para que no se cierren, ensamblar piezas de madera...), cortar (cuchillo, tijera, sierra, serrucho...) y separar o abrir (hacha, arado, formón, abrelatas...).






POLEA
Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas.
En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.
El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan.
El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chavetero que facilita la unión de la polea con el eje o árbol (para que ambos giren solidarios).
La garganta (o canal ) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal.




Básicamente la polea se utiliza para dos fines: cambiar la dirección de una fuerza mediante cuerdas o transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro mediante correas






MANIVELA

Desde el punto de vista técnico es un eje acodado, conceptualmente derivado de la palanca y la rueda.
En ella se pueden distinguir tres partes principales: Eje, Brazo y Empuñadura.
El eje determina el centro de giro de la manivela.
El brazo determina la distancia entre eje y empuñadura. Es similar al brazo de una palanca.
La empuñadura es la parte adaptada para ser cogida con las manos (en el caso de los pedales esta se adapta a las características del pie).


PIÑON – CREMALLERA





El mecanismo piñón-cremallera permite transformar un movimiento circular en un movimiento lineal utilizando una rueda llamada piñón y una pieza rectilínea llamada cremallera.


El piñón es una rueda dentada que gira. La cremallera es una pieza alargada con dientes entre los cuales se encajan los dientes del piñón. Se desplaza linealmente a medida que la rueda gira. Cuanto más rápidamente gira la rueda, más rápidamente se desplaza la cremallera.

En este caso, cuanto mayor sea el ángulo girado por la rueda, mayor será el recorrido efectuado por la cremallera (d). Si la rueda da una vuelta completa, entonces la cremallera efectuará un recorrido igual a la circunferencia de la rueda: d = 2πR.

Puesto que la rueda en principio puede girar indefinidamente, debe haber algún sistema que evite que la cremallera «se salga»; es decir, tras cierto recorrido, la cremallera llegará a un tope que evitará que la rueda siga girando.

La velocidad de la cremallera dependerá del radio del piñón y de su velocidad de giro. Cuanto mayor sea el piñón y más deprisa gire, más rápido se desplazará la cremallera.

Este mecanismo se utiliza, por ejemplo, en la dirección de los automóviles y en algunos trípodes, para variar la altura a la que se situará una cámara.













REFERENTE CONCEPTUAL.

¿QUE SON OPERADORES MECÁNICOS?

En Tecnología se entiende por operador cualquier objeto (o conjunto de objetos) capaz de realizar una función tecnológica dentro de un conjunto. Por ejemplo:



FUNCIÓN TECNOLÓGICA

POSIBLES OPERADORES

Abrir o cerrar el paso de una corriente eléctrica

Interruptor, pulsador, conmutador...

Unir dos trozos de madera

Tornillo, clavo, tirafondo...

Convertir en alternativo un movimiento giratorio

Excéntrica, manivela, leva...

Producir calor

Resistencia eléctrica, vela, antorcha...

Conseguir ganancia mecánica

polipasto, palanca, manivela...


Cuando empleamos operadores mecánicos, su unión (o interconexión) da lugar a un mecanismo, que a su vez puede ser considerado como otro operador si se une con otros mecanismos para formar una máquina. Eso mismo sucede con el resto de operadores.
Por ejemplo:
Para la construcción de una balanza romana tenemos que recurrir a la interconexión de varios operadores mecánicos y estructurales: barra, argolla, plato, tirantes, gancho... que en conjunto dan lugar a una palanca que se emplea para medir la masa de los objetos.






ASPECTOS PRELIMINARES.

TEMATICA O EJE: Operadores mecánicos

 LOGRO: Identifica los diferentes operadores mecánicos analizando su función a partir de un contexto determinado.


OBJETIVOS:

·         Reconocer las diferentes clases de operadores mecánicos.

·         Emplear de manera adecuada todas y cada una de las diferentes clases de operadores mecánicos que existen.

·         Reconocer la importancia de los operadores mecánicos en procesos industriales.


PROBLEMA:


Debido al rápido crecimiento de la institución y al entusiasmo de los estudiantes por querer tener un colegio con buenas instalaciones, La secretaria de educación ha aprobado una mejora en la planta física de la institución, implementando espacios para personas discapacitadas, dado que este carece de ellas. Todo esto con el fin de que este grupo de individuos también puedan tener acceso a la educación.

Se les ha pedido a los estudiantes que hagan parte de este proyecto, a través de sus conocimientos básicos de tecnología, planteando soluciones y/o propuestas para el diseño y la construcción de estos espacios

Veamos de qué manera podemos, mediante esta guía, generar los conceptos necesarios para que los estudiantes puedan dar solución al problema planteado.