Unidade 6 - Consellería de Cultura, Educación e Ordenación

Educación secundaria
Dirección Xeral de Educación, Formación
Profesional e Innovación Educativa
para personas adultas
Ámbito científico tecnológico
Educación la distancia semipresencial
Módulo 4
Unidad didáctica 6
Máquinas y proyectos técnicos
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Índice
1.
Introducción...............................................................................................................3
1.1
1.2
1.3
2.
Descripción de la unidad didáctica................................................................................ 3
Conocimientos previos.................................................................................................. 3
Objetivos didácticos...................................................................................................... 3
Secuencia de contenidos y actividades ..................................................................5
2.1
Tipos de mecanismos................................................................................................... 5
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.2
2.3
2.4
Las máquinas simples en aparatos de uso cotidiano .................................................. 17
Diseño de maquetas de máquinas y mecanismos de transmisión y transformación de
movimientos ............................................................................................................... 18
Motores térmicos y eléctricos...................................................................................... 20
2.4.1
2.4.2
2.5
2.6
Motores térmicos..............................................................................................................................................20
Motores eléctricos ............................................................................................................................................23
Desarrollo de proyectos técnicos ................................................................................ 24
Modos de organización del trabajo en la empresa. Producción en serie..................... 26
2.6.1
2.6.2
2.6.3
2.7
Mecanismos simples de transmisión..................................................................................................................7
Mecanismos complejos de transmisión............................................................................................................12
Mecanismos de transformación .......................................................................................................................14
Mecanismos de variación de la velocidad. Cálculo de la relación de transmisión ...........................................15
Las empresas...................................................................................................................................................26
La producción de bienes ..................................................................................................................................28
Sistemas de control de calidad en la fabricación de productos industriales ....................................................29
Normalización en los productos industriales ............................................................... 30
2.7.1
Normalización y certificación............................................................................................................................30
3.
Resumen de contenidos .........................................................................................34
4.
Actividades complementarias................................................................................35
5.
Ejercicios de autoevaluación .................................................................................36
6.
Solucionarios...........................................................................................................38
6.1
6.2
6.3
Soluciones de las actividades propuestas................................................................... 38
Soluciones de las actividades complementarias ......................................................... 44
Soluciones de los ejercicios de autoevaluación .......................................................... 46
7.
Glosario....................................................................................................................48
8.
Bibliografía y recursos............................................................................................50
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1.
Introducción
1.1
Descripción de la unidad didáctica
La presente unidad aborda lo que, en síntesis, podemos definir como procedimiento tecnológico, es decir, los conocimientos relacionados con el diseño, la construcción, el uso y la
organización productiva de objetos de consumo. Su amplitud y la necesidad de sintetizar
temas tan dispares nos obligan a dividir la unidad en dos partes.
En la primera estudiaremos los operadores que rigen el funcionamiento de las máquinas y su clasificación en función de ellos (transmisión, transformación...), reconoceremos los operadores en aparatos de uso cotidiano, veremos los principales tipos de motores térmicos y eléctricos, y acabaremos con las principales etapas de la creación de un
proyecto técnico.
En la segunda introducimos unas nociones sobre el proceso de producción, los tipos y
la organización de empresas, y el control de la calidad del producto.
1.2
Conocimientos previos
Para el estudio de operadores y máquinas conviene revisar:
Las principales magnitudes y sus unidades en el Sistema Internacional (módulo 1, unidad 5).
Las formas de energía (módulo 2, unidades 1 y 2; módulo 4, unidad 5).
El concepto de fuerza (módulo 4, unidad 1).
1.3
Objetivos didácticos
Diferenciar los conceptos de máquinas o mecanismos, operadores y herramientas.
Clasificar los mecanismos en función de la actividad que realizan (transmisión, transformación y variación de la velocidad) y de su complejidad (simples y complejos).
Calcular la relación de transmisión en mecanismos de reducción y de ampliación de la
velocidad.
Reconocer las máquinas simples en aparatos de uso cotidiano.
Elaborar maquetas en que se utilicen máquinas simples y mecanismos de transmisión y
de transformación de movimientos.
Describir el funcionamiento de motores eléctricos y de motores térmicos.
Describir en qué consiste un proyecto técnico y sus fases.
Conocer modos de organización del trabajo en la empresa.
Diferenciar los principales tipos de empresas.
Concepto de producción en serie.
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Reconocer la necesidad del control de calidad en la fabricación de productos industriales.
Valorar la importancia de la normalización en la fabricación de productos industriales.
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2. Secuencia de contenidos y actividades
2.1
Tipos de mecanismos
Conceptos básicos
Las máquinas o mecanismos son dispositivos, o conjuntos de piezas, que transforman una
fuerza aplicada (inicial) en otra resultante (final) y, al mismo tiempo, consiguen algunos
de los siguientes efectos: variar la intensidad de las fuerzas transmitidas; modificar su dirección o transformar un tipo de energía en otro tipo.
Según su complejidad de funcionamiento podemos distinguir entre máquinas simples y
compuestas.
Máquinas simples. Las que realizan su función en un solo paso. Constan de una o de
pocas piezas.
Las máquinas simples pueden clasificarse en función del principal operador en que se
basa su funcionamiento. Un operador es cualquier objeto (o conjunto de objetos) capaz
de realizar una función tecnológica dentro de un conjunto. Así, por ejemplo, para realizar la función tecnológica de producir calor podemos utilizar operadores como una resistencia eléctrica, un fogón de butano o una antorcha. Los operadores pueden ser mecanismos simples o compuestos.
Los operadores se clasifican según la tecnología a la que dan lugar. Tenemos, entonces
operadores mecánicos, eléctricos, hidráulicos, térmicos, electrónicos, etc.
– Operadores mecánicos. Actúan sobre los movimientos y las fuerzas, y pueden realizar numerosas funciones sobre ellas: transmitirlas, transformarlas, variar su velocidad, dirigirlas, absorber energía, etc. De los operadores mecánicos estudiaremos los
mecanismos de transmisión lineal, los mecanismos de transformación y los mecanismos de variación de la velocidad de los movimientos.
–
Mecanismos de transmisión. Transmiten movimientos y fuerzas producidos por
un elemento motriz (o motor) a otro punto, venciendo una resistencia. Entre ellos
podemos diferenciar:
Los que transmiten movimiento y fuerza de modo lineal: la palanca, el plano
inclinado, la cuña y el tornillo, como ejemplos de máquinas simples, y la polea
y el polipasto como ejemplo de máquinas complejas.
Los que transmiten el movimiento y la fuerza de forma circular, como los sis-
temas de poleas con correa, los sistemas de engranajes y el tornillo sin fin.
–
Mecanismos de transformación: transforman entre sí movimientos rectilíneos y
circulares. Son ejemplos de estos mecanismos la polea-manivela, el piñóncremallera, el tornillo-tuerca, etc.
Máquinas compuestas. Las que realizan su función en varios pasos encadenados. Son
mucho más complejas.
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Actividad resuelta
Utilizando un ejemplo práctico indique la relación entre máquinas y operadores.
Solución
La palanca es una máquina o mecanismo simple ya que, en un solo paso, transmite y modifica la intensidad
de una fuerza utilizada para vencer una resistencia. Por otra parte, es un operador mecánico utilizado, por
ejemplo, en la función tecnológica de levantar pesos.
Actividades propuestas
S1.
Relacione cada función tecnológica con el operador u operadores responsables:
Función tecnológica
Operadores
Levantar un peso
Unir dos trozos de madera
Permitir o no el paso de corriente eléctrica
S2.
interruptor
clavo
plano inclinado
conmutador
tornillo
polea
Relacione cada operador con el tipo de función tecnológica:
Tipo de función tecnológica
Operadores
Mecánico
enchufe
diodo
Eléctrico
turbina
palanca
Hidráulico
circuito impreso
fusible
cerilla
grifo
bomba de agua
cuña
Térmico
Electrónico
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2.1.1 Mecanismos simples de transmisión
Palanca
La palanca es una barra rígida que puede girar alrededor de un punto de apoyo o fulcro,
cuando se le aplica una fuerza para vencer una resistencia. La palanca puede utilizarse para:
Modificar la intensidad de una fuerza. En este caso podemos vencer grandes resistencias aplicando pequeñas potencias.
Modificar la amplitud y el sentido de un movimiento. De este modo podemos conseguir
grandes desplazamientos de la resistencia con pequeños desplazamientos de la potencia.
Condición de equilibrio
La condición para que una palanca se mantenga en equilibrio es que la suma de los momentos de la fuerza motora y de la resistencia sea nula. O sea:
F . a = R . b donde a y b son las distancias al fulcro, F la fuerza motora y R la resistencia.
Recuerde que en el Sistema Internacional de Unidades (SI) la magnitud utilizada para la
longitud es el metro (m), para el tiempo el segundo (s) y para la masa el kilogramo (kg).
En el SI la unidad de fuerza es el newton (N), nombrada así en reconocimiento la Isaac
Newton por sus aportaciones a la mecánica clásica. El newton es la fuerza necesaria para
proporcionar una aceleración de 1 m/s2 la un objeto de masa 1 kg. Su unidad es kg. m / s2.
Como el peso es la fuerza que ejerce la gravedad en la superficie de la Tierra, el newton
es también una unidad de peso. Una masa de un kilogramo tiene un peso de unos 9,81 N.
En ocasiones se utiliza el kg como unidad de fuerza, pero es recomendable utilizar el newton.
Tipos de palancas
Las palancas pueden ser de 1ª, 2ª y 3ª clase. Se clasifican según la situación del punto de
apoyo, de la fuerza motora o potencia, y de la resistencia.
Palancas de primera clase
En ellas el punto de apoyo está entre la resistencia y la fuerza motora. Cuando el punto de apoyo está en la mitad, la longitud
entre el punto medio y F (fuerza motriz) es igual a la longitud entre el punto medio y R (resistencia), por lo que, para que se
mantenga en equilibrio las fuerzas, deben de ser iguales.
Cuando el punto de apoyo está descentrado (como en la figura siguiente), se da el caso en que se necesita una fuerza menor
para poder equilibrar la balanza, con esto la ventaja mecánica es el ahorro de fuerza (contrapeso).
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Un ejemplo de palanca de primera
clase se puede ver en la cabeza, donde su peso es contrarrestado por la
acción de la musculatura de la nuca,
tomando la columna vertebral como
punto de apoyo.
Palancas de segunda clase
En este tipo de palancas el punto de apoyo está en un extremo de ella, la fuerza motora (F) en el otro extremo y la resistencia
(R) en algún punto intermedio.
El brazo de resistencia siempre es menor que el de potencia, por lo que el esfuerzo siempre será menor que la carga.
Un ejemplo lo tenemos cuando caminamos, ya que nuestro pie se apoya
en los dedos al caminar. La fuerza
motora la hace el músculo del gemelo
y la resistencia es el peso del cuerpo.
Palancas de tercera clase
En este tipo de palancas la fuerza motora (F) se encuentra localizada entre el fulcro y la resistencia (R). El brazo de resistencia siempre es mayor que el de potencia, por lo que el esfuerzo siempre será mayor que la carga.
Un ejemplo lo tenemos cuando levantamos un objeto con el antebrazo. La
fuerza motora la hace el músculo del
brazo que está entre el codo y el objeto que levantamos.
Plano inclinado
Una pendiente o plano inclinado es la línea que une los puntos a diferentes alturas, formando un ángulo con la horizontal.
Plano inclinado
La fuerza necesaria para levantar un objeto a lo largo de un plano inclinado es menor que el peso del objeto, sin embargo deberá ser movido a lo largo de una distancia mayor para lograr la misma elevación.
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Si consideramos despreciable el rozamiento, el movimiento
en un plano inclinado viene dado por:
fuerza motriz x longitud = peso x altura
Cuña
Cuña
La cuña actúa como una doble pendiente en la que, en lugar de mover el objeto por el plano inclinado, la fuerza a atravesar
dicho objeto. La fuerza motriz (F) empuja la cuña, convirtiendo esta fuerza en una mayor al empujar por ambas pendientes
(lados) abriendo el cuerpo. La resistencia (R) la ofrece el objeto que se abre.
Un hacha funciona por este principio, que puede enunciarse así:
fuerza motriz x lado de la cuña = resistencia del objeto al avance
x desplazamiento de la cuña
Tornillo
Tornillo
El tornillo puede considerarse otra variante del plano inclinado donde la pendiente se enrosca en torno a un cilindro central.
Cuando un tornillo penetra en un objeto, tiene que girar muchas veces para avanzar un poco, pero penetra con más fuerza
que la que se utilizó para girarlo. Así, la fuerza motriz (F) se aplica en su cabeza para que gire, y es la resistencia (R) lo que
se vence con la punta del tornillo.
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La ley del tornillo se enuncia como sigue:
fuerza motriz x radio de la cabeza del tornillo = resistencia x paso de rosca x
Actividad resuelta
Dada una palanca de 4 m de largo en la que hay una carga de 20 kg a 2,7 m del eje,
¿cuál es el valor de la fuerza motora si esta se encuentra a 1,3 m del eje? Se considera
el peso de la barra despreciable. [Datos: b = 2,7 m / R = 200 N / a = 1,3 m / F = ]
20 kg . 9,81 = 196,2 N
Solución
Actividades propuestas
S3.
Una carreta de masa despreciable mide 1 m de largo y está cargando unos libros cuya masa es de 20 kg. ¿Cuál es la distancia que hay entre el punto de
apoyo y la carga, si la fuerza aplicada sobre el estudiante es de 100 N?
S4.
Clasifique los siguientes objetos en palancas de primera, de segunda y de tercera clase. Sitúe en cada uno F, R y el fulcro.
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S5.
Se desea subir un objeto de 3000 N de peso hasta una altura de 1 metro sobre
el suelo. Diseñe un plano inclinado de manera que no se tenga que aplicar para
moverlo una fuerza superior a 500N.
S6.
Dos niños se sientan en un balancín. Uno pesa tres veces más que el otro.
¿Dónde se debe colocar el que pesa menos para que ambos puedan balancearse?
S7.
Un cortaúñas es una ingeniosa herramienta que resulta de combinar dos tipos
de palancas. Identifique su clase, márquelas en el dibujo y sitúe en cada palanca
F, R y el fulcro.
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2.1.2 Mecanismos complejos de transmisión
Poleas
Polea fija
Es una rueda hendida que gira alrededor de un eje. Este está sujeto a una superficie fija. Por la hendidura de la polea se pasa
una cuerda o similar que permite vencer, de forma más cómoda, una resistencia (R) o peso, aplicando una fuerza motriz (F).
La polea fija se comporta como una palanca de primer género, y se utiliza para elevar y para bajar cargas con facilidad. Se
utiliza en pozos, aparatos de musculación ...
La condición de equilibrio de una polea fija es:
F=R
Polea móvil
Es un conjunto de dos poleas, una fija y otra que puede desplazarse linealmente. La segunda polea se comporta como una
palanca de segundo género. La fuerza motriz (F) realizada para vencer la resistencia (R) o peso de un objeto se reduce a la
mitad con respecto a la polea fija. Este principio es acumulativo, de modo que, al combinar varias poleas móviles, la fuerza
que es necesario aplicar para vencer una resistencia continúa disminuyendo proporcionalmente al número de poleas móviles
del sistema.
La condición de equilibrio de una polea móvil es:
F=R/2
Polipasto
Es un tipo especial de combinación de poleas fijas y móviles. Consta de
un número par de poleas y, de ellas, la mitad son fijas, mientras que la
otra mitad son móviles. Las poleas móviles y los polipastos se utilizan en
montacargas, ascensores , etc.
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La condición de equilibrio de un polipasto es:
F = R / 2n
Actividad resuelta
¿Qué fuerza tendremos que aplicar en una polea fija para levantar una carga de 200 N?
Solución
La condición de equilibrio de una polea fija es F = R, es decir, las poleas simples fijas no producen ninguna
ventaja mecánica pero ayudan con el manejo de las resistencias. La fuerza necesaria será de 200 N.
Actividades propuestas
S8.
¿Qué peso se puede elevar con una polea móvil al ejercer una fuerza de 1000
N?
S9.
Observe el dibujo de un polipasto:
¿Qué fuerza hay que aplicar como mínimo para elevar el objeto?
Al aplicar una fuerza de 30 N, ¿qué resistencia podremos vencer?
Si el polipasto constara de dos poleas, ¿cómo se modificarían los cálcu-
los anteriores?
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2.1.3 Mecanismos de transformación
Los mecanismos de transformación convierten un movimiento circular en un movimiento
rectilíneo, y viceversa. Estudiaremos los ejemplos del piñón-cremallera y la poleamanivela.
Sistema piñón cremallera
Consiste en una rueda dentada con dientes rectos, llamada piñón, engarzada la una cremallera o barra dentada. Cuando la
rueda dentada gira, la cremallera se desplaza con movimiento rectilíneo. Es un mecanismo reversible, de modo que también
permite transformar el movimiento rectilíneo de la cremallera en un movimiento circular del piñón. Se utiliza en las direcciones
de los automóviles, en sacacorchos...
Sistema polea-manivela (torno)
Consiste en una barra doblada (manivela) unida a un tambor tipo polea, que hace girar alrededor de su eje. La fuerza motriz
necesaria para que el eje gire es menor que la que habría que aplicarle si la barra fuese recta. Se utiliza ampliamente para el
levantamiento de cargas.
La condición de equilibrio de una polea manivela es:
Fxb=Rxr
Donde F es la fuerza motriz; R, la resistencia; b, la longitud del brazo doblado de la manivela, y r, el radio del torno.
Actividad resuelta
Indique otros mecanismos de transformación del movimiento.
La leva, que transforma un movimiento circular en un movimiento alternativo no circular. Se utiliza en la
apertura y en el cierre de válvulas, en circuitos, y en otros mecanismos de automóviles, lavadoras, etc.
Solución
Tornillo-tuerca, que transforma un movimiento circular en un movimiento lineal. Cuando el tornillo gira y la
tuerca permanece fija el tornillo avanza, y cuando es la tuerca la que gira sobre un tornillo fijo, avanza.
Es muy utilizado en mecanismos sencillos como el gato mecánico o el grifo de rosca.
Actividad propuesta
S10.
En un torno compuesto por un tambor de radio 10 cm y una manivela de b = 1 m,
¿qué fuerza debemos aplicar para mover una carga de 100 kg?
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2.1.4 Mecanismos de variación de la velocidad. Cálculo de la relación
de transmisión
Además de transmitir fuerzas y movimientos, los mecanismos permiten variar la velocidad
de esos movimientos.
Si dos poleas con correa (o bien dos ruedas de fricción, donde las ruedas contactan directamente) son del mismo diámetro, girarán a la misma velocidad. Pero al combinar poleas de distinto diámetro, podemos modificar su velocidad de giro, y la fuerza que es necesario aplicar para que giren. El efecto depende de la relación de transmisión.
Relación de transmisión
Relación de transmisión
Es el cociente entre el diámetro de la polea conducida
(PC) y el diámetro de la polea motriz (PM) , pero, como el
diámetro de las poleas influye en el número de vueltas
que dan, podemos definir la relación de transmisión de
este modo:
Relación de transmisión (i) es el cociente entre el número
de vueltas que da la polea motriz (nM) y el número de
vueltas que da la polea conducida (nC).
i = nM / nC
Según el valor de la relación de transmisión, los sistemas de poleas se clasifican en:
Sistema multiplicador de la velocidad. Cuando la polea conducida es de menor diámetro y gira a más velocidad, la fuerza que se obtiene en ella (R) es menor que la que se
ejerce sobre la polea motriz (F) y, entonces, la relación de transmisión es menor que la
unidad.
Sistema reductor de la velocidad. Cuando la polea conducida es de mayor diámetro y
gira a menos velocidad, la fuerza que se obtiene en ella (R) es mayor que la que se ejerce sobre la polea motriz (F) y, entonces, la relación de transmisión es mayor que la unidad.
En el caso de un sistema de engranajes, la relación de transmisión y, por lo tanto, las velocidades, están determinadas por el número de dientes de las ruedas dentadas. El sistema
será multiplicador cuando nM > nC y, por tanto, el engranaje conducido gira a más velocidad, y será reductor cuando nC > nM y, por consiguiente, el engranaje conducido gira a
menos velocidad.
Actividad resuelta
Imagine que está pedaleando en una bicicleta de montaña:
¿Qué efecto tendrá el cambio, en el plato de-
lantero, a uno de mayor diámetro?
Aumentará la velocidad pues nM > nC
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¿Cuál será el efecto, en el plato trasero, al
Aumentará la velocidad pues nM > nC
cambiarlo por uno más pequeño?
En caso de subir por una pendiente pronuncia-
da, ¿qué combinación de platos es la más adecuada? Justifique la respuesta.
Se buscará un sistema reductor de la velocidad que obtiene una
mayor fuerza en la resistencia. La combinación más adecuada se
alcanzará cuando el tamaño de los platos delantero y trasero sea
similar, por lo que el plato delantero debe ser el de menor tamaño y
el plato trasero, el de mayor tamaño.
Actividades propuestas
S11.
Calcule la relación de transmisión de un sistema de poleas con correa sabiendo
que la rueda motriz tiene 150 mm de diámetro y la rueda conducida 200 mm.
¿Se trata de un sistema multiplicador o reductor?
S12.
La rueda motriz de un sistema de engranajes tiene 36 dientes y gira a 200 rpm
(revoluciones por minuto), mientras que la rueda conducida tiene 144 dientes.
Calcule la relación de transmisión del sistema y la velocidad de giro de la rueda
conducida. ¿Se trata de un sistema multiplicador o reductor?
S13.
Clasifique los siguiente operadores mecánicos según su tipo (de transmisión, de
transformación y de variación de la velocidad): engranaje, polea fija, tornillo, palanca, piñón-cremallera y poleas con correa.
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2.2
Las máquinas simples en aparatos de uso cotidiano
Construimos aparatos con la finalidad de satisfacer nuestras necesidades vitales y mejorar
nuestra calidad de vida. La mayoría de estos aparatos de uso cotidiano (incluso los que
pueden parecer más complejos) tienen o producen algún tipo de movimiento que, a su vez,
persigue alguna finalidad. Así, por ejemplo, con la finalidad de trasladar personas y materiales de un modo más cómodo y rápido, se inventó la bicicleta, un tipo de aparato basado
en el movimiento relativo de una serie de ruedas dentadas (piñones) movidas por un pedal
(manivela) y conectadas con las ruedas mediante una cadena que transmite el movimiento.
Piñones, manivelas, cadenas y ruedas son, entre otros, mecanismos que mejoran la calidad de vida humana, al ahorrar trabajo y tiempo y aumentar, entonces, su rendimiento.
Son la base de nuestra civilización.
Actividades propuestas
S14.
Identifique los operadores mecánicos que aparecen en los siguientes aparatos.
Balanza
Ferrocarril de cremallera
Polea fija
Tijeras
Carreta de dos ruedas
Clavijero de la guitarra
Cuchara
Hacha
Remos de una barca
Toldo de manivela
Tornillo
Pinzas
S15.
Elija uno de los anteriores aparatos y explique su funcionamiento según el mecanismo o los mecanismos responsables.
S16.
Analice estos aparatos simples y responda: ¿Qué fin se persigue con su invención? ¿Cuáles son el mecanismo o los mecanismos simples en que se basa su
funcionamiento?
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Reloj
2.3
Lavadora
Caña de pescar
Diseño de maquetas de máquinas y mecanismos
de transmisión y transformación de movimientos
Una maqueta es la reproducción física a escala, en tres dimensiones y, por lo general, a
tamaño reducido, de algo real o ficticio.
El diseño de maquetas para su posterior construcción exige definir varios parámetros:
objeto para construir y su finalidad; materiales de construcción y herramientas utilizadas;
diseño de la maqueta y, finalmente, construcción.
Definición del objeto. Es necesario inicialmente definir el tipo de objeto que vamos a
construir y con qué finalidad. En esta unidad se construirían mecanismos simples, como poleas o engranajes, que pudiesen funcionar y que sirviesen de complemento al desarrollo teórico de la unidad.
Materiales y herramientas.
– Para el diseño del objeto se necesita, dependiendo del grado de precisión que se busque: papel cuadriculado o milimetrado, material de dibujo (compás, lápiz, etc.) e instrumentos de medida (regla, transportador, etc.) o de precisión (calibre, micrómetro,
etc.).
– Para la construcción se utilizan materiales y herramientas de fácil adquisición y fácil
manejo, por ejemplo, cartulina, cartón o contrachapado como materiales, y clavos,
cola o sierra de marquetería como herramientas.
Diseño: antes de empezar a construir se debe especificar claramente cómo va a ser el
objeto producido. Esto implica realizar un dibujo técnico normalizado del objeto. Normalizado significa esto:
– El dibujo se hará mediante alguno de los sistemas de representación: sistema diédrico, basado en proyecciones perpendiculares a los planos de un diedro ortogonal;
perspectiva caballera, en la que se mantiene un plano de proyección del diédrico y se
gira el eje perpendicular a él para obtener las profundidades; perspectiva isométrica,
en la que los ejes se proyectan de tal modo que formen entre sí el mismo ángulo
(120º) y se modifican todas las líneas de acuerdo con esto.
– Se utilizará un conjunto de normas y de signos estandarizados para dibujar y poner
las medidas del objeto (cotas).
– Se especificará la escala utilizada. Escala es la proporción establecida entre el tamaño real del objeto y el tamaño dibujado. Depende de las medidas del objeto representado y del papel, y del grado de detalle que deba tener el dibujo.
Construcción: se procurará respetar al máximo el diseño de la maqueta, cuidando la
precisión y el acabado de las piezas. Se debe trabajar en un ambiente adecuado y tomando las precauciones debidas en el uso de herramientas (tomas de corriente, herramientas cortantes, etc.). Se tendrá en cuenta si, por el uso, las piezas deben ser repuestas por otras.
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Actividad práctica
Construir engranajes
Se pueden encontrar instrucciones de construcción de mecanismos simples en libros de texto de Tecnología de 2º de ESO y
en Internet. A modo de ejemplo se propone lo siguiente:
Materiales: aglomerado, compás, transportador, lápiz, sierra y lima.
En el aglomerado, dibuje la rueda dentada usando el compás. Para eso se dibujan dos circunferencias concéntricas de
donde se obtiene la longitud de los dientes. Con el transportador medimos grados de circunferencia y obtenemos la anchura de los dientes.
Cortamos según el dibujo obtenido con una sierra de marquetería.
Limamos los dientes para que queden uniformes.
Haciendo varios engranajes de distintos diámetros podemos observar el funcionamiento de este mecanismo simple.
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2.4
Motores térmicos y eléctricos
2.4.1 Motores térmicos
Los motores térmicos son máquinas que convierten la energía térmica, proporcionada por
un combustible (gasolina, carbón, gas, etc.), en energía mecánica.
Tipos de motores térmicos
Según el modo en que se lleve a cabo la combustión, los motores térmicos se clasifican en:
Motores de combustión externa. El combustible se quema en una caldera. El calor
producido se transmite a un fluido intermedio (generalmente vapor de agua) que actúa
sobre un mecanismo, de tal manera que convierte la energía térmica en energía mecánica produciendo un trabajo. La máquina de vapor y la turbina de vapor son ejemplos de
motores de combustión externa.
Motores de combustión interna. El combustible se quema en una cámara. Los gases
generados actúan sobre un mecanismo más eficiente que en el caso anterior, convirtiéndose así la energía térmica en mecánica. El motor de explosión, el motor diésel y el
turborreactor son ejemplos de motores de combustión interna.
La máquina de vapor
Máquina de vapor
Su invención propició desde mediados del siglo XVIII la Revolución Industrial, utilizándose como elemento motriz en la industria y en los vehículos (como es el caso de los barcos de paletas). Por eso se considera uno de los mayores logros de la tecnología.
En el interior del recipiente cerrado de
la caldera se calienta agua mediante
algún combustible. El vapor generado
se envía hacia un mecanismo o motor
formado por un cilindro hueco con un
pistón o émbolo interior perfectamente
ajustado. El vapor ejerce presión sobre el pistón y lo pone en movimiento,
originando algún tipo de energía mecánica (como la del giro de una biela
representada en la ilustración).
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Turbina de vapor
Turbina de vapor
Una aplicación de la producción de vapor es la turbina de vapor. Inventada a finales del siglo XIX para producir electricidad,
hoy se usa para mover los generadores de las centrales termoeléctricas y nucleares, o para buques y locomotoras de gran
potencia.
La entrada de vapor de agua a alta presión hace mover un
rotor, es decir, un conjunto de palas situadas a lo largo de
un eje. El diámetro de las palas aumenta hacia la salida del
vapor, de modo que este se va expandiendo y perdiendo
presión a medida que avanza.
Motor de explosión
Motor de explosión
El motor de combustión interna más conocido es el de explosión de cuatro tiempos, que funciona con una mezcla de gasolina
vaporizada y aire. Usado en vehículos ligeros y veloces, tiene mejor relación entre tamaño y potencia que los motores de vapor.
Su funcionamiento se da en cuatro etapas:
1º tiempo: la válvula de admisión se abre y la mezcla
entra en el motor. Con la presión, el pistón desciende.
2º tiempo: el pistón asciende empujado por la biela y
comprime al máximo la mezcla.
3º tiempo: la mezcla explota por el encendido de una
bujía y empuja el pistón hacia abajo. Este le transmite el movimiento a la biela.
4º tiempo: el pistón asciende de nuevo empujado por
la biela. Se abre la válvula de escape y los gases de
la combustión salen al exterior.
Motor diésel
Motor diésel
Variante del motor de explosión adecuada, por tamaño y robustez, para vehículos pesados (locomotoras diésel). El funcionamiento es similar al motor de explosión, pero el encendido de los gases no se genera por la chispa de la bujía, sino por compresión.
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El aire que entra por la válvula de admisión es comprimido
al subir el pistón, aumentando su temperatura. Entonces se
inyecta el combustible, que, en contacto con el aire, se inflama directamente.
Como en el caso de los motores de explosión, hay motores
diésel de cuatro y de dos tiempos. El combustible utilizado
es el gasóleo.
Turborreactor
Turborreactor
Usado fundamentalmente en aviones, está basado en el principio de acción y reacción. La acción se consigue proyectando,
fuera del motor y a gran velocidad, los gases de la combustión. Esto provoca la reacción, el movimiento del avión en sentido
contrario.
El aire entra en el motor impulsado por una hélice que lo dirige hacia un compresor. Este es un
conjunto de paletas cuyo diámetro disminuye al
avanzar el aire de forma que se comprime. El
aire comprimido pasa a una cámara de combustión donde se mezcla con el combustible (generalmente queroseno) y se produce la combustión.
La salida de los gases provoca, por un lado, el
movimiento del avión por reacción y, por otro,
acciona las turbinas que mueven el compresor, y
producen electricidad para el uso del aparato.
Actividad resuelta
¿Cuántas vueltas se consiguen en cada ciclo completo de un motor de explosión de cuatro tiempos? ¿Y en un motor de dos tiempos?
Solución
En un motor de cuatro tiempos dos vueltas y en un motor de dos tiempos, una vuelta.
Actividades propuestas
S17.
¿Qué tipo de mecanismo es la dínamo de una bicicleta? ¿Cómo es la conversión
de energía producida?
S18.
¿Qué función tiene cada uno de los siguiente elementos: cámara de combustión,
condensador térmico, bujía, bobina, pistón y rotor?
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2.4.2 Motores eléctricos
Son máquinas que convierten la energía eléctrica en energía mecánica, o viceversa.
Tipos de motores eléctricos
Según el tipo de corriente eléctrica generada o usada, estos motores se clasifican en:
Motores de corriente continua. Son de pequeña potencia. Funcionan con una corriente continua de 6 a 12 V de tensión. En reproductores portátiles, juguetes ...
Motores de corriente alterna. Son de gran potencia. Funcionan con corriente alterna
de 380 V de tensión. Se usan en la industria, medios de transporte ...
Motores universales. De mediana potencia. Pueden funcionar indistintamente con corriente continua o con alterna. En herramientas portátiles, electrodomésticos ...
Componentes de un motor eléctrico
El funcionamiento de un motor de corriente continua se basa en las fuerzas de atracción y de repulsión entre un imán (armadura) y un circuito colocado en su interior (bobina).
La bobina está en un rotor conectada mediante
contactos de material conductor, llamados delgas, a una fuente de electricidad (como una pila).
El conjunto de delgas forman el colector. La
conexión delgas-pila se realiza mediante unas
piezas llamadas escobillas.
Las escobillas transmiten corriente al colector y
este, simultáneamente, a la bobina. El campo
magnético de la bobina gira, atraído por el
opuesto de la armadura. Esto provoca el giro del
rotor y la generación de energía mecánica.
Cuantas más bobinas tenga un motor eléctrico,
mayor potencia desarrollará.
Generador eléctrico
Un generador eléctrico es un mecanismo que transforma la energía química (como en las
pilas y en las baterías) o la energía mecánica (como en las dínamos y alternadores) en
energía eléctrica.
Actividades propuestas
S19.
¿A qué tipo de motor corresponde cada conjunto de elementos:
Pistón, biela, bujía.
Compresor, cámara de combustión, turbina.
Armadura, bobina, rotor.
Caldera, pistón, condensador.
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2.5
Desarrollo de proyectos técnicos
El proceso de creación de un proyecto técnico, desde su concepción hasta la construcción
definitiva del objeto para el que se desarrolla el proyecto, es una tarea compleja que requiere seguir un determinado método para llevarla a cabo.
Método de proyectos
El método de proyectos es un conjunto de acciones, organizadas en etapas, encaminadas a
la búsqueda de una solución al problema técnico que se presenta. Las etapas del método
son: presentación del problema; búsqueda de información; diseño y elección; planificación, construcción, evaluación y divulgación.
Presentación del problema. Se debe identificar el problema y analizarlo para saber si
puede tener solución. También se deben especificar las condiciones iniciales que debe
reunir el proyecto técnico para cumplir la solución.
Búsqueda de información. Utilizar fuentes de información (orales, escritas, etc.) que
ayuden en el proceso creativo.
Diseño y elección. Para llegar a una solución hay que desarrollar el mayor número posible de ideas y seleccionar la más adecuada. La idea seleccionada debe representarse
gráficamente mediante dibujos e instrucciones escritas normalizadas que faciliten su
comprensión.
Planificación. Antes de comenzar la ejecución del proyecto es necesario confeccionar
una hoja de construcción que, junto con la representación gráfica, sirva de guía para la
construcción del objeto. La hoja de construcción debe recoger los materiales, las
herramientas y los útiles necesarios, y las operaciones que sea necesario desarrollar.
Construcción. Es el procedimiento que permite llevar a la realidad la idea seleccionada. Requiere el conocimiento de los materiales, las herramientas y los útiles utilizados,
así como de las técnicas de trabajo y de los riesgos y las precauciones que lleva consigo
el procedimiento.
Evaluación. El objeto construido debe pasar pruebas de calidad en que se compruebe si
cumple el cometido para el que se diseñó. Para la evaluación es necesario confeccionar
una hoja de evaluación que recoja el grado de cumplimiento de las especificaciones iniciales, las posibles modificaciones de diseño, el funcionamiento, la idoneidad de los
materiales utilizados y una valoración del propio trabajo.
Divulgación y comercialización. Se realiza mediante informes técnicos que comprenden los documentos elaborados a lo largo del método del proyecto (especificaciones
iniciales, fuentes utilizadas, ideas analizadas, representaciones gráficas, hojas de construcción y evaluación, etc.).
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Actividades propuestas
S20.
Elabore un informe que recoja las etapas del método de proyectos para un objeto simple, como la escoba, el bolígrafo o la silla.
S21.
Relacione mediante flechas las etapas del método de proyectos con la función a
que correspondería en una empresa (consulte el epígrafe Empresa y mercado,
en el punto 2.6.2) explicando la relación:
Presentación del problema
Dirección de la empresa
Diseño y elección
Producción
Planificación
Construcción
Comercialización
Evaluación
Logística
Divulgación y comercialización
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2.6
Modos de organización del trabajo en la empresa.
Producción en serie
2.6.1 Las empresas
Una empresa es una entidad conformada por personas (con sus aspiraciones y realizaciones) y por factores de producción, como los bienes materiales y las capacidades técnicas y
financieras. Todo eso le permite dedicarse a la producción, a la transformación y/o a la
prestación de servicios para satisfacer las necesidades o los deseos de la sociedad.
Tipos de empresas
Según su tamaño
Según la propiedad del capital
Pequeñas y medianas empresas (PEME): hay un propie-
tario o encargado responsable de la toma de decisiones
y una serie de trabajadores y trabajadoras (hasta 250) a
su cargo.
Grandes empresas: hay varios departamentos o seccio-
nes con sus correspondientes encargados y personal, lo
que suma miles de trabajadores. Los departamentos están coordinados entre sí y responden normalmente ante
un consejo de administración. A este grupo pertenecen
las multinacionales.
Empresas públicas: del Estado o de un organismo
público.
Empresas privadas: de una o más personas.
Empresas mixtas: con participación pública y privada.
Según el sector de la actividad desarrollada
Sector primario: cuando obtienen productos primarios
animales, vegetales o minerales, directamente de la naturaleza.
Sector secundario: cuando obtienen productos elabora-
dos mediante la transformación de productos primarios
(o materias primas).
Sector terciario, cuando trasladan los productos elabora-
dos y los ponen a disposición de los consumidores, o
bien cuando les prestan a estos otros tipos de servicios.
Según su régimen jurídico
Empresas individuales: propiedad de una sola persona.
Sociedades: propiedad de un conjunto de personas que
participan con su trabajo y/o capital.
– Anónimas: los socios accionistas participan según el
número de acciones que poseen, que se pueden
comprar o vender libremente.
– Limitadas: los socios participan según el número de
participaciones que poseen, que solo se pueden
comprar o vender entre ellos.
– Cooperativas.
Actividad resuelta
¿Qué son las cooperativas? Indique algún ejemplo de cooperativa y clasifíquela por su
régimen jurídico, tipo de actividad realizada y tamaño de la empresa
Solución
Una cooperativa es una sociedad formada por trabajadores o consumidores para producir, comprar o vender
productos en común, liberándose de la carga que suponen los beneficios de los capitalistas e intermediarios,
repartiendo las ganancias que pudiera haber entre sus socios: Agrupación de Transportes del Puerto de Vigo;
Sociedad Cooperativa; Sector Terciario (transporte de mercancías por carretera); PEME.
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Actividades propuestas
S22.
Clasifique las siguiente empresas gallegas según los criterios de tamaño de la
empresa, propiedad del capital y actividad desarrollada:
Empresa
Tamaño
Propiedad
Actividad
Aluminios Cortizo (Grupo Cortizo).
Cooperativa Forraxeira de Negreira (FEIREACO).
Un taxi.
Sociedad Galega de Medio Ambiente (SOGAMA).
Una tienda de comestibles.
Caixa Galicia.
Compañía de Radio Televisión de Galicia.
S23.
¿Cuál es la diferencia entre una acción y una participación empresarial?
S24.
Indique a que régimen jurídico pertenecen las siguientes empresas. ¿Qué caracteriza cada régimen?
Hormigones Valle Miñor, SA.
Adega Cooperativa Condes de Albarei.
Gadiex, SL.
Pescanova, SA.
Peluquería Piluca.
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2.6.2 La producción de bienes
El proceso de producción de objetos y, en general, de bienes de consumo, en síntesis, parte
de las materias primas, utiliza diferentes medios de transformación, se lleva a cabo por
medio de la actividad humana y conduce a la obtención de un producto final.
Tipos de producción
Artesanía: abarca técnicas sencillas de elaboración, manuales o con herramienta simple, a partir de materiales naturales o de fácil obtención. La hacen en pequeños talleres
uno o unos pocos operarios, que realizan todas las operaciones de la producción. Se
elaboran pocas unidades y cada pieza es única.
Industria: abarca técnicas muy complejas, aplicadas a cualquier material (natural, artificial o manufacturado) y realizadas mediante máquinas-herramienta, con el consiguiente aumento de la producción. Se lleva a cabo en fábricas y todos los objetos son
iguales. En la actualidad la producción industrial se realiza mediante la producción en
serie de productos.
Producción en serie
Es el sistema de producción de bienes en grandes cantidades, usando diseños estándar y
cadenas de montaje en las que cada trabajador o grupo se ocupa de un aspecto o de una tarea determinada del proceso de producción. Se busca construir un número de objetos suficiente para abaratar el precio de coste y poder ofrecerlos al mercado dentro de márgenes
competitivos.
En la cadena de montaje el producto es fabricado paso la paso, a medida que va avanzando constantemente entre los obreros y las máquinas-herramienta.
Empresa y mercado
A grandes trazos, en el funcionamiento de una empresa hay que distinguir:
Dirección. Se incluyen las funciones relacionadas con los objetivos de la empresa y el
modo de alcanzarlos mediante la toma de decisiones.
Producción. Conjunto de actividades relacionadas con el proceso de producción de
bienes.
Comercialización. Incluye la distribución de los productos, publicidad, servicio posventa ...
Logística. Se encarga de la coordinación y del apoyo al resto de las funciones, desde
los estudios de mercado y el desarrollo de nuevos productos, hasta tareas de organización de recursos humanos y materiales.
Actividad propuesta
S25.
Observe los objetos presentes en su aula. Analícelos y señale si se produjeron
de modo artesanal o industrial.
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2.6.3 Sistemas de control de calidad en la fabricación de productos
industriales
La calidad de un producto viene determinada por las características de este que el usuario
pueda reconocer como idóneas para su uso.
Sistemas de control de calidad
Un sistema de control de calidad es un conjunto de procedimientos (evaluaciones, inspecciones, auditorías y revisiones) que aseguren que se cumplan las responsabilidades asignadas, se utilicen eficientemente los recursos y se logre el cumplimiento de los objetivos
del producto. Tiene la intención de mantener bajo control el proceso productivo eliminando las causas de los defectos en las fases del ciclo de vida de un producto. Su aplicación
supone un control de los recursos y, por lo tanto, un aumento de la productividad, una mayor calidad y la reducción de costes.
El control de calidad se realiza mediante un programa de control que incide especialmente en tres aspectos (véase el método de proyectos): la calidad de diseño, la calidad de
fabricación y la calidad de funcionamiento.
Calidad de diseño: analiza las especificaciones que definen el producto, especificaciones que deben responder a las necesidades del usuario.
Calidad de fabricación: controla los procesos de producción (materiales y herramientas,
proceso de fabricación y piezas acabadas).
Calidad de funcionamiento: por un lado mide la calidad del producto acabado (disponibilidad, fiabilidad y mantenimiento) y por otra, analiza el comportamiento del producto
en el mercado.
Actividad resuelta
Imagine que tiene que planificar el control de calidad de un proyecto que se va a realizar.
¿Qué tipo de control establecería en cada fase del proceso y con qué fin?
Fase
Control
Finalidad
Presentación del problema
– Calidad de diseño
Comprobar la necesidad de la fabricación.
Diseño y elección
– Calidad de diseño
Comprobar que las especificaciones del objeto responden
a las necesidades del usuario.
Planificación
– Calidad de fabricación
Comprobar la viabilidad del proceso productivo.
Construcción
– Calidad de fabricación
Comprobar la correcta fabricación del producto siguiendo
las especificaciones.
Comercialización
– Calidad de funcionamiento
Comprobar la calidad final del producto y su comportamiento en el mercado.
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2.7
Normalización en los productos industriales
2.7.1 Normalización y certificación
Normalización
La normalización es el conjunto de normas que adoptan algunos países para facilitar la
producción y el comercio de sus productos. Con la normalización se consigue:
Productos de mayor calidad con menores costes de fabricación.
Facilidad de difusión y de compatibilidad de productos (para su uso internacional).
Garantía sana de calidad del proceso productivo (materiales, especificaciones,...).
Las normas son documentos técnicos de aplicación voluntaria, elaborados por fabricantes,
usuarios, administraciones, asociaciones, centros de investigación, etc.
Certificación
La certificación de productos consiste en comprobar que sus características están de acuerdo con las normas. Un producto certificado supone una serie de ventajas:
Para los consumidores: ya que se fijan niveles de calidad y seguridad de los productos,
se dan a conocer prestaciones y se facilita la comparación con otros semejantes.
Para la Administración: que legisla y controla basándose en unos documentos técnicos
normalizados.
Para fabricantes: que reducen las variedades de productos, disminuyen los costes de
producción, mejoran la gestión y el diseño, eliminan barreras técnicas y facilitan la comercialización.
Dependiendo de su ámbito de aplicación, existen tres tipos de normas: las internacionales
ISO; las europeas EN y las estatales: UNE (Una Norma Española) en España, DIN en
Alemania, BS en Gran Bretaña, ANSI en Norteamérica, etc.
Normas ISO: creadas por la International Standardization Organization a través de
sus comités técnicos y refrendadas por sus miembros. Son normas internacionales acatadas por todos los países que reconocen ISO. Las normas ISO se revisan normalmente
cada cinco años.
Normas EN: creadas por el CEN (Comité Europeo de Normalización) siguiendo las directrices de la Comunidad Europea para su aplicación por los estados miembros.
Normas estatales: son transposiciones de las normas ISO o EN, o bien normas elaboradas por el organismo normalizador nacional (AENOR en España, AFNOR en Francia...) en sectores en que no existe norma de mayor rango. Tienen especial importancia
por su prestigio y aceptación las normas industriales alemanas DIN (Deutsche Industrie
Normen).
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Ejemplos de normalización
DIN 476
Define los formatos (o tamaños) de papel. Fue adoptada por la mayoría de los organismos estatales de normalización europeos.
DIN A 0 = 841 x 1189 mm
DIN A 6 = 105 x 148 mm
DIN A 1 = 594 x 841 mm
DIN A 7 = 74 x 105 mm
DIN A 2 = 420 x 594 mm
DIN A 3 = 297 x 420 mm
DIN A 8 = 52 x 74 mm
DIN A 4 = 210 x 297 mm
DIN A 9 = 37 x 52 mm
DIN A 5 = 148 x 210 mm
DIN A 10 = 26 x 37 mm
DIN 16 y DIN 17
Estas normas definen los tipos de letras.
DIN 16 es la letra inclinada normalizada. Es uniforme y con
una inclinación de 75º en relación con la línea horizontal.
DIN 17 es la letra vertical normalizada, la más utilizada para
rotular dibujo.
UNE 1 032-82 y DIN 6
Estas normas afectan a la disposición de vistas.
Se utiliza para la representación gráfica de objetos y consiste
en proyectar cada una de las caras del objeto sobre las caras
internas de un cubo de proyecciones. Obtenemos así:
Alzado: desde donde observamos.
Planta: parte inferior del alzado.
Perfil izquierdo: a la derecha del alzado.
Perfil derecho a la izquierda del alzado.
Planta inferior: en la parte superior del alzado.
Alzado posterior.
Véase Diseño de maquetas
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Actividad propuesta
S26.
Lea el siguiente texto y conteste a las preguntas:
La industria del automóvil
[Wikipedia]
En 1906, los Estados Unidos pasaron a ocupar el primero puesto en la producción mundial de automóviles. Y eso
fue gracias a que en un suburbio de Detroit, el hijo de un inmigrante irlandés, Henry Ford, de 43 años de edad, pusiera en marcha la fabricación masiva de automóviles mediante un sistema de construcción por el que se iba a
regir la producción en serie, conocido con el nombre de cadena de montaje. La adopción de la cadena de montaje
desde los orígenes y la introducción de procesos de automatización cada vez más extensos en la fabricación de
los automóviles (robots industriales de ensamblaje, soldadura, pintura, etcétera) hicieron que la industria del automóvil moderna sea una de las que mayor grado de automatización alcanzó y que muchas partes del motor se fabriquen sin apenas intervención humana.
En las últimas décadas del siglo XIX existían ya todos los elementos básicos para construir un automóvil. Faltaba
únicamente ensamblarlos para formar un conjunto armónico. A finales del siglo, K. Benz y G. Daimler llegaron casi
de modo simultáneo a obtener el mismo resultado por caminos distintos y sin tener noticia uno de los trabajos del
otro, aunque vivían a poca distancia. En 1886, Benz montó un motor de explosión de un cilindro en un triciclo.
Daimler, por su lado, instaló uno de sus motores de medio caballo en un coche de caballos, y dio a luz el primer
automóvil de la historia: un vehículo de cuatro ruedas, ligero, práctico, fiable y de fácil manejo. El motor del cuadriciclo de Daimler estaba refrigerado por agua; su potencia se transmitía a las ruedas mediante un sistema de correas y poleas (que hacían la función de cambio de marchas), un diferencial rudimentario y un juego de engranajes. La tracción era trasera. El conjunto, aunque rudimentario, funcionaba y se patentó.
Por esa misma época, Henry Ford, apasionado de la mecánica, construía su propio cuadriciclo en sus ratos libres,
terminándolo en 1896. En 1908, convertido ya en principal accionista de la Ford Motor Company, el empresario
estadounidense puso a la venta el primer Ford T, un automóvil revolucionario en muchos sentidos producido en la
planta de Ford en Detroit. En primer lugar, se trataba de un vehículo muy barato que, a diferencia de los coches
producidos hasta entonces, estaba al alcance del norteamericano medio. El éxito fue rotundo: en tan solo cinco
años, la empresa de Henry Ford logró poner a la venta 25.000 unidades anuales, a un precio de 500 dólares la unidad, lo que supuso unos beneficios de once millones de dólares. El Ford T se hizo muy popular en Estados Unidos
y contribuyó a convertir el automóvil en uno de los grandes iconos de la cultura norteamericana y de la sociedad de
consumo contemporánea.
Para abaratar los costes del automóvil, Ford tuvo que modificar radicalmente los procesos de producción industrial.
Diseñó una estrategia de producción concebida a partir de la normalización de las piezas que componen el automóvil, las cuales eran fabricadas en serie, para ser ensambladas de forma ordenada en una cadena de montaje.
Su primera cadena completa de montaje de automóviles se basaba en tres principios: la racionalización de las operaciones necesarias para el montaje, el empleo de bandas de transporte y procesos que facilitasen el desplazamiento de los componentes y la utilización de cadenas de montaje que permitiesen trasladar los automóviles en
fabricación hasta la posición que ocupan los operarios, y no al revés. Esta nueva forma de trabajar permitió reducir
sustancialmente los tiempos necesarios para la fabricación de un automóvil y reducir consecuentemente el precio
por unidad.
En un intento de reducir más los gastos de producción, Ford intentó controlar todas las fases de construcción y
venta de automóviles: compró bosques, minas de carbón, altos hornos, fábricas de cristal y concesionarios. De
igual modo, fue consciente de la importancia de la exportación y de la necesidad de encontrar nuevos mercados.
Todo eso le permitió consolidar un poderoso imperio industrial y lo convirtió en uno de los empresarios más innovadores del siglo XX.
Ford, Benz y Daimler fueron los padres del automóvil y creadores de grandes
empresas automovilísticas. ¿Cuál fue la aportación de cada uno a este invento?
¿Por qué la comercialización del Ford T se impuso a la de otros automóviles?
¿Cómo calificaría el proceso productivo en la factoría Ford?
¿Por qué Henry Ford es considerado como un modelo de empresario?
Marque en el texto los conceptos abordados a lo largo del tema.
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3.
Resumen de contenidos
FORZAS
MAQUETAS
representados en
converten
SIMPLES
Apartado 3
MÁQUINAS de
transmisión
COMPLEXAS
MAQUINAS ou
poidendo, ademais
variar intensidades
E direccións
MÁQUINAS de
transformación
MÁQUINAS de
variación da velocidade
MECANISMOS
MOTORES
poidendo, ademais,
transformar tipos de enerxía
Eter Emec
están
baseados en
TÉRMICOS
ELÉCTRICOS
Apartado 4
Apartado 1
OS APARELLOS
DE USO COTIAN
Apartado 2
fabrícanse
mediante
EMPRESAS
realizada por
PRODUCIÓN
EN SERIE
seguendo un
PROXECTO
TÉCNICO
controlada
mediante
Apartado 5
Apartado 6
SISTEMAS DE
CONTROL DA CALIDADE
reflexados
mediante
NORMALIZACIÓN E CERTIFICACIÓN
Apartado 7
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4.
Actividades complementarias
S27.
Se dice que las máquinas cumplen con el principio de la conservación de la
energía. ¿Qué quiere decir esto?
S28.
¿Qué fuerza es necesario aplicar para levantar una carga de 10 kg con una polea fija? ¿Y si utilizamos una polea móvil?
S29.
Con un sistema de cinco poleas se desea levantar un peso de 1 Tm. ¿Qué fuerza será precisa para hacerlo? [Dato: 1 Tm = tonelada métrica = 1 000 kg].
S30.
¿Cuáles son las relaciones de transmisión máxima y mínima que se pueden alcanzar en una bicicleta con dos platos de 44 y 48 dientes, y con cuatro piñones
de 16, 18, 20 y 22 dientes?
S31.
Identifique los operadores mecánicos ya estudiados que aparecen en los siguientes aparatos.
Cascanueces
Platos de una bicicleta
Sacapuntas
Carreta de una rueda
Piñón cremallera
Abrebotellas
Grapadora
Pinzas
Polipasto
S32.
Indique dos ejemplos de aparatos o de vehículos que funcionen con cada uno de
los tipos de motores térmicos y eléctricos estudiados.
S33.
Escoja un anuncio publicitario (prensa, radio o televisión) y analice el tipo de producto, el grado de necesidad real de este y el reclamo publicitario utilizado.
S34.
Indique cuál es la importancia de la normalización de productos.
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5.
Ejercicios de autoevaluación
1.
Una palanca de tercera clase es aquella donde:
2.
La carreta de una rueda.
Un barco de palas.
El remo de una barca.
Se ve favorecido por una disminución en la longitud de la pendiente.
Se ve favorecido por una mayor fuerza motriz.
Se ve favorecido por una mayor resistencia o peso.
Se ve favorecido por un mayor rozamiento entre el objeto y la pendiente.
F = R/ 2
F=R
F=2.R
Depende del diámetro de la polea.
¿Cuál o cuáles de estos mecanismos no transforman un movimiento circular en rectilíneo?
6.
Una pinza de la ropa.
Una polea fija está en equilibrio cuando:
5.
El fulcro está en un extremo, la F en el medio y la R en el otro extremo.
Para alcanzar una altura en un plano inclinado el movimiento ascendente de un objeto:
4.
El fulcro está en un extremo, la R en el medio y la F en el otro extremo.
Ejemplos de palancas de primera clase son:
3.
El fulcro está entre F y R.
Conjunto manivela-polea.
Sistema piñón-cremallera.
Sistema de poleas con correa.
Polipasto.
En un sistema multiplicador de la velocidad:
La relación de transmisión es menor que la unidad.
La polea conducida es de menor diámetro que la polea motriz.
La polea conducida gira a menos velocidad que la polea motriz.
La relación de transmisión es mayor que la unidad.
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7.
Son ejemplos de motores de combustión interna:
8.
La turbina de vapor.
El motor diésel.
El turborreactor.
¿Cuál es el orden correcto en el funcionamiento de un motor de cuatro tiempos?
9.
La máquina de vapor.
Compresión, admisión, escape y expansión.
Admisión, escape, compresión y expansión.
Expansión, compresión, admisión y escape.
Admisión, compresión, expansión y escape.
¿Con cuál o cuáles de los siguiente tipos de empresa identifica esta descripción? Conjunto
de personas que participan en la empresa con su trabajo y/o capital.
Empresa pública.
Empresa del sector terciario.
Sociedad.
Empresa artesanal.
10. ¿Qué es cierto?
La mayoría de los aparatos de uso cotidiano tienen o producen algún movimiento.
La producción en serie de bienes se realiza mediante cadenas de montaje.
Artesanía e industria son dos modelos de producción de bienes.
La normalización facilita la calidad, difusión y compatibilidad internacional de
los productos.
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6.
Solucionarios
6.1
Soluciones de las actividades propuestas
S1.
Función tecnológica
Operadores
Levantar un peso
Polea y plano inclinado
Unir dos trozos de madera
Tornillo y clavo
Permitir o no el paso de corriente eléctrica
Interruptor y conmutador
S2.
Tipo de función tecnológica
Operadores
Mecánico
Palanca y cuña
Eléctrico
Enchufe y fusible
Hidráulico
Turbina, bomba de agua y grifo
Térmico
Cerilla
Electrónico
Circuito impreso y diodo
S3.
20 kg . 9,8 = 196 N
b=
F .a 100 N .1m
=
= 0,5 m
R
196 N
S4.
Palanca de 3ª clase
Palanca de 2ª clase
Palanca de 3ª clase
S5.
Fuerza motriz . longitud = peso . altura
500 N . longitud = 3000 N . 1 m
longitud = 3000 N . 1 m /500 N longitud = 6 m
El plano inclinado debe tener una longitud de rampa de por lo menos 6 m
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Palanca de1ª clase
S6.
El balancín es un ejemplo de palanca de primera clase, con el fulcro (la base del balancín) situado entre la potencia (uno de los asientos) y la resistencia (el otro asiento).
La condición de equilibrio es F . la = R . b .Si los dos niños pesaran igual, para poder balancearse, las distancias
a, b deberían ser iguales.
Como un niño pesa tres veces más (3R) el otro tiene que situarse tres veces más lejos de la distancia del primero
(3a) para alcanzar el equilibrio.
S7.
S8.
La condición de equilibrio de una polea móvil es F = R / 2. Por lo tanto, con una fuerza de 1000 N podemos elevar
2000 N de carga.
S9.
Es un polipasto formado por cuatro poleas. La condición de equilibrio es F = R
/ 2n siendo n el número de poleas móviles. F = 50 kg / 22 = 12,5 kg = 122,5 N.
30 N . 22 = 120 N.
la) 25 kg; b) 60 N.
S10.
F.b=R.r
F . 100 cm = 100 kg . 10 cm
F = 10 kg
Es recomendable expresar el resultado en newtons:
F = 10 . 9,81 = 98,1 N, es decir, con 98,1 N de fuerza seremos capaces de mover los 100 kg de masa.
S11.
i = nM / nC
i = 150 / 200 = 0,75 o sea, la relación de transmisión es de 3:4.
Es un sistema reductor de la velocidad.
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S12.
i = nM / nC
i = 36 / 144 =0,25 o sea la relación de transmisión es de 1:4
Es un sistema reductor de la velocidad.
Como la rueda motriz gira a 200 rpm, la rueda conducida girará a 200 / 4 =50 rpm
S13.
Engranaje
Mecanismo simple de transmisión
circular.
Palanca
Mecanismo simple de transmisión
lineal.
Polea fija
Mecanismo complejo de transmisión
lineal.
Piñón -
Mecanismo de transformación.
Tornillo
Mecanismo simple de transmisión
lineal.
Poleas con
cremallera
correa
Mecanismos de variación de velocidad.
S14.
Balanza
Operador de transmisión
Palanca de 1ª clase
Ferrocarril de cremallera
Operador de transformación
Sistema piñón cremallera
Polea fija
Operador de transmisión
Tijeras
Operador de transmisión.
Palanca de 1ª clase
Carreta de dos ruedas
Operador de transmisión
Palanca de 1ª clase
Clavijero de la guitarra
Operador de transmisión
basado en el tornillo
Cuchara
Operador de transmisión
Palanca de 3ª clase
Hacha
Operador de transmisión
basado en la cuña
Remos de una barca
Operador de transmisión
Palanca de 1ª clase
Toldo de manivela
Operador de transformación
Sistema polea-manivela
Tornillo
Operador de transmisión
Pinzas
Operador de transmisión
Palanca de 1ª clase
S15.
Respuesta abierta, por ejemplo, el ferrocarril de cremallera. El ferrocarril de cremallera es una forma de transporte
adecuado para grandes pendientes (más de un 6 %) como es el caso de laderas de montañas o la montaña rusa.
Consta de una cabina cuyas ruedas son de tipo piñón y van unidas a una vía de tipo cremallera, de modo que la
adherencia es total.
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S16.
Reloj: medir el tiempo; palanca y engranaje.
Lavadora: lavar la ropa; polea conducida y leva.
Caña de pescar: capturar peces; palanca de tercera clase.
S17.
La dínamo es un tipo de generador eléctrico. Convierte energía mecánica (movimiento de las ruedas) en eléctrica (luz
de la bici).
S18.
Cámara de combustión
Parte del motor de explosión donde se mezcla el combustible y el aire a presión
para posteriormente entrar en combustión.
Condensador térmico
Es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras que uno de
ellos se enfría pasando de gas a líquido, el otro se calienta pasando de líquido a
gas.
Bujía
Aparato para encender mediante chispas el combustible en los motores de explosión.
Bobina
Cilindro hueco de material conductor, normalmente alambre o hilo de cobre esmaltado, que es el componente pasivo de un circuito eléctrico.
Pistón
Pieza cilíndrica o en forma de disco ajustada en el interior de otra, en la que se
desplaza con movimientos alternativos, arriba y abajo, para transmitir la presión
de la mezcla de gasolina vaporizada y agua.
Rotor
Es la parte giratoria de un motor o de un generador eléctrico.
S19.
Motor de explosión (combustión interna).
Turborreactor (combustión interna).
Motor eléctrico.
Motor de vapor (combustión externa).
S20.
Escoba.
Presentación del problema: ¿Cómo se puede recoger la suciedad del suelo de una forma fácil y efectiva?
Búsqueda de información: ¿Hay algún objeto que hace esta labor? En caso afirmativo, ¿se puede mejorar?
¿Qué características debe de cumplir? Especificaciones del objeto.
Diseño: se investiga la capacidad de recoger la suciedad con diversos materiales (ramas, tejidos, etc.); se inves-
tiga el modo más fácil de recoger la suciedad (posición del cuerpo, tipos de movimientos, etc.); en función del
anterior se investiga el tamaño y la forma del objeto.
Elección: basándose en los estudios de diseño y en la oportunidad para la construcción del objeto (materiales
accesibles, económicos y fáciles de trabajar) se hace la elección del diseño más adecuado.
Planificación: búsqueda de materiales, herramientas, instalaciones, operarios, etc.
Construcción.
Evaluación: ¿Cumple el objeto con las especificaciones establecidas?, ¿Se puede mejorar?
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Divulgación y comercialización.
S21.
Presentación del problema
Dirección de la empre-
sa
Diseño y elección
Planificación
Producción
Construcción
Comercialización
Evaluación
Divulgación y comercialización
Logística
S22.
Empresa
Tamaño
Propiedad
Actividad
Gran empresa
Privada
Sector 2º
Cooperativa Forraxeira de Negreira (FEIRACO)
PYME
Privada
Sector 1º
Un taxi
PYME
Privada
Sector 3º
Gran empresa
Mixta
Sector 3º
PYME
Privada
Sector 3º
Caixa Galicia
Gran empresa
Privada
Sector 3º
Compañía de Radio Televisión de Galicia
Gran empresa
Pública
Sector 3º
Aluminios Cortizo (Grupo Cortizo)
Sociedad Galega de Medio Ambiente (SOGAMA)
Una tienda de comestibles
S23.
Las acciones y las participaciones que posea un socio de una sociedad representan qué parte de esta pertenece al socio. La diferencia entre ellas es que las acciones se pueden comprar y vender libremente tanto a otros
accionistas como no, mientras que las participaciones solo se pueden comprar o vender entre los socios.
S24.
Hormigones Valle Miñor, SA
Adega Cooperativa Condes
de Albarei
Sociedad anónima, los socios accionistas participan según el número de
acciones que poseen, que se pueden comprar o vender libremente.
Sociedad cooperativa, formada por trabajadores o consumidores para producir, comprar o vender productos en común, repartiendo las ganancias
que pudiera haber entre sus socios.
Gadiex, SL
Sociedad limitada, los socios participan según el número de participaciones
que poseen, que solo se pueden comprar o vender entre ellos.
Pescanova, SA
Sociedad anónima
Peluquería Piluca
Empresa individual, propiedad de una sola persona
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S25.
Respuesta abierta. Normalmente se debería encontrar que la mayoría de los objetos de un aula estén fabricados de forma industrial.
S26.
Benz montó un motor de explosión de un cilindro en un triciclo. Daimler creó
el primer automóvil de la historia (cuadriciclo) instalando un motor de medio
caballo refrigerado por agua en un coche de caballos. Obtuvo así un vehículo
de tracción trasera, ligero, práctico, fiable y de fácil manejo. Henry Ford creó
su propio cuadriciclo, el Ford T, iniciando la fabricación masiva de automóviles mediante un sistema de construcción en serie, conocido con el nombre de
cadena de montaje.
El Ford T era un automóvil revolucionario, ya que mediante un adecuado proceso productivo (la producción en serie) se conseguía un vehículo muy barato
que, a diferencia de los coches producidos hasta entonces, estaba al alcance del
norteamericano medio.
Se buscó la mayor productividad y el óptimo aprovechamiento de los recursos
para ser más competitivos. La cadena de montaje se basaba en tres principios:
la racionalización de las operaciones necesarias para el montaje, el uso de bandas de transporte y procesos que facilitasen el desplazamiento de los componentes y la utilización de cadenas de montaje que permitiesen trasladar los automóviles en fabricación hasta la posición que ocupan los operarios, y no al revés. Esta nueva forma de trabajar permitió reducir sustancialmente los tiempos
necesarios para la fabricación de un automóvil y reducir consecuentemente el
precio por unidad.
La importancia de H. Ford reside en que, además de ser el creador de la producción en serie, intentó controlar todas las fases de construcción y venta de
automóviles, desde la obtención de materias primas (madera y carbón) a los
procesos de transformación (altos hornos, fábricas de cristal y concesionarios)
y comercialización (exportación y búsqueda de nuevos mercados).
Producción en serie, cadena de montaje, motor de explosión, sistema de correas
y poleas, engranajes, normalización de piezas, fases de producción y mercados.
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6.2
Soluciones de las actividades complementarias
S27.
Las máquinas no crean ni destruyen la energía, simplemente transforman unos tipos de energía en otros.
S28.
Con una polea fija necesitaremos 98 N de fuerza; con una polea móvil 49 N de fuerza.
S29.
F = R / n = 1000 kg / 5 = 200 kg = 1960 N
Se puede levantar 1 Tm con una fuerza de 1960 N.
S30.
i = nM / nC
La velocidad máxima se alcanzará con el plato mayor y con el piñón menor, teniendo la siguiente relación de transmisión:
i = 48 / 16 = 3 /1 o sea relación 3:1
La velocidad mínima se alcanzará con el plato menor y con el piñón mayor, teniendo la siguiente relación de transmisión:
i = 44 / 22 = 2 /1 o sea relación 2:1
S31.
Cascanueces
Operador de transmisión. Palanca de
2ª clase
Platos de una bicicleta
Mecanismos de variación de velocidad basadas en piñones y cadena
Sacapuntas
Operador de transmisión. Palanca de
1ª clase
Carreta de una rueda
Operador de transmisión. Palanca de
2ª clase
Piñón cremallera
Operador de transformación
Abrebotellas
Operador de transmisión. Palanca de
2ª clase
Grapadora
Pinzas
Operador de transmisión - Palanca de Operador de transmisión - Palanca de
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Polipasto
3ª clase
3ª clase
Operador de transmisión
S32.
Motores de combustión externa: barcos de gran tamaño; locomotoras.
Motores de combustión interna: automóviles, aeronaves tipo” jet”.
S33.
Respuesta abierta. Será necesario analizar las características propias del lenguaje publicitario: crear una falsa
necesidad del producto anunciado; mostrar un aspecto atractivo del mismo primando la “presentación” sobre el
“contenido”; uso de un lenguaje pseudocientífico, donde el empleo abusivo de términos aparentemente científicos y no comprensibles para el consumidor busca dar una imagen asociada a la confianza y seriedad de la ciencia, etc. Un ejemplo de lo anterior puede ser el anuncio de una marca de yogures con L casei inmunitas.
S34.
La normalización permite:
Productos de mayor calidad con menores costes de fabricación.
Facilidad de difusión y de compatibilidad de productos (para su uso internacional).
Garantía sana de calidad del proceso productivo (materiales, especificaciones,...).
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6.3
Soluciones de los ejercicios de autoevaluación
1.
Una palanca de tercera clase es aquella en la que:
2.
Ejemplos de palancas de primera clase son:
3.
Se ve favorecido por una mayor fuerza motriz.
F=R
¿Cuál o cuáles de estos mecanismos NO transforman un movimiento circular en rectilíneo?
6.
El remo de una barca.
Una polea fija está en equilibrio cuando:
5.
Una pinza de la ropa.
Para alcanzar una altura en un plano inclinado el movimiento ascendente de un objeto:
4.
El fulcro está en un extremo, la F en el medio y la R en el otro extremo.
Sistema de poleas con correa
Polipasto
En un sistema multiplicador de la velocidad:
La relación de transmisión es menor que la unidad.
La polea conducida es de menor diámetro que la polea motriz.
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7.
Son ejemplos de motores de combustión interna:
8.
El turborreactor.
¿Cuál es el orden correcto en el funcionamiento de un motor de cuatro tiempos?
9.
El motor diésel.
Admisión, compresión, expansión y escape.
¿Con cuál o cuáles de los siguiente tipos de empresa identifica esta descripción? Conjunto
de personas que participan en la empresa con su trabajo y /o capital
Sociedad.
10. ¿Qué es cierto?
La mayoría de los aparatos de uso cotidiano tienen o producen algún movimiento.
La producción en serie de bienes se realiza mediante cadenas de montaje.
Artesanía e industria son dos modelos de producción de bienes.
La normalización facilita la calidad, difusión y compatibilidad internacional de
los productos.
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7.
Glosario
A
Alternador
Máquina eléctrica generadora de corriente alterna.
Auditoría
Inspección y control de la contabilidad y gestión de una sociedad, empresa, organismo,
etc.
Batería
Conjunto de acumuladores y pilas capaces de generar y acumular energía eléctrica.
Bien de consumo
El que se usa para satisfacer directamente las necesidades específicas del último consumidor que lo demanda y adquiere. No buscan, por lo tanto, producir otros bienes o servicios.
Corriente alterna
Tipo de corriente eléctrica que periódicamente cambia el sentido de su movimiento.
Corriente continua
Tipo de corriente eléctrica que siempre se mueve en el mismo sentido.
D
Dínamo
Generador eléctrico que transforma la energía mecánica en energía eléctrica.
E
Energía eléctrica
La causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales
conductores.
Energía mecánica
La que resulta de la capacidad de un cuerpo para realizar un trabajo en función de su
posición (energía potencial) o en función de su movimiento (energía cinética).
Energía química
La que se produce en las reacciones químicas.
Energía térmica
La causada por el movimiento de las partículas que constituyen la materia.
Factoría
Fábrica o conjunto de fábricas que forman un complejo industrial. Se caracteriza por la
elevada presencia de maquinaria.
Fuerza
Causa capaz de deformar un cuerpo o modificar su estado de movimiento o reposo.
Materia prima
Elemento que la industria, con su tecnología, es capaz de transformar en producto elaborado. Puede ser un elemento de la naturaleza, recurso natural, o un producto semielaborado por otro proceso industrial.
Mecánica
Parte de la física que trata del equilibrio y del movimiento de los cuerpos sometidos a una
fuerza.
Motor
Aparato que transforma una energía cualquiera en movimiento.
Movimiento
Cambio de posición de un cuerpo en el espacio con relación a un sistema de referencia.
P
Pila
Generador que transforma en energía eléctrica la energía producida por una reacción
química.
R
Resistencia
Física: oposición que presenta un cuerpo a una fuerza contraria. / Electricidad: elemento
poco conductor que se introduce en un circuito eléctrico para dificultar el paso de la corriente, generalmente con el fin de producir calor.
T
Taller
Lugar donde se trabaja en una actividad u oficio de carácter manual.
B
C
F
M
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Tecnología
Procedimientos e instrumentos técnicos que se utilizan en una actividad específica.
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8.
Bibliografía y recursos
Para el estudio de mecanismos simples se recomienda la realización de experiencias sencillas de laboratorio con palancas, planos, tornillos o poleas, observando en distintas situaciones el equilibrio de fuerzas. La propia construcción de una maqueta de ellos y su uso en
las prácticas añadirá un componente muy motivador para el alumnado.
En la medida de lo posible, se procurará mostrar objetos de uso cotidiano y analizar el
mecanismo o los mecanismos en que se basan.
Bibliografía
Cualquiera de las últimas ediciones de los libros de física y química de 2º de ESO para
el estudio de mecanismos simples, y de tecnología de 2º y 4º de ESO para el estudio de
máquinas complejas, proyecto técnico y proceso productivo.
Libro de educación secundaria a distancia para personas adultas. Xunta de Galicia
(2004). Módulo 4A Traballo e empresa, en las siguiente unidades: unidad 1 (Máquinas), unidad 3 (A industria da confección) y unidad 4 (A actividade comercial).
Recursos y enlaces de Internet
En general, para la primera parte de la unidad, se puede utilizar material audiovisual (animaciones y documentales) para explicar el funcionamiento de mecanismos y, especialmente, de máquinas y motores térmicos y eléctricos. En Internet hay numerosos recursos
sobre el tema. A modo de ejemplo se sugiere:
[http://tecnotic.wordpress.com/category/tecnologias-3%C2%BA-eso/tema-3mecanismos/]
[http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/maquinas/maq_maquinas.htm]
[http://www.escolalliurex.es/mec/Alquimia/c/02/animaciones/la_fc20_00.html]
La segunda parte se recomienda abordarla con casos concretos, por ejemplo, estudiar las
fases del proyecto técnico en la creación de la silla por el maestro carpintero Michael Thonet, o estudiar la producción en serie de un determinado modelo de automóvil. Como
ejemplo de esto último se propone la siguiente web, que nos ofrece una visita virtual a una
fabrica del grupo PSA Peugeot Citröen.
[http://www.tecnotic.com/?q=node/459]
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