cuaderno de trabajo de tecnologÍas -...

CUADERNO DE TRABAJO DE TECNOLOGÍAS

2º ESO

I.E.S. Andrés de Vandelvira

Alumno/a:

Curso: 2º ESO

I.E.S Andrés de Vandelvira Dpto. De Tecnología 2º ESO

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Normas de clase

• Cuaderno de clase: Cada alumno debe tener una libreta de ejercicios que no debe

ser de resortes, sino una sencilla (tipo Papyrus), tamaño folio. Siempre debes escribir con bolígrafo azul o negro, excepto los dibujos que se harán a lápiz del número dos. Se debe poner siempre la fecha en el encabezado.

Copia siempre los enunciados de los ejercicios que marque el profesor/a y mantén ordenado y limpio tu cuaderno.

La libreta de ejercicios debe estar siempre al día y disponible por si te la pide

tu profesor/a, el cual valorará que esté completa y ordenada. NUNCA LA DEJES EN CASA.

• Fotocopias: En caso de de que entreguen fotocopias, debes escribir en ellas tu

nombre y la fecha de entrega. No olvides incluirlas en el cuaderno de trabajo, dentro de una funda y de forma ordenada.

• Materiales: Los alumnos y alumnas deben tener el siguiente material disponible en TODAS las clases de Tecnologías:

✔ El cuaderno de trabajo. ✔ Lápiz del número dos y una goma.

✔ La libreta de ejercicios. ✔ Bolígrafo azul o negro y otro rojo.

✔ Fundas plásticas. ✔ Pen Drive.

✔ Una pequeña regla. ✔ Tijeras y una barra de pegamento.

• Prácticas y proyectos: En caso de hacer prácticas, es necesario que los correspondientes informes sean entregados en la fecha establecida por el profesor. A medida que avance el curso, se te darán todas la pautas para la elaboración de los informes,

• Debes ser puntual a la entrada de clase. Se tendrán en cuenta el número de

retrasos que tengas a la hora de evaluar. Se considera retraso si un alumno/a entra después que el profesor/a cierre la puerta.

• Debes respetar el material del Departamento. Se valorará el buen uso de dicho material.

• Las tareas se han de entregar en la fecha establecida. Si la entrega se retrasa un

día de forma injustificada, se baja un punto. Si la tarea se entrega con antelación, se sube un punto. Si se retrasa más de una semana, la tarea no se recoge y el alumno tiene un cero.

• Debes respetar las normas básicas de convivencia dentro del aula (solicitar el

turno de palabra, no levantarse sin permiso, cuando se trabaje en el taller hacerlo


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con cuidado, respetando las normas de convivencia e higiene, trabajar en silencio en el aula de informática,...)

El Departamento utilizará un servicio para el alumnado. Se trata de una página web

en la que habrán una infinidad de recursos para el alumnado (apuntes, ejercicios, enlaces,...), además de publicar novedades y avisos.

www.iesvandelvira.com

Así mismo, el Departamento de Tecnología publ icará todas las notas en la p lataforma EVALUA, de la cual e l profesor te dará las instrucciones de uso.

Por ul t imo agradecer a l IES. Dr. Antonio González González- Tej ina por la e laboración de estos apuntes y la cesión gratui ta de el los.

http://www./


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BLOQUE 1. TEMA 1 – ¿QUÉ ES LA TECNOLOGÍA?

Todos los seres vivos están adaptados al medio en el que habitan. Por ejemplo, los osos polares al frío y el hielo, los camellos al calor y a la sequedad del desierto, los delfines al agua, etc. Sin embargo, el hombre es el único capaz de sobrevivir en todos los rincones del planeta e incluso fuera de él. ¿Qué hace al ser humano tan especial? Lo que nos permite adaptarnos a cualquier medio no es nuestro cuerpo, que resulta

frágil en comparación con el de muchos animales, sino nuestra capacidad de crear objetos que satisfagan nuestras necesidades: como no tenemos joroba donde guardar agua en el desierto, inventamos la cantimplora o cualquier otro medio para llevarla. Para soportar el frío usamos abrigos. Para sumergirnos en el mar, botellas de oxígeno, trajes de neopreno o submarinos…

Si pensamos en la evolución del ser humano, vemos que hace cinco mil años

utilizaban herramientas, utensilio de cocina y de caza, el fuego, etc. Entonces no había documentos escritos o filmados para saber como vivían o las técnicas que usaban para construir ciudades, vehículos, herramientas o utensilios. Lo único que nos permite conocer todo esto es la Tecnología que aplicaban, como resolvían sus problemas. Encontramos restos de herramientas, utensilios, etc., y éstos nos dicen como vivían, hasta dónde se habían desarrollado, que utilizaban en el día a día, cómo vestían, cómo cocinaban, etc.

En este curso vamos a aprender cómo afrontar una necesidad para resolverla de

modo adecuado, mediante la creación de un objeto o sistema. Para lograrlo debemos conocer los medios de los que disponemos. Todo esto es lo que denominamos tecnología.

Tecnología: es el conjunto de conocimientos, habilidades y técnicas que, aplicadas

de forma coordinada, permiten al ser humano satisfacer sus necesidades y resolver problemas.

La tecnología responde a la necesidad humana de aprender y evolucionar, pero

para desarrollar esa tecnología debemos utilizar las técnicas adecuadas.

Todo esto de lo que hemos hablado implica un trabajo entre varias personas, a veces muchas. Nunca se puede trabajar de forma individual en el mundo tecnológico. Por eso es tan importante aprender a trabajar en grupo. Cada vez que afrontemos un proyecto lo haremos trabajando en grupo, nunca de forma individual.

ACTIVIDADES: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.


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En esta asignatura haremos proyectos que nos sirvan para diseñar objetos como en la vida cotidiana que sean útiles. Pero, ¿qué es un proyecto?

Proyecto: es el conjunto de planos y documentos que nos va a servir para

construir el objeto que va resolver nuestro problema.

Para llevar a cabo un proceso un proyecto se debe seguir una serie de pasos de forma ordenada, desde que surge la necesidad a la que queremos encontrar solución, hasta que obtenemos un resultado tecnológicamente aceptable. Este conjunto de pasos se llama Proceso Tecnológico, que responde al siguiente esquema:

PROCESO TECNOLÓGICO

Propuesta de solución (Diseño)

Planificación (Presupuesto y Plan de Trabajo)

Construcción Rediseño

Evaluación Si está mal

Si está bien

Presentación

Haz la actividad 8


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ACTIVIDADES

1 – Lee el texto atentamente y responde a las siguientes preguntas en tu libreta

La evolución de la tecnología

Desde los orígenes de la humanidad, las respuestas que el ser humano ha sido capaz de dar a distintas necesidades han supuesto un avance en ideas, medios y materiales.

Primero ideó armas y herramientas para cazar, pescar y cultivar con las que resolvió

el problema de la recolección de alimentos. Después buscó elementos básicos para garantizar un refugio más o menos estable.

Sin duda, el transporte y la mejora de la calidad de vida también propiciaron

avances fundamentales en el ámbito de la tecnología: la invención de la rueda, del tren, del teléfono, etc.

Podemos entender la tecnología como el conjunto de técnicas y recursos que

permiten obtener productos y objetos que satisfacen las necesidades humanas. Gracias a la tecnología se han producido grandes avances en los transportes, en la conservación de los alimentos, en las construcción de edificios, etc.

Aunque ha habido grandes innovaciones en todas las épocas, es en el siglo XX

cuando se produce el mayor avance tecnológico en la historia de la humanidad: se inventan electrodomésticos (como la lavadora o la televisión), el radar, los ordenadores, el microondas, etc.

a) Según el texto, ¿qué es la tecnología? b) ¿En qué época se ha dado el mayor desarrollo tecnológico? c) ¿Cuál fueron los primeros inventos del ser humano y qué necesidades cubrían?

2 (*)– Enumera cinco objetos tecnológicos que emplee el hombre para cubrir

alguna de sus necesidades:

OBJETO TECNOLÓGICO NECESIDAD

Avión Desplazarse a grandes distancias


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3 (*)– Completa la siguiente tabla:

Objeto Necesidad que satisface Otros objetos con la misma

función

Bolígrafo

Coche

Moneda

Teléfono

Lavadora

Tenis

Microondas

4. (*) La tecnología existe porque constantemente resuelve necesidades humanas. Indica las soluciones técnicas a las siguientes necesidades

Necesidad Solución tecnológica que resuelve el problema

Cruzar un río

Abastecer de agua una ciudad

Elevar una caja hasta cierta altura

Enviar un mensaje a Madrid en segundos

Trasladar personas a grandes distancias

5 – (*) Une con flechas los siguientes inventos con la época en la que crees que fueron inventados:

Rueda Egipcios Automóvil Prehistoria Ordenador Edad Media Barco de vapor Siglo XX Imprenta Siglo XIX Papel Siglo XVIII

6 – (*) Relaciona mediante flechas cada invento con su inventor:

Teléfono Volta Pila Louis Jacques Daguerre Fotografía Graham Bell


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Radio Marconi 7 – (*) Completa el siguiente esquema:

TECNOLOGÍA

Es el conjunto de...

que permite al ser humano

2. (*) Ordena los pasos del proceso tecnológico para fabricar una silla.

a) Barnizar b) Probar si la silla es resistente c) Presentar la silla a los demás d) Diseñar los planos de la silla e) Unir las patas al asiento con cola f) Marcar y cortar las piezas g) Hacer el presupuesto de los materiales y las herramientas

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.


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EL AULA-TALLER El aula-taller, como su nombre indica, se divide en dos zonas bien diferenciadas.

1. Zona aula: Es la zona de teoría. En esta zona se situan los pupitres y es donde se reunen

los miembros del grupo para hacer las siguientes tareas:

1. Diseñar los planos del proyecto 2. Hacer las listas de materiales, diseñar los pasos de fabricación, consultar libros para

buscar ideas y en definitiva, los pasos del proceso tecnológico que van antes de la construcción.

La zona aula dispone de una pequeña biblioteca para consultar información.

2. Zona taller: Es la zona de trabajo. En esta zona es donde se construye el objeto que se ha

diseñado. En él están...

1. Las herramientas en paneles para trabajar. 2. Los cuadros de herramientas bajo llave. 3. Mesas de trabajo, llamadas también bancos de trabajo. 4. Cubos y papeleras para tirar restos de materiales desechables. 5. Los armarios con los trabajos a medio hacer y con los materiales que necesites.

NORMA IMPORTANTE: En la zona taller no deben de haber sillas. Se trabaja de pie. Pues somos muchas personas en poco espacio y hay riesgo de tropezar y herirse.

ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO EN EL TALLER Cada miembro del grupo tendrá una función distinta:

Uno será el secretario/portavoz: Es el encargado de llevar los planos y documentos del taller. Así

mismo, debe redactar el diario de tecnología. Otro será el jefe de herramientas: Es el encargado de buscar las herramientas en los paneles y

pedir al profesor lo que necesite el grupo. Cuando acabe la clase es el encargado de devolver las herramientas a su sitio.

Otro será el jefe de materiales: Es el encargado de coordinar al grupo para que cada uno traiga los materiales que necesita. Guardará el trabajo y los materiales de su grupo en el armario, metido en bolsas o cajas para que nada se pierda.

Otro será el jefe de mantenimiento: Es el encargado de coordinar al grupo para limpiar y mantener en orden su espacio de trabajo.

Al finalizar la clase, tres personas del curso se encargan de recoger el taller. Estas tres personas serán las primeras en salir del taller. Hasta que el taller no esté limpio y recogido, no se sale de clase. Todos deben haberse limpiado las manos antes de salir con agua y jabón.

LA LIMPIEZA EN EL TALLER ES MUY IMPORTANTE.


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NORMAS DE SEGURIDAD DENTRO DEL AULA TALLER NORMAS DE SEGURIDAD RELATIVAS A LAS HERRAMIENTAS

• Debes conocer las técnicas de empleo de cada una de las herramientas, útiles y máquinas, evitando manipular los que desconozcas. Pregunta antes al profesor.

• Utiliza con corrección las herramientas apropiadas para cada tarea. Respeta las normas de seguridad particulares de cada una.

• Antes de utilizarlas, observa que las herramientas estén en perfecto estado (sin roturas en las partes metálicas, con el mango sujeto a la herramienta,...).

• Nunca llevar el pelo suelto o elementos colgantes susceptibles de engancharse con las máquinas herramientas.

NORMAS DE SEGURIDAD RELATIVAS A LA TAREA

• Ten siempre una tarea específica que cumplir. Evita los descuidos y las bromas, así como distraer y molestar a tus compañeros mientras trabajan.

• Aprende cómo usar cada herramienta antes de manejarla. Pregunta primero; utilízala después.

• Usa los elementos de protección apropiados siempre que sean necesarios: gafas, guantes,...

NOTA IMPORTANTE: Por cuestiones de seguridad, y por

decisión del profesor/a, si el curso no se comporta

correctamente y no cumple las normas básicas de

convivencia no realizará prácticas en el aula-taller.


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INTRODUCCIÓN.

TEMA 2 – ESTRUCTURAS

Todos los cuerpos poseen algún

tipo de estructura. Las estructuras se encuentran en la naturaleza y comprenden desde las conchas de los moluscos hasta los edificios, desde el esqueleto de los animales …, pero el ser humano ha sabido construir las suyas para resolver sus necesidades.

Pero… ¿Qué tienen todas en común tantas cosas distintas para ser todas estructuras?

1. Están compuestos por elementos

simples unidos entre sí 2. Resisten las fuerzas a las que está

sometido sin destruirse 3. Todas conservan su forma básica

Por eso, podemos dar una definición de estructura:

Una estructura es un conjunto de elemento unidos entre sí capaces de soportar los fuerzas que actúan sobre ella, con el objeto de conservar su forma.

Las fuerzas que actúan sobre una estructura se denominan cargas y pueden ser de dos tipos: Fijas como el peso propio de un puente, que siempre actúa sobre los cuerpos; o variables, como el viento que no siempre actúa sobre los objetos.

Las estructuras pueden ser naturales (creadas por la naturaleza como el esqueleto, las

cuevas, los barrancos, etc.) o artificiales (creadas por el hombre como las viviendas, los vehículos, las carreteras, los aviones, etc.).

FUNCIONES DE LAS ESTRUCTURAS.

¿Qué condiciones debe cumplir una estructura para que funcione bien?

1 – Soportar cargas. Es la principal función de toda estructura ya que las fuerzas o cargas siempre están presentes en la naturaleza: la gravedad, el viento, el oleaje, etc.

2 – Mantener la forma. Es fundamental que las estructuras no se deformen, ya que si esto

ocurriese, los cuerpos podrían romperse. Es lo que ocurre cuando los esfuerzos son muy grandes. Por ejemplo, en un accidente de coche, la carrocería siempre se deforma o araña dependiendo de la gravedad del impacto.

3 – Proteger partes delicadas. Una estructura debe proteger las partes delicadas de los

objetos que los poseen. Por ejemplo, el esqueleto protege nuestros órganos internos, la carcasa de un ordenador protege el microprocesador, las tarjetas, etc. Pero hay estructuras que no tienen partes internas que proteger, como los puentes o las grúas.


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4. Ligeras: Las estructuras deben ser lo más ligeras posibles. Si la estructura fuese muy

pesada, podría venirse abajo y, además se derrocharían muchos materiales.

5. Estable: La estructura no puede volcar o caerse aunque reciba diferentes cargas.

ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA.

Las estructuras pueden ser masivas como una cueva o una presa. Pero lo normal es que estén formadas por partes, de manera que se forman por la unión de diferentes clases de elementos estructurales debidamente colocadas. De esta forma se construyen puentes, edificios, naves industriales, etc.

Los principales elementos estructurales, llamados elementos estructurales simples o elementos resistentes, son:

1. Forjado: Es el suelo y el techo de los edificios.

Forjado

2. Pilares: Son los elementos verticales de una estructura y se encargan de soportar el peso de toda la estructura. Por ejemplo las patas de la mesa, las de la silla (que como ves no son exactamente horizontales), los travesaños verticales del marco de la ventana, etc. En un edificio, los pilares soportan el forjado que tienen justo encima, además del peso del resto del edificio. Si los pilares son redondos, se llaman columnas.

3. Vigas: Son elementos estructurales que

normalmente se colocan en posición horizontal, que se apoyan sobre los pilares, destinados a soportar cargas. En un edificio forman parte del forjado. Ejemplos de vigas son, los rieles de las cortinas, los travesaños horizontales de debajo del tablero en el pupitre o en la silla, el marco de la ventana o de la puerta, etc.

4. Dintel: Viga maciza que se

apoya horizontalmente sobre dos soportes verticales y que cierra huecos tales como ventanas y puertas.

5 . Arco: es el elemento estructural, de forma curvada, que salva el espacio entre dos pilares o muros. Es muy útil para salvar espacios relativamente grandes. Es muy común en puentes, acueductos

y pórticos.

Puente romano con arco

6 . Tirantes: Con objeto de dar rigidez a las estructuras se dispone de unos elementos simples que se colocan entre las vigas y los pilares. Por ejemplo las tijeras de los andamios (oblicuas), esa barra horizontal donde apoyas los pies en el pupitre, etc.

Puerta con dintel


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7. Tensores: Su misión es parecida a la de los tirantes pero éstos son normalmente cables, como los cables que sostienen la barra de gimnasia, o sujetan una tienda de camping, etc.

8. Cerchas que son un caso especial de vigas formada por un conjunto de barras formando una estructura triangular. Se usan normalmente en los techos de las naves industriales. Es decir, es una estructura triangular construida con barras de acero o madera que forman tejados.

9. Los perfiles: son todos aquellas barras de acero que tienen una forma especial. se emplean para conseguir estructuras más ligeras que soportan grandes pesos con poca cantidad de material. El nombre del perfil viene dado

por la forma de la superficie lateral: I, U, T, L… Estos aceros se usan en las vigas, pilares y tirantes.

10 - Cimientos: es el elemento encargado de soportar y repartir por el suelo todo el peso de la estructura. Gracias a la cimentación, el peso total de la estructura no va directamente al el suelo (sin cimientos un edificio podría hundirse como una estructura de palillos levantada sobre mantequilla) y los pilares de la estructura no se clavan en el terreno y se hunden en él. Los cimientos funcionan como los zapatos del edificio. En definitiva, con los cimientos evitamos que el edificio se hunda en el terreno y al mismo tiempo logramos que permanezca estable.

Ejercicio: Identifica los Elementos de la siguiente estructura


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MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.

Normalmente, para construir edificios, puentes, túneles, etc., suelen usarse varios elementos: ladrillos, bloques, cemento, agua, arena, grava, aceros, hormigón, etc.

El hormigón es el material más usado en

la construcción. El hormigón es una mezcla de cemento, arena, grava y agua. Si al hormigón se le añade un entramado de acero para hacerlo mas resistente, se lo denomina hormigón armado.

Una vez hecha la mezcla, el hormigón se

mete en un molde llamado encofrado y se debe esperar un tiempo de unas 10 a 20 horas para que se seque y endurezca. A este proceso se le llama fraguado. Una vez pasado ese tiempo, se retira el encofrado y tenemos lista nuestro

Fabricando hormigón

elemento de la estructura, que puede ser un pilar (ver siguiente figura), forjado, viga, etc.

F abricación de un pilar de hormigón armado. Observa el encofrado (molde) de madera

F

abricación de cimientos de hormigón armado. Observa cómo se levantan pilares sobre los cimientos

Tienes que tener en cuenta que durante el fraguado del cemento (el secado) se

desprende mucho calor y se forman gases en el interior de los elementos construidos. Si el cemento en este proceso

Vertido de hormigón en el forjado de un edificio

no se refresca (normalmente con agua), se forman grietas en la estructura por las que salen los gases y el calor. Por eso los albañiles remojan el cemento, el hormigón y el hormigón armado mientras fraguan.


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Es el tipo vigas y las

LAS FUERZAS QUE SOPORTA UNA ESTRUCTURA.

Una estructura tiene que soportar su propio peso, el de las cargas que sujetan y también fuerzas exteriores como el viento, las olas, etc.

Por eso, cada elemento de una estructura tiene que resistir diversos tipos de fuerzas sin deformarse ni romperse. Los tipos de fuerza más importantes que soportan son:

1. Tracción: Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a

estirarlo, el cuerpo sufre tracción.

Tracción

Es el tipo de esfuerzo que soportan los tirantes y los tensores.

2. Compresión: Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a comprimirlo, el cuerpo sufre compresión.

Compresión

Es el tipo de esfuerzo que soportan los pilares y los cimientos.

3. Flexión: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblarlo, el cuerpo sufre flexión.

de esfuerzo que soportan las cerchas.

Flexión


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4. Torsión: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a retorcerlo, el cuerpo sufre torsión.

Torsión

Es el tipo de esfuerzo que soporta una llave girando en una cerradura.

Tanto el tornillo como la punta del destornillador están sufriendo torsión

5. Cortadura o cizalladura: Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a cortarlo o

desgarrarlo, el cuerpo sufre cortadura.

Es el tipo de esfuerzo que sufre la zona del trampolín de piscina unida a la torre o la zona de unión entre una viga y un pilar.

Cortadura

La zona en que se unen la viga y el pilar sufre cizalladura, porque tiende a cortarse

Ejemplo de pilar que sufre compresión y tensor que sufre tracción (cable)


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TRIANGULACIÓN. ESTRUCTURAS TRIANGULADAS

Si se analiza cualquier estructura formada por la unión de perfiles simples, como las de las grúas de la construcción, algunos puentes, las torres de alta tensión, etc.; vemos que la rigidez de estas estructuras no se debe a lo compacto de su construcción, sino al entramado triangular de su forma. Es decir, su rigidez se basa en la triangulación. Triangular una estructura consiste en añadirle barras y perfiles hasta que toda ella esté formada por un conjunto de triángulos que le permitirá tener una gran rigidez y resistencia a deformarse.

Si te fijas en los ejemplos, la estructura cuadrada puede deformarse fácilmente, al igual

que la pentagonal. Pero la triangular es muy estable e indeformable. Por eso, las otras formas geométricas se triangulan para darles rigidez.

Es decir, la triangulación hace que las estructuras no se deformen y que sean muy

estables.

Triangulación de un cuadrado


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Actividades de estructuras

1. ¿Qué tienen en común casi todas las estructuras?

2. ¿Por qué decimos que el cuerpo humano es un ejemplo de estructura? 3. Enumera cinco estructuras diferentes y explica la utilidad de cada una de ellas.

4. Escribe el nombre de cinco estructuras naturales y de cinco artificiales.

5. De la siguiente lista, señalas las estructuras que usarías para soportar pesos, salvar distancias o proteger objetos ( patas de una mesa, torre, pizarra, teleférico, mesa, silla., caja de embalaje, reloj, chasis del coche, estanterías, cartón de huevos, columnas, puentes, grúas, casco)

6. ¿Qué es la carga de una estructura? Tipos. Indica un ejemplo de cada.

7. (*) Un puente es una estructura que soporta cargas fijas y variables. Indica el tipo de cargas que soporta los siguientes elementos del puente

a) Farolas de un puente

b) Vehículos que pasan el puente_

c) El viento que golpea al puente

d) El asfalto de la carrete que está sobre el puente

e) La lluvia

8. ¿Por qué es importante que una estructura conserve su forma?

9 (*) Tanto las naturales como las tienen las siguientes

funciones: soportar cargas, partes delicadas, la forma

de la estructura, ser

y ser _.

10. Define elemento estructural. Nombra los mismos. 11. Pon tres ejemplos de: a) pilares; b) vigas; c) tirantes.

12. Una grúa de la construcción es una estructura de tipo triangular, móvil y colgante: (ver imagen de la grúa de la pag. 11)

a) ¿Qué tipo de elementos la forman? b) Indica la función de cada uno de sus elementos.

13. ¿Para qué se utilizan los perfiles de acero en una estructura? Nombra dos tipos.

14. (*) La diferencia entre un esfuerzo de tracción y otro de es que el

primero tiende a el elemento de la estructura, mientras que el segundo tiende a

comprimirlo.


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15. ¿Qué es lo primero que se construye de un edificio? ¿Por qué?

16. Si un edificio no tuviese cimientos. ¿Qué le podría pasar?

17. ¿Qué es el hormigón? ¿Para qué se emplea?

18. ¿Cómo se consigue hormigón armado? ¿Por qué se construyen los edificios de hormigón armado en lugar del hormigón simple?

19. ¿En qué se diferencia una viga de un pilar?

20. ¿Para qué sirven las vigas de una casa?

21. ¿En qué tipo de edificios se emplean las cerchas? ¿Por qué?

22. Los albañiles refrescan con agua las paredes encaladas con hormigón? ¿Por qué?

23. Define y pon un ejemplo de elemento sometido a

a) compresión; b) tracción, c) flexión.

24. (*) a) Nombra los elementos que componen una escalera plegable y explica a que esfuerzo están sometidos cada uno de esos elementos.

25. (*) Relaciona con flechas cada elemento estructural con el esfuerzo que soporta:

Viga Tirante Tensor Columna y pilar Cimientos Cercha

Compresión Flexión Flexión Tracción


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26. (*) Decir que tipo de esfuerzo soporta o debe soportar cada uno de los elementos (Opciones: compresión, torsión, flexión, cortadura, tracción)

El cable que soporta la lámpara de un

techo_

La patas de un taburete_

Un tobogán

Punta de un destornillador

La tabla de una mesa

Llave en una cerradura

Cimientos de una casa

La cuerda que hay entre una lancha y un

esquiador acuático

El cuello de una botella con tapón de rosca

El asiento de una silla

Tapón de rosca de un bolígrafo

Soportes de la baca de un coche

Unión que hay entre los postes y el larguero

de una portería de fútbol

Perchero colgado de una pared

Un gancho colgado del techo

El pomo de una puerta

Los cables de un puente colgante

Las barras paralelas de gimnasia_

La unión que existe entre una viga y un pilar

Una viga

Un pilar

Un tornillo

27. Indicar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Corregir aquella frase si es falsa REESCRIBIENDO LA FRASE COMPLETAMENTE EN TU CUADERNO. CAMBIA EL MÍNIMO NÚMERO DE PALABRAS.

a) Si en un cuerpo sus fibras se estiran como consecuencia de una fuerza externa, decimos que

está sometido a compresión. b) Si en un cuerpo sus fibras se encogen como consecuencia de una fuerza externa, decimos

que está sometido a una flexión. c) Cuando los pesos que actúan tienden a doblar la pieza, decimos que se produce una tracción. d) Cuando las cargas producen un retorcimiento de la pieza, decimos que se ha producido una

flexión. e) Las vigas se colocan verticalmente en una estructura, mientras que las columnas

horizontalmente. f) Las vigas son cables que se utilizan para reforzar las estructuras. g) Las estructuras son siempre rígidas. h) Los tirantes son cables que mejoran la resistencia y estabilidad de algunas estructuras. i) La carcasa de los electrodomésticos sirve para esconder sus piezas internas. j) Sólo los edificios y los puentes son estructuras resistentes debido a su tamaño.


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28. (*) Relaciona los siguientes elementos con el tipo de esfuerzo al que están sometidos:

Elemento Esfuerzo

Pata de la mesa

Viga de una casa

Cable de un puente

Tabla de trampolín

Muro de un sótano

Azotea de una casa

Riel de cortina

29. ¿Qué figura geométrica se repite en una grúa de la construcción? Fíjate en la imagen de la pag. 11

30. (*) La consiste en formar triángulos con barras en una estructura para que no .

31. Piensa y responde: a) ¿Se puede conseguir que una estructura sea resistente aunque el material con el que se ha construido no sea especialmente resistente? Nombra un ejemplo. b) ¿Todas las estructuras se sostienen solas durante su construcción? Pon ejemplos para apoyar tu respuesta.

32. (*) Añade barras a estás estructuras para formar triángulos y conseguir que sean indeformables, es decir, rígidas: (dibuja con un bolígrafo que no sea negro)

ocurrirá si presionas en el vértice señalado por la flecha en las siguientes figuras?

33. (*) a) ¿Qué

b) Dibuja (negro no)sobre las propias figuras lo que añadirías para que no se deformaran.

34. a) ¿Por qué se mueve una estantería como la de la figura?:

b) ¿Qué harías para evitarlo?


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Nº Esfuerzo

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

35 (*) – En los dibujos siguientes determina el tipo de esfuerzo al que están sometidos los elementos señalados.

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36 . (*) Indica a qué elemento estructural se refiere de estas definiciones:

Elemento encargado de soportar y repartir en el suelo todo el peso de una estructura........................

Elemento estructural, de forma curvada, que salva el espacio entre dos pilares

................................

Elemento estructural en forma de barra que se apoya verticalmente, cuya función es

soportar el peso de otras partes de la estructura y de transmitirla a la cimentación

..........................................

Pilares con sección más o menos circular....................................

Barra, normalmente metálica, de distintas secciones que se emplean para conseguir estructuras

más ligeras que soportan grandes pesos con poca cantidad de material .......................................

Elemento estructural con forma de barra que se coloca horizontalmente y se apoya sobre

las columnas y pilares...............................................

Viga maciza que se apoya horizontalmente y que cierra los huecos tales como puertas y ventanas

.............................................

Cables como los que sostienen la barra de gimnasia, o sujetan una tienda de

camping

…........................

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TEMA 3 - MATERIALES DE USO TÉCNICO

Si miras a tu alrededor puedes ver multitud de productos tecnológicos que el ser humano ha creado para satisfacer sus necesidades y mejorar su calidad de vida.

En su elaboración se emplean diversos materiales, como madera, plásticos, vidrio, etc… los

cuales son elegidos según sus propiedades.

Tipos de materiales

Los materiales tecnológicos pueden ser:

1. Materias primas o materiales naturales

2. Materiales elaborados o artificiales y también están las sintéticas como por ejemplo los

plásticos.

3. Productos tecnológicos

Las materias primas o materiales naturales

Son sustancias que se extraen directamente de la naturaleza, los cuales aprovecha el ser humano. Las materias primas se pueden clasificar según su origen

1. Materias primas de origen animal: Se obtienen de diversas partes del animal como la

lana, la seda, las pieles

2. Materias primas de origen vegetal: Se obtienen de árboles y plantas como la madera, el

corcho, el algodón, lino,…

3. Materias primas de de origen mineral: Se extraen de la corteza terrestre como los

minerales metálicos, la arcilla, el petróleo, el mármol,…

Los materiales elaborados o materiales artificiales

Lana: origen animal Algodón: origen vegetal Petróleo: origen mineral

Son sustancias que se obtienen se obtienen a partir de las materias primas para luego construir objetos. Los materiales elaborados no se extraen directamente de la naturaleza, se obtienen transformando materias primas. Ejemplo: El papel es un material artificial, porque se obtiene de la madera, que es una materia prima. Se obtiene mezclando materiales naturales como por ejemplo las aleaciones, el aglomerado de madera, el contrachapado de madera, etc. Materiales sintéticos: son los inventados por el hombre, creados en laboratorio o en la industria

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Los productos elaborados o productos tecnológicos

Tu libro y tu cuaderno, el bolígrafo con el que estás escribiendo, la silla y la mesa, tu reloj, el jersey y las zapatillas que llevas puestas…son productos elaborados. Los productos elaborados son los objetos creados por el ser humano para resolver nuestras necesidades y mejorar nuestra calidad de vida, como por ejemplo, una silla, un coche, un teléfono, lápiz etc. No confundas un material con un producto. Con los materiales se hacen productos. En resumen, el proceso tecnológico sigue los siguientes pasos

De la naturaleza se extraen las materias primas

Las materias primas se transforman en materiales

Directamente

Con los materiales elaborados y las materias primas se construyen productos

Veamos un ejemplo. Si queremos hacer una bolsa de plástico

1º - Extraemos el petróleo del subsuelo. El petróleo es la materia prima 2º - Transformamos el petróleo en plástico. El plástico es el material elaborado. 3º - Con una máquina construimos una bolsa de plástico. La bolsa es el producto.

Clasificación de materiales en tecnología

Los materiales se pueden clasifican en seis grandes grupos

Tipo De dónde se obtiene Ejemplos Aplicaciones

1. Maderas y sus derivados

De los troncos de los árboles

Pino, roble, abeto, …

Muebles, papel, cartón, para la construcción y como combustible

2. Materiales metálicos

Se extraen de los minerales metálicos que forman parte de las rocas

Hierro, cobre, aluminio, estaño,…

Herramientas, cables, tuberías, construcción,…

3. Materiales pétreos

De las rocas Mármol, yeso, cemento, basalto

Casi siempre en la construcción

4. Materiales cerámicos

Se obtienen a partir de rocas fundidas a altas temperaturas en hornos.

Porcelana, vidrio,...

Vajilla, lavabos, bañeras, azulejos,…

5. Materiales plásticos

A partir del petróleo, carbón, gas natural y otras sustancias químicas

PVC, caucho, … Neumáticos, juguetes, bolsas,…

6. Materiales textiles

Directamente de la naturaleza (tejidos naturales) o fabricados artificialmente (tejidos sintéticos)

Tejidos naturales: algodón, lana, lino, Tejidos sintéticos: licra, poliéster,…

Se emplea para hacer ropa, mantas, sábanas,…

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PROPIEDADES DE LA MATERIA

¿Se te ha caído alguna vez un vaso de vidrio? Seguro que te has dado cuenta de que el vidrio es un material muy duro, porque no se desgasta con facilidad, pero se rompe fácilmente. Sin embargo, el plástico no se rompe tan fácilmente. Los materiales son muy diferentes unos de otros. Cada uno tiene sus características o propiedades. Algunas propiedades de los materiales son las siguientes:

Propiedad de conducción de la electricidad:

Algunos materiales como el hierro, el cobre, el aluminio o el acero conducen bien la corriente eléctrica, son buenos conductores de la corriente eléctrica. Otros materiales como el plástico o la madera no conducen bien la electricidad, se dice que son materiales aislantes. La conductividad eléctrica es la propiedad que tienen los materiales de conducir la corriente eléctrica. Hay materiales aislantes de la corriente eléctrica (la madera) y hay materiales conductores ( el cobre)

Propiedades Ópticas.

Estas propiedades se aprecian cuando la luz incide sobre los materiales. Así hay materiales de tres clases: opacos, transparentes y translúcidos.

Materiales opacos: cuando no dejan pasar la luz y no se puede ver lo que hay detrás de ellos. Esto ocurre con la madera de la que está hecha esta puerta.

Materiales transparentes, aquellos que pueden ser atravesados por los rayos de luz y nos

permiten ver lo que hay detrás de ellos. Esto ocurre con esta puerta de cristal.

Materiales translúcidos, que son los que permiten el paso de la luz pero no dejan ver lo que hay detrás de ellos. Es el caso de la tela fina, el papel cebolla o el cristal de una mampara de ducha.

Propiedad de conducción del calor

La conductividad térmica es la propiedad de los materiales de transmitir calor. Los metales son buenos conductores térmicos, pues transmiten muy rápido el calor. Por el contrario, la madera y el plástico son aislantes térmicos porque no transmiten el calor.

El mango y las asas del cucharón, de la sartén y de la olla están hechos de materiales aislantes térmicos (madera o plástico) para impedir que nos quememos cuando cocinamos.

Propiedades mecánicas de los materiales.

Son aquellas que se refieren al comportamiento de los materiales cuando intentamos romperlo, rayarlo, deformarlo… Las propiedades mecánicas son, entre otras:

Elasticidad: es la propiedad que tiene algunos materiales que recuperan su forma original después de ser estirados, retorcidos… La goma es un material elástico. Si no recupera su forma es un material plástico como la plastilina o el barro

Resistencia mecánica: es la propiedad que tienen algunos materiales de no romperse cuando

están sometido a diversas cargas y esfuerzos (compresión, tracción, flexión,...)

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Dureza: Los materiales difíciles de rayar, cortar o perforar son materiales duros. También se puede decir que un material es duro si es resistente al desgaste. El diamante es el material más duro que hay. El vidrio también tiene esta propiedad. Lo contrario de duro es blando.

Tenacidad: es la propiedad que tiene algunos materiales por la que son difíciles de romper aun siendo fuertemente golpeados. Esta propiedad la tienen los metales. Así, por ejemplo, una campana no se rompe aunque se golpee continuamente, por eso es tenaz.

Fragilidad: por el contrario, otros materiales se rompen muy fácilmente cuando son golpeados. Esto le ocurre al vidrio, que es frágil porque se rompe con facilidad, pero es duro porque es difícil de rayar, cortar o perforar y, desde luego, no se desgasta con facilidad.

Propiedades ecológicas de los materiales:

Según el impacto que los materiales producen en el medio ambiente los materiales pueden ser:

Materiales reciclables: son los que, una vez desechados, se pueden reutilizar para construir nuevos productos. Materiales reciclables son: el vidrio, el papel, los metales, el cartón y los plásticos

Materiales tóxicos: son los materiales que pueden ser dañinos para el medio ambiente por resultar venenosos para los seres vivos, por contaminar el suelo, el aire o el agua. Las pilas, por ejemplo, contienen sustancias tóxicas como el mercurio.

Materiales biodegradables: son los materiales que, con el paso del tiempo, acaban descomponiéndose de forma natural. Esto le ocurre a los alimentos o al papel, por ejemplo. Los que no se descomponen fácilmente se llaman materiales no biodegradables. El plástico o el vidrio, son materiales no biodegradables que tardan muchos años (siglos) en descomponerse.

Materiales renovables: Son materiales que nunca se agotarán si somos respetuosos con el medio ambiente. Ejemplo: la lana, la madera, el algodón,...

Los residuos: el gran problema del desarrollo tecnológico

Hoy en día, gracias al desarrollo tecnológico, vivimos en una sociedad con un alto grado de bienestar, pues muchas de las tareas diarias nos resultan más cómodas y suponen un menor esfuerzo. Sin embargo, para alcanzar este bienestar, es necesario fabricar una serie de productos tecnológico que más tarde o temprano, acabarán siendo desechados: son los residuos. Antes, casi todos los productos se tiraban a vertederos y se enterraban, salvo excepciones. Sin embargo, la industria del reciclaje está creciendo y poco a poco hay una mayor conciencia al respecto. De nada sirve la industria del reciclaje si todos nosotros no participamos y tiramos los residuos en depósitos que separan los residuos según el grupo al que pertenezcan. A esto se le llama separación selectiva. Los depósitos que podemos encontrar son:

Depósito verde claro: Para separar objetos de vidrios (botellas, frascos, vasos, botes, etc) Depósito azul: Para separar papel y cartón (folios, periódicos, revistas, cajas, envases de

cartón, folletos de propaganda, libros viejos, etc) Depósito amarillo: Para separar envases de plástico y metal (tetra briks, botellas de agua y

refresco, latas de conservas, latas de refresco, etc) Depósito verde oscuro: Para separar restos orgánicos (sobras de comida, peladuras de

verduras, restos de zumos, …) También hay depósitos para aceites de comida, pilas y para ropa que ya no utilicemos.

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Los restos de metal se suelen tirar en las chatarrerías, que enviarán los materiales a industrias que las reciclarán para construir otros objetos metálicos.

En Canarias, cuando no sabes que hacer con objetos voluminosos, debes acudir a los llamados Puntos Limpios, que disponen de zonas separadas y bien señalizadas para tirar los residuos. En este tipo de espacios se pueden tirar (electrodomésticos viejos, escombros, maderas, metales, muebles viejos, líquidos tóxicos, baterías, aceites de coche, etc). El Gobierno de Canarias dispone de una Web que te informa de los Puntos Limpios más cercanos a tu casa en los que puedes tirar esos desechos, así como una descripción de los objetos que puedes llevar.

http://www.gobcan.es/cmayot/medioambiente/calidadambiental/residuos/plimpios.html

ACTIVIDADES DE REPASO

Parte A: Contesta las preguntas en estas mismas hojas

1. (*) Completa las siguientes frases

a) Los materiales que proceden directamente de la naturaleza y el ser humano ha sabido aprovechar se llaman . Un ejemplo podría ser

b) Los materiales artificiales también se pueden llamar materiales y

se obtienen a partir de . Un ejemplo de material artificial es

c) Las materias primas se pueden clasificar en tres grandes grupos según su origen, es decir, según de donde provengan: Son las materias primas de origen , de origen y de origen _.

2. (*) Indica tres ejemplos de:

a) Materia prima

b) Material elaborado

c) Producto tecnológico

3. (*) Indica dos ejemplos de

a) Materia prima de origen animal

b) Materia prima de origen vegetal

c) Materia prima de origen mineral

http://www.gobcan.es/cmayot/medioambiente/calidadambiental/residuos/plimpios.html

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4. (*) En esta lista, marca con una cruz los que sean productos tecnológicos:

Una televisión Una bolsa de plástico

Un trozo de corcho Un kilo de barro

Un libro Un litro de agua

Una lámpara Un bloque de hormigón

Un trozo de madera Hormigón

5. (*) Indica con qué materiales se pueden elaborar estos productos tecnológicos (indica entre paréntesis a qué grupo pertenece el material elegido): Tienes el primer ejemplo resuelto:

1. El cristal de unas gafas: Está fabricado con vidrio (Tipo: material cerámico)

2. Un marco de fotos

3. Un puente

4. Una estantería

5. Una escultura

6. Una camisa

7. Una vajilla

6. (*) Relaciona cada material de la siguiente lista con la familia a la que pertenece. Pon el número de la segunda lista en la primera que creas que corresponda.

PVC

Caucho

Mármol 1 Madera y derivados

Yeso

Lino 2 Metal

Pino

Algodón 3 Plástico

Hierro

Roble 4 Material pétreo

Abeto

Lana 5 Material textil

_Vidrio

Cemento 6 Material cerámico

Aluminio

Cobre

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7. (*) Completa las siguientes frases

a) Los materiales metálicos se obtienen a partir de

b) Los materiales plásticos se obtienen a partir de

c) Los materiales textiles se clasifican en dos grandes grupos: tejidos como

por ejemplo

y tejidos

como por ejemplo

d) Los materiales cerámicos se obtienen a partir de

e) Si un material es capaz de conducir el calor se dice que presenta

. Por ejemplo:

f) El acero es material muy resistente al esfuerzo de compresión, por eso se dice que el

acero presenta alta resistencia

g) El vidrio es un material duro porque_

, pero al mismo tiempo es frágil

porque_

h) Si yo doblo un poco la hoja un cuchillo de cocina, que está fabricado de acero

inoxidable, y luego dejo el cuchillo sobre la mesa, observo que la hoja ha recuperado

su forma original. Eso demuestra que el acero inoxidable es un material

i) El papel de cebolla es translúcido porque permite , pero

la imagen que hay detrás.

j) La propiedad de un material que le permite soportar un golpe o impacto sin romperse

se denomina

k) La madera es un material renovable porque

l) El papel es un material biodegradable porque

m) El mercurio es un metal tóxico porque_

n) El vidrio es un material reciclable porque_

o) En el depósito verde claro se tira el , en el de color azul se tira el

y el _ y en el depósito amarillo se tiran los

.

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8. (*) Coloca los siguientes materiales en las casillas: según sean renovables, tóxicos,

biodegradables o reciclables. Algunos de ellos los puedes colocar en más de una casilla. Plomo, madera, cartón, vidrio, plástico, gasolina

Biodegradable Renovable Tóxico Reciclable

9. (*) Indica en que contenedor depositarías los siguientes residuos. Algunos residuos se deben

llevar al punto limpio, en lugar de a un contenedor. Marca con una X. Contenedor

azul Contenedor amarillo

Contenedor verde oscuro

Contenedor verde claro

Punto Limpio

Residuo

Bandeja de porexpán (las que contienen queso en lonchas) (corcho blanco)

Periódicos y revistas

Nevera

Lata de refrescos

Caja de cartón

Un reproductor de DVD viejo

Botella de vidrio

Cartón del envase de una lata de atún

Batería de un coche

Lata de atún

Tetra Bric de leche

Vaso de yogur

Sofá viejo

Frasco de un perfume

Restos orgánicos de comida

Propaganda

Tarrina de helado

Lata de conservas

El teclado de un ordenador estropeado

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Cartón de huevos

Una estantería metálica oxidada

Bote de gel

Televisor estropeado

Tetra Bric de zumo

Frasco de Actimel

10. (*) Clasifica estos materiales atendiendo a su origen (natural o artificial) Marca con una X

MATERIALES NATURAL ARTIFICIAL

Porcelana

Diamante

Seda

Corcho

Esparto

Cobre

Arcilla

Granito

Acero

Cemento

Loza

Cartón

11. (*) Averigua las materias primas que se utilizan para obtener los siguientes materiales artificiales:

MATERIALES MATERIAS PRIMAS

Vidrio

Mortero

Acero

Papel

Nailon

Cuero

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ACTIVIDADES DE REPASO

Parte B: Copia las preguntas en el cuaderno y contesta 1. A los materiales artificiales también se les llama de otra manera ¿Cuál es? ¿Por qué se

llaman así?

2. Nombra dos materiales artificiales y de qué materias primas proceden.

3. Nombra cinco productos tecnológicos fabricados con materiales metálicos.

4. Justifica por qué no construirías unos zapatos de vidrio, un paraguas de cartón o una

pecera de metal.

5. ¿Cuándo decimos que un material es opaco? ¿y si es translúcido? ¿y si es transparente?

6. Nombra tres productos tecnológicos que estén elaborados con materiales transparentes

y tres construidos con materiales opacos?. A continuación, indica si los productos

construidos con materiales transparentes se pueden sustituir por otros que no lo son.

7. ¿Cómo podrías saber si un material es conductor térmico?

8. ¿Con qué material se construye una olla para cocinar? ¿Y por qué las asas suelen ser de

plástico? Justifica ambas respuestas.

9. ¿Qué diferencia existe entre un material conductor eléctrico y uno aislante? Indica un

ejemplo de cada.

10. ¿Cuál es la propiedad contraria a la fragilidad? ¿En qué consiste?

11. ¿Crees que un material duro puede ser frágil al mismo tiempo? Razona tu respuesta.

12. ¿A qué nos referimos cuando hablamos de propiedades ecológicas de los materiales?

13. ¿Qué beneficios proporciona el reciclaje de materiales? Nombra cuatro materiales

reciclables.

14. ¿Qué diferencia hay entre reciclable y renovable?

15. ¿Qué bolsas resultan más perjudiciales para el medio ambiente: las de plástico, las de

papel o las de tela? Señala las ventajas e inconvenientes de cada tipo de bolsa.

16. ¿Qué es un punto limpio? ¿Por qué son importantes?

17. Lee las siguientes afirmaciones e indica si son verdaderas. Sin son falsas, las redactas en el cuaderno, cambiando el mínimo número de palabras. a) Las propiedades ópticas de los materiales se manifiestan ante la electricidad y el

calor.

b) Los materiales translúcidos dejan pasar la luz, pero no es posible ver con nitidez lo

que hay detrás de ellos.

c) Los materiales plásticos son buenos conductores de la electricidad.

d) Los materiales metálicos son excelentes conductores térmicos.

e) La plastilina es un material elástico.

e) La propiedad contraria a la tenacidad es la fragilidad.

f) Los metales son materiales que se oxidan, al contrario que la madera.

g) La ductilidad es la propiedad de algunos materiales de extenderse en forma de

cables e hilos.

h) Lo contrario de duro es frágil

i) Las materias primas renovables son aquellas que existen en la naturaleza de forma

ilimitada, como la lana y la madera.

j) Los materiales orgánicos son biodegradables porque tardan más tiempo en

descomponerse.

k) En la fabricación de cables se utiliza cobre y aluminio porque estos materiales son

conductores térmicos

l) Un material frágil puede ser rayado fácilmente

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TEMA 4 - MATERIALES DE USO TECNICO: LA MADERA Y SUS DERIVADOS

La naturaleza de la madera

La madera es una materia prima de origen vegetal. Se obtiene de los troncos de los árboles.

Las madera está formada principalmente por dos sustancias:

Celulosa: es la parte más importante, pues constituye la base de la madera.

Lignina: esta sustancia proporciona a la madera dureza y rigidez.

Aparte de estas dos sustancias, los árboles poseen otras sustancias como azúcares, aceites, resinas,…

Partes del árbol

Analizamos las partes del tronco del árbol desde la más interna hasta la más externa

Médula: Es la zona central del tronco. Posee escasa resistencia, por lo que, generalmente, no se utiliza en la obtención de madera.

Duramen: Esta zona es seca, dura, compacta y más oscura. Es la parte más aprovechable y útil del tronco.

Albura: Es la madera de más reciente formación. Es de color más claro que el duramen, más rica en agua y menos resistente. Se usa menos en carpintería.

Cambium: Es una capa fina que está justo después de la albura. Es en esta capa donde se forma la madera.

Corteza: Capa más externa del tronco. Protege al árbol de agresiones externas (parásitos, frío, fuego,…)

Clasificación de la madera y sus derivados

Existe una enorme variedad de madera, pero todas se agrupan en tres grupos. Maderas naturales: Se obtienen directamente del árbol. Maderas prefabricadas o artificiales: Se obtienen a partir de las maderas naturales en las

fábricas. Materiales celulósicos: Son aquellos elaborados con la celulosa de la madera. Los más

conocidos son el papel y el cartón.

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Propiedades de la madera

La madera es un material que el ser humano ha utilizado desde hace miles de años gracias a sus propiedades, veamos algunas:

Son materiales relativamente ligeros. Es menos densa que el agua. Tienen una buena resistencia mecánica los esfuerzos de tracción, flexión y compresión. La madera es estética. Aísla el frío, el calor y la electricidad si está seca. (aislantes térmicos y eléctricos). Es un buen aislante acústico, es decir, aísla el sonido. Es renovable, es decir, si cuidamos los bosques nunca se agotará. Es reciclable, es decir, se puede reutilizar a partir de los desechos. Es biodegradable, es decir, se descompone de forma natural, con lo cual no contamina. Puede partirse fácilmente en el sentido de las vetas. Esta propiedad se llama hendibilidad, es

decir, la madera es hendible. Es un material poroso, capaz de absorber o desprender humedad. Debido a esto, se dice que

la madera es higroscópica. Esta propiedad es negativa, pues puede hacer que la madera se hinche en entornos húmedos o reduzca su volumen en entornos secos.

Maderas naturales

Las maderas naturales se dividen en dos grupos: maderas duras y maderas blandas.

Maderas duras

Poseen las siguientes características:

Proceden de árboles de hoja caduca: es decir, en invierno se les cae la hoja. Sus árboles crecen lentamente y tienen gruesos troncos. La madera tiene poca resina Hay una gran variedad de colores entre las maderas duras. Tienen mucha resistencia y son pesadas. Son difíciles de trabajar. Son más caras que las blandas Aplicaciones: muebles de mayor calidad, instrumentos musicales, parqué,... Ejemplos: Roble, haya, castaño, caoba, cerezo,…

Maderas blandas

Poseen las siguientes características

Proceden de árboles de hoja perenne (nunca se cae la hoja) en forma de aguja Los árboles de maderas blandas crecen rápidamente. La madera suele tener colores claros y tienen los anillos más marcados. Es una madera que contiene mucha resina. Esta madera es más barata, ligera y fácil de trabajar que la dura. Aplicaciones: Estructuras, cajas para embalar, suelos, muebles,... Ejemplos: pino, abeto, abedul, tilo,…

Maderas prefabricadas

Las maderas prefabricadas, también llamadas maderas artificiales, no se obtienen directamente de los troncos, sino que son obtenidas en fábricas a partir de restos de madera natural. Se venden

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en forma de láminas o planchas de diverso grosor. Pero ¿Por qué se emplean estas maderas en lugar de las naturales?

Los tableros pueden tener cualquier tamaño, en cambio, si la madera es natural, el tamaño depende de lo grueso que sea el árbol.

Son más fáciles de trabajar que las naturales. No son atacadas por parásitos. Son más económicas que las naturales.

Tipos de madera prefabricadas

Tableros de contrachapado: Se fabrican uniendo varias láminas finas de madera natural con cola. Según el número de capas tenemos grosores distintos. De las prefabricadas es la madera más cara y resistente a la humedad. Usos: Muebles, suelos, techos,...

Tableros Aglomerados: Se fabrica mezclando virutas de madera con cola. La mezcla se prensa y obtenemos un tablero del grosor deseado. Es una madera bastante barata y fácil de trabajar. Normalmente esta madera está forrada por las dos caras con plástico o una chapa fina de madera pues es sensible a la humedad. Además, su textura (tacto) es porosa y tiene mal acabado. Usos: muebles, piezas de módulos de cocina, armarios, …

Tableros de fibra: Esta madera se fabrica mezclando fibras y virutas de madera molida con cola. La mezcla se prensa fuertemente se aplica calor en seco para obtener un tablero del grosor deseado. El tipo más conocido es el DM, el cual es un tablero relativamente pesado, resistente a la humedad, barata, fácil de trabajar y tiene una superficie bien acabada. Es muy común en fondos de armario y cajones.

¿Cómo se presenta la madera comercialmente?

Después de talar el árbol y quitarle la corteza, se debe cortar el tronco para obtener las piezas que se emplearán para los diversos objetos. Veamos cuales son:

2. Listones: Son largos y de sección cuadrada o rectangular. Si los listones son muy largos y

gruesos, se suele hablar de tablones. 3. Molduras: Son largos, al igual que los listones, de hecho, se obtienen a partir de ellos, pero

su sección tiene formas muy variadas. Suelen tener una función decorativa en los muebles y marcos de ventanas y puertas.

4. Tableros macizos: De forma plana y rectangular. A partir de los tableros se obtienen las tablas.

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5. Chapas: Formadas por láminas muy delgadas (hasta 3 mm de grosor) utilizadas para

revestir tableros aglomerados o contrachapados u otras maderas de menor calidad.

Materiales celulósicos

Como se dijo anteriormente, estos materiales se obtienen a partir de la celulosa de la madera. Hay muchos tipos, pero el más importante es el papel. El papel se obtiene del siguiente modo:

Se tritura la madera y se mezcla con agua y otros productos químicos para separar la celulosa de la lignina, que no interesa.

Se obtiene una pasta de celulosa que debe lavarse con agua abundante y blanquearse con otros productos químicos.

La pasta se se prensa en máquinas para obtener una lámina de papel que se debe secar.

Otros materiales celulósicos son: cartón, cartulina, ...

El reciclado de la madera y el cuidado del medio ambiente

Reciclar la madera significa cuidar nuestros bosques y nuestro aire, con lo cual ganamos calidad de vida.

La madera se puede reciclar de diversos modos

Reutilizando trozos que han sobrado de otros trabajos para trabajos nuevos o empleando la madera de proyectos que ya no interesan.

Triturando la madera para fabricar maderas prefabricadas nuevas, papel, cartón,...

Aparte del reciclaje podemos cuidar el medio ambiente del siguiente modo…

No comprar muebles de maderas duras (que suelen ser tropicales). Con lo cual cuidamos

selvas como las del Amazonas. En su lugar compra maderas artificiales.

Reutilizando y reciclando el papel y el cartón.

Otro derivado de la madera: el corcho

Es un material poroso, impermeable, elástico, buen aislante del calor y acústico y muy ligero que se obtiene de la corteza de algunos árboles, especialmente el alcornoque. Aplicaciones: Tapones de botellas, paneles para aislamientos térmicos y acústicos, los tableros de nuestra aula, …

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Actividades de repaso 1. Contesta en las hojas.

1. (*) Completa la frase

5. La parte más útil del tronco de un árbol que realmente se aprovecha para construir muebles

se llama

6. La madera está formada principalmente por dos sustancias: la y la

7. La madera es una materia de origen

8. La sustancia más importante de la madera, que constituye su base es

9. La capa más externa del tronco del árbol que la protege se llama

10. Las maderas y sus derivados se clasifican en tres grupos: maderas ,

maderas y materiales

11. Los materiales celulósicos más conocidos son y

(*) Marca cuáles qué características son propias de la madera

Conduce la electricidad Aísla el sonido Higroscópica

Aislante de la electricidad Reciclable Hendible

Conductor del calor Tóxica Baja resistencia a la tracción

Aísla el calor Renovable Alta resistencia a la compresión

Material pesado Es una materia prima Aspecto desagradable

Conduce el sonido Biodegradable Baja resistencia a la flexión

3. (*) Clasifica las siguientes maderas según sean: MADERAS NATURALES DURAS, MADERAS NATURALES BLANDAS, MADERAS ARTIFICIALES O MATERIALES

CELULÓSICOS.

Aglomerado, Roble, Haya, Castaño, Cartulina, Abeto, Caoba, Pino, Contrachapado, DM, Papel, Tilo

MADERAS NATURALES DURAS

MADERAS NATURALES BLANDAS

MADERAS ARTIFICIALES MATERIALES CELULÓSICOS

4. (*)Identifica de las siguientes propiedades cuáles son características de la madera dura. Marca una X

Sus árboles tienen la hoja caduca Es más pesada

Madera con mucha resina Este tipo de madera se puede trabajar con mayor facilidad

Son más baratas Sus árboles tienen hojas con forma de aguja

Tiene siempre colores claros Los colores son variados El madera de pino es de este tipo Sus árboles tienen un crecimiento rápido

Se fabrican parqués con ella Los troncos de los árboles son gruesos

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Cambium Corteza Duramen Albura

4. (*) Completa los espacios en blanco con la opción correcta de las que aparecen entre paréntesis.

- La madera artificial es más (barata/cara) que la natural. - La madera natural es de (peor/mejor) calidad que la prefabricada. - Con la madera prefabricada (si/no) se puede obtener tableros de cualquier dimensión. - Las maderas prefabricadas (si/no) resisten adecuadamente los ataques de los parásitos. - Con las maderas prefabricadas (se disminuye/no se disminuye) el número de árboles talados, ya que partimos de (madera natural/desechos de madera)

- La madera DM resiste (mejor/peor) que el aglomerado las condiciones de humedad. - Para fabricar el aglomerado partimos de (virutas grandes/polvo de serrín molido) , mientras que para fabricar DM partimos de (virutas grandes/polvo de serrín molido)

- La madera prefabricada más cara es (el contrachapado/el aglomerado/el DM)

- Los tableros de madera artificial que se fabrican uniendo con cola láminas finas de madera natural son (contrachapados/aglomerados/de fibra)

- Las piezas de madera planas, finas y rectangulares se llaman (listones/molduras/ tableros/chapas)

- Los (listones/molduras) son piezas de madera largas, de sección cuadrada o rectangular .

3. (*) ¿A qué grupo pertenece cada una de las siguientes variedades de materiales?

8. Listón de pino

Maderas natural dura 9. Bobina de papel

Maderas artificiales o prefabricadas

10. Tablero aglomerado

Derivados de la madera 11. Moldura de roble

Madera natural blanda 12. Tablero de DM

13. Tapón de corcho de una botella

4. (*) Test (CONTESTA EN ESTA MISMA HOJA)

1. La capa que sucede a la médula del tronco de un árbol, la cuál es húmeda, blanda y poco aprovechable es…

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Fácil de trabajar Estética agradable Mala conductora del calor Buena conductora de la electricidad

Materiales elaborados

Materiales pétreos Materiales metálicos Productos elaborados

Abeto Caoba Pino Tilo

Aglomerado Fibra Pino Contrachapado

Dureza Tenacidad Fuerza Resistencia mecánica

El pino El roble El alcornoque El duramen

Tableros contrachapados

Tableros celulósicos Tableros aglomerados

Tableros de fibra

La madera seca es un buen aislante eléctrico

La madera es una material renovable

La madera es higroscópica

La madera es buena conductora acústica

2. ¿Cuál de las siguientes propiedades no es característica de la madera?:

3. ¿Cómo se llaman los materiales obtenidos a partir de las materias primas?

4. Madera de color rojizo, dura y difícil de trabajar que se usa en la fabricación de muebles de lujo

5. Tablero artificial fabricado mezclando virutas molidas con cola, todo ello prensado

6. Si un material se raya con facilidad se dice que es

frágil blando flojo duro

7. Si un material es capaz de soportar las cargas a las que esté sometido, entonces se dice que posee

8. Un material que no se agotará nunca, si somos respetuosos con el medio ambiente se llama

Reciclable Biodegradable Renovable Ecológico

9 . El corcho es un derivado de la madera que se extrae de

10. ¿Cuáles de los siguientes materiales no pertenece al grupo de maderas prefabricadas?

11. ¿Cuál de ellas es falsa?

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Tableros contrachapados

Tableros celulósicos Tableros aglomerados Tableros de fibra

Impermeable Ligero Aislante acústico Conductor térmico

C Ejemplos: Ejemplos -

Tableros de _

A _

- -

-

-

_ -

Tableros de

12. ¿Qué dos sustancias principales forman la madera?

Celulosa y albura Celulosa y duramen Duramen y albura Celulosa y lignina

13. Los tableros de DM son...

14. Pieza de madera larga cuya sección tiene forma muy variada

Listón Moldura Tablero Chapa

15. Una de las siguientes propiedades no la posee el corcho

7. (*) Completa el siguiente diagrama sobre la clasificación de las maderas y sus derivados

Las maderas y sus derivados se clasifican en ...

Maderas

A

Maderas

N

Materiales

C

Tableros de D B Ejemplos

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Actividades de Repaso 2. Redacta las preguntas y contesta en el cuaderno

6. ¿Qué dos sustancias principales forman la madera? Diferencias 7. Nombra las partes del árbol comenzando desde la capa más externa 8. ¿Cuál es la parte del árbol más útil para el ser humano? ¿Y cuál es la parte del árbol que

lo protege de agresiones externas? 9. ¿En qué tres grupos se clasifican las maderas y sus derivados? Indica el origen de cada

grupo. 10. Propiedades generales de la madera 11. La madera es un recurso renovable, reciclable y biodegradable. ¿Qué significa esto? ¿Es

tóxico, por qué? 12. La madera es higroscópica. ¿Qué significa esto? 13. La madera es hendible. ¿Qué significa esto? 14. Construye una tabla con dos columnas. En cada una señala las diferencias generales

entre las maderas blandas y las maderas duras. 15. Las maderas blandas se utilizan más que las duras. ¿Por qué puede ser? 16. Las maderas prefabricadas se emplean más que las maderas naturales para fabricar

muebles. 1. ¿Qué son las maderas prefabricadas? 2. ¿Qué ventajas tienen respecto a las maderas naturales? 3. ¿Y qué inconvenientes?

17. Indica los tres tipos de o tableros prefabricados más importantes y cómo se fabrican. 18. Diferencia entre un listón y un tablero. 19. Diferencias entre un listón y una moldura. 20. ¿Qué son los materiales celulósicos? ¿Cuál es el más importante? 21. Nombra otros materiales celulósicos 22. ¿Cómo se puede reciclar la madera? 23. Si tuvieses que tirar un mueble viejo de madera. ¿A dónde lo tirarías? 24. ¿De dónde se obtiene el corcho?

25. ¿Qué propiedades generales tiene el corcho?

¿Verdadero o falso? Aquellas que sean falsas LAS REESCRIBES COMPLETAMENTE EN HOJAS APARTE en tu cuaderno para convertirlas en verdaderas

1. Los materiales que no permiten el paso de la electricidad se llaman aislantes eléctricos

2. Los tableros de contrachapado se elaboran con virutas de madera adheridas entre sí con cola y prensadas.

3. Un material que es difícil de romper cuando recibe un golpe brusco es duro

4. Los materiales biodegradables son aquellos que se descomponen de forma natural

5. Las propiedades ecológicas se relacionan con el impacto que producen los materiales en el medio ambiente

6. Las maderas secas son buenas conductoras de la corriente eléctrica.

7. La madera es una materia prima no renovable

8. El vidrio es hendible porque se puede partir en el sentido de las vetas

9. Uno de los principales inconvenientes de la madera blanda es que se trabaja con dificultad.

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10. La madera no es un buen conductor acústico.

11. La madera seca es mala conductora del calor y la electricidad.

12. Las maderas blandas suelen proceder de árboles de hoja caduca.

13. El roble y el castaño son maderas blandas.

14. El pino y el abeto son maderas duras.

15. Las maderas duras proceden, en general, de árboles de troncos gruesos.

16. El aglomerado es un material celulósico.

17. Los tableros de aglomerado se elaboran a partir de virutas de madera molida, adheridas entre sí y luego prensadas

18. La madera es un material impermeable, por eso es higroscópica

19. La madera tiene una baja resistencia a la tracción

20. El corcho se obtiene a partir de la corteza de un árbol llamado alcornoque.

Ejercicio. (*) Contesta esta pregunta en esta misma hoja marcando las correctas:

1. La madera es un material apropiado para recubrir las paredes de una casa, ya que:

Es tenaz Presenta hendibilidad Es un buen aislante térmico Presenta higroscopicidad

2. Los árboles de hoja caduca

Son los que producen maderas prefabricadas

Desarrollan troncos muy gruesos, contienen poca resina y presentan gran

variedad de colores

Dan lugar a las maderas blandas, como el pino, el

abeto y el chopo

Son ligeras y fáciles de trabajar

3. Los tableros de aglomerado están formados por...

Chapas de madera encoladas entre sí y

prensadas

Pequeños hilos leñosos unidos con un adhesivo

de resina sintetica

Virutas de madera adheridas entre sí con

cola

Restos de papel, cartón y cartulina

4. En la fabricación de entarimados, parqué y toneles se utiliza la madera de:

Cerezo Roble Pino Chopo

Pag. 45


TEMA 5. LOS METALES

1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

Los objetos que nos rodean están fabricados para satisfacer las necesidades del ser humano y mejorar su calidad de vida. Estos objetos se fabrican con una gran variedad de materiales cuya elección es fundamental si queremos que nuestro producto final cumpla su cometido. Por eso, es importante conocer los tipos de materiales que podemos encontrar; sus características; saber elegir los que mejor se adapten a nuestro objeto y valorar las ventajas e inconvenientes de cada uno. Empezaremos clasificándolos

1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES SEGÚN SU ORIGEN

Según el origen, es decir, según de donde provengan podemos encontrar materiales naturales y materiales artificiales.

a) Materiales naturales: son aquellos que se encuentran en la naturaleza, como el algodón, la madera o la lana. También se les conoce como materias primas.

b) Materiales artificiales: son aquellos fabricados por el hombre a partir

de los naturales como el papel, el vidrio o el acero. Por eso también se les conoce como materiales elaborados. Si el material se obtiene a partir de uno artificial, se suele denominar como sintéticos, como el plástico.

Para elaborar un producto primero se extraen las materias primas de la naturaleza. Posteriormente dichas materias primas se transforman en materiales y, por último, se emplean éstos para fabricar el producto.

Aunque muchas veces, con la materia prima se pueden elaborar directamente productos. Por ejemplo: Una silla de pino.

Materiales

naturales

Se transforman Materiales

artificiales

Se transforman Objetos y

productos

Ejemplo

Bauxita (Mineral)

Se transforma

Aluminio

Se transforma

Lata de refrescos

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Madera y

• Muebles

• No conduce el calor

• Pino

sus • Estructuras ni la electricidad • Roble

derivados • Embarcaciones • Fácil de trabajar • Haya

Ejercicios 1. Los materiales se pueden clasificar en dos grandes grupos: ¿Cuáles son? ¿Qué

diferencias hay entre ambos? Indica un ejemplo de cada

2. Nombra tres materiales artificiales e indica de que material natural procede.

3. Con los materiales naturales se pueden hacer materiales artificiales, pero también podemos hacer productos directamente. Nombra tres materiales naturales y dos productos que se pueden hacer con ellos directamente.

1.2 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES SEGÚN SU NATURALEZA

Podemos clasificar los materiales más usuales en los siguientes grupos: maderas, metales, plásticos, materiales pétreos, cerámicas y vidrios o materiales textiles.

Material Aplicaciones Propiedades Ejemplos Obtención

A partir de los árboles

Metal

Plástico

Pétreos

Cerámica y vidrio

• Clips

• Cuchillas

• Cubiertos

• Estructuras

• Bolígrafos

• Carcasas de electrodoméstico s

• Envases

•

• Encimeras

• Fachadas y suelo de edificios

• Muros

• Vajillas

• Ladrillos, tejas

• Cristales

• Buen conductor del calor y la electricidad

• Buena resistencia mecánica

• Ligero

• Mal conductor del calor y la electricidad

•

• Pesados y resistentes

• Difíciles de trabajar

• Buenos aislantes del calor y la electricidad

• Duro

• Frágil

• Transparente (sólo vidrio)

• Flexibles y

• Acero

• Cobre

• Aluminio

•

• PVC

• PET

• Porexpán (corcho blanco)

• Metacrilato

• Mármol

• Granito

• Porcelana

• Vidrio

• Algodón

A partir de determinados minerales Mediante procesos químicos, a partir del petróleo

Se obtienen de las rocas en canteras

Cerámica: a partir de arcillas y arenas por moldeado y cocción en hornos. Vidrio: se obtiene mezclado y tratado arena silícea, caliza y sosa.

Se hilan y tejen

Textiles • Ropa • Toldos

resistentes

• Fáciles de trabajar • Lana

• Nailon

fibras de origen vegetal, animal o sintético

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Ejercicios (Contesta el ejercicio 4 en el cuaderno)

4. Clasifica los materiales atendiendo a su naturaleza, nombrándolos sin definirlos y poniendo

dos ejemplos de cada uno.

5. (*) Dar dos ejemplos de objetos que conozcas hechos con:

a) Cobre

b) Aluminio

c) Madera de pino

d) Poliéster

e) Vidrio

f) Plata

g) Hormigón armado.

1.3 OTROS MATERIALES

Algunas veces necesitamos combinar las propiedades de varios tipos de elementos en uno solo, para lo cual se usan materiales compuestos. Un ejemplo de material compuesto es le tetrabrick, que está formado por capas de material plástico, cartón y aluminio. El plástico hace que sea impermeable. El cartón aporta resistencia. El aluminio conserva los alimentos

sin dejar pasar la luz. También son materiales compuestos el aglomerado y el contrachapado. Se fabrican a partir

de láminas (contrachapado) o restos de madera (aglomerado) con cola. Existen también fibras de origen mineral como la fibra de vidrio, que aporta

resistencia a algunos plásticos y da lugar a materiales resistentes y ligeros que se utilizan para fabricar raquetas o bicicletas por ejemplo.

La fibra óptica es el material de las comunicaciones del siglo XXI porque es capaz de transmitir mucha más información que el cable de cobre. Es un hilo del grosor de un cabello, constituido por dos vidrios diferentes de gran pureza, uno conectado con el otro.

2. MATERIALES METÁLICOS

2.1 INTRODUCCIÓN

Los metales son materiales con múltiples aplicaciones y se ha utilizado desde la prehistoria. Son elementos simples cuyas propiedades los convierten en uno de los materiales más importantes en la industria y en la sociedad. En la actualidad constituyen una pieza clave en prácticamente todas las actividades económicas.

2.2 PROPIEDADES MÁS IMPORTANTES DE LOS METALES

Cada producto necesita de un material que cumpla determinadas características. Piensa: ¿sería útil fabricar un paraguas con un material que no sea impermeable? Para poder elegir adecuadamente un metal debemos conocer sus características o propiedades. Podemos definir las propiedades de un material como el conjunto de características que hacen que dicho material se comporte de un modo determinado ante una fuerza, la luz, el calor o la electricidad.

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Vamos a destacar las siguientes:

Propiedades mecánicas de los metales: Gracias a estas propiedades, podemos saber cómo se comporta un metal cuando se somete a una fuerza.

a) Dureza: Es la resistencia que

ofrece un material a ser rayado, cortados o perforados. La mayoría de los metales son duros, pero muchos de ellos son bastante blandos, como el plomo o el estaño.

b) Resistencia mecánica: Es la capacidad que tiene un material de soportar una fuerza o una carga sin romperse. Esta fuerza puede ser de tracción (estirar), compresión, flexión (doblar) o torsión. Los metales suelen tener buena resistencia

Escala de dureza de Mohs. El material más duro puede rayar al anterior en la lista

mecánica, aunque no todos ellos. No lo confundas con la dureza. c) Tenacidad: Es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando se somete a un golpe.

La mayoría de los metales son tenaces. Lo contrario de tenaz es frágil. d) Ductilidad: Capacidad que tienen algunos metales para ser alargados y estirados hasta

convertirse en hilos. Muchos metales son dúctiles, aunque no todos. Por ejemplo, el oro es muy dúctil.

e) Maleabilidad: Capacidad que tienen algunos metales para ser estirados y comprimidos hasta

convertirse en láminas. Muchos metales son maleables, aunque no todos. Un metal dúctil suele ser maleable.

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g) Deformación elástica: Sucede cuando se deforma un material y este recupera su forma original al cesar las fuerzas que lo deformaron. Los metales, especialmente el acero, son elásticos hasta cierto límite, es decir, si se deforman sólo un poco, pueden recuperar su forma original, por ejemplo, si doblas un poco la hoja de acero de un serrucho, ésta puede recuperar su forma original.

h) Deformación plástica: Sucede cuando se deforma un material y este no recupera su forma

original al cesar las fuerzas que lo deformaron; es lo que le pasa también a materiales como el barro. Los metales sufren deformación plástica si las fuerzas son altas. Lo contrario de deformación plástica es deformación elástica. Si los metales se deforman demasiado, sufren deformación plástica, es decir, jamás recuperan su forma original después de deformarlos.

i) Los metales suelen ser forjables: Es decir, un metal se puede calentar a altas temperaturas sin que llegue a fundirse y luego se le golpea para darles forma. A este proceso se le llama forja.

Propiedades térmicas: Gracias a estas propiedades, sabemos cómo se comporta un cuerpo ante

el calor.

a) Los metales sufren cambios de estado: Pueden pasar de sólido

a líquido y a gas. Los metales suelen ser sólidos, pero pueden pasar de sólido a líquido cuando se eleva la temperatura, que

normalmente es alta. Se dice que se funden o sufren fusión. Hay

un metal, el mercurio, que es líquido a temperatura ambiente.

b) Los metales se pueden moldear, es decir, se pueden fundir y, en

estado líquido verter en un molde para que al enfriarse se solidifique y adopte la forma de éste.

c) Algunos metales se pueden soldar:

La soldadura consiste en unir metales entre sí a altas temperaturas, antes de cambiar de estado. El acero se puede soldar, pero el aluminio no.

d) Conductividad térmica: Capacidad de algunos materiales

para dejar pasar el color y el frío a través de ellos. Todos los metales son buenos conductores térmicos.

Propiedades eléctricas: Gracias a estas propiedades, sabemos cómo se comporta un material

ante la electricidad.

a) Conductividad eléctrica: Capacidad de algunos materiales de dejar pasar la corriente

eléctrica a través de ellos. Todos los metales son buenos conductores eléctricos.

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Propiedades ópticas: Gracias a estas propiedades, sabemos cómo se comporta un material ante la luz.

a) Reflejan la luz: Por eso los metales suelen ser brillantes. b) Todos los metales son opacos, es decir, no dejan pasar la luz.

Propiedades químicas: Gracias a estas propiedades, podemos saber cómo se comporta un

material cuando entra en contacto con otras sustancias.

a) Oxidación: Un material se oxida cuando se combina con el oxígeno para formar óxidos.

Como el oxígeno se encuentra en el aire y en el agua, un metal puede oxidarse si entran en contacto con ellos. No todos los metales se oxidan. El oro, prácticamente no se oxida, pero el hierro puro se oxida con facilidad.

Propiedades ecológicas: Estas son las propiedades relacionadas con el medio ambiente.

a) Los metales se pueden reciclar, es decir, una vez desechado, se pueden reutilizar. El

reciclaje es fundamental para evitar el impacto en el medio ambiente, porque al reutilizar los metales desechados, evitamos la acumulación de residuos en el medio ambiente y, por otra parte, evitamos destruir parajes naturales al reducir la excavaciones de minas en busca de minerales.

b) Los metales no son biodegradables, pues la mayoría tarda mucho tiempo en

descomponerse de forma natural.

c) Los metales son materiales no renovables, es decir, algún día los metales se agotarán.

d) Algunos metales son tóxicos, como el plomo o el mercurio, es decir, pueden dañar a los

seres vivos.

Ejercicios (Consulta los apuntes y contesta en el cuaderno, no olvides los enunciados)

6. El cobre es un metal más duro que el plomo. ¿Cómo se podría demostrar?

7. ¿Qué es un material frágil? ¿Qué es lo contrario de frágil?

8. ¿Crees que un material duro puede ser frágil? Razona tu respuesta. Dar dos ejemplos de

materiales que sean duros y frágiles a la vez.

9. El plomo es un metal blando, pero no es frágil. Razona tu respuesta con una frase como... “El plomo es blando porque... pero es no es frágil porque..... “

10. ¿En qué se diferencias los materiales maleables de los dúctiles?

11. ¿Qué es lo contrario de elástico? Razona tu respuesta.

12. Todos los metales se pueden fundir. ¿Qué significa eso?

13. El estaño es un metal que se puede fundir y soldar, además es dúctil maleable. Explica

qué significa tener cada una de esas propiedades. Escribe frases como, “El estaño se puede fundir porque ...., se puede soldar porque ...., es dúctil porque... y es maleable porque...”

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14. Dar tres ejemplos de materiales sólidos que cambien de estado (no todos tienen que ser metales).

15. Todos los metales tienen buena conductividad eléctrica. ¿Qué significa esto?

16. Dar cinco ejemplos de materiales aislantes de la corriente eléctrica

17. ¿Cuál es la causa de la oxidación de algunos metales? Nombra un metal que se oxide con facilidad y otro que no.

18. ¿Qué quiere decir que el acero es dúctil y maleable? ¿Qué quiere decir que el acero es conductor del calor? ¿Qué quiere decir que el acero tiene una temperatura de fusión de 1.480 ºC? ¿Qué quiere decir que el acero es económico? ¿Qué quiere decir que el acero se puede forjar? ¿Qué quiere decir que el acero es tenaz?

19. El hierro es el metal que más se recicla. ¿Qué significa que el hierro se puede reciclar?

20. ¿Por qué decimos que al reciclar reducimos el impacto medioambiental?

21. Los metales son materiales no renovables. ¿Qué significa esto? Indica un ejemplo de material que sí sea renovable.

22. El mercurio es un metal muy tóxico. ¿Qué significa que sea tóxico?

23. Indica cuales de estas características no son ciertas para la mayoría de los metales, y corrígelas:

a) Poseen un brillo característico. b) Con ellos es difícil obtener hilos y planchas. c) Presentan una gran elasticidad. d) Son malos conductores eléctricos, y buenos conductores térmicos. e) Son sólidos a temperatura ambiente, salvo el mercurio. f) La temperatura de fusión suele ser muy baja. g) La mayoría son tenaces. h) Presentan buena resistencia mecánica a los esfuerzos de tracción y compresión. i) Suelen ser reciclables y biodegradables.

24. (*) Completa las siguientes frases:

La propiedad que tienen los metales de deformarse permanentemente cuando actúan

fuerzas externas se llama . La propiedad de los

metales para ser extendidos en láminas muy finas sin romperse es la .

Se llama a la propiedad que tienen los metales de

recuperar su forma original tras la aplicación de una fuerza.

Las propiedades son las relativas a la aplicación de calor.

Todos los metales trasmiten el calor.

Cuando un metal se une a otro a altas temperaturas, es que se puede .

Un material resistente a los golpes es un material .

Los metales se caracterizan por ser buenos conductores tanto del

como de la

Pueden estirarse en hilos muy finos, es decir, son , o en láminas muy

finas, es decir, son .´

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2.3 OBTENCIÓN DE LOS METALES

Los metales no se suelen encontrar puros en la naturaleza, puesto que suelen encontrarse combinados con otros elementos químicos, formando parte de una rocas llamadas minerales. Los minerales se extraen de las minas y luego, gracias a procesos industriales, de ellos se extrae el metal.

El hierro se extrae de la magnetita o la siderita. La industria que

se encarga de transformar los minerales de hierro en metales

que contienen hierro se llama industria siderurgica.

El cobre se obtiene de minerales como la calcopirita o la

malaquita.

El aluminio se extrae de la bauxita.

Malaquita. Es el mineral del que se extrae cobre.

Las industrias que transforman los minerales en metales, se llaman industrias metalúrgicas.

Mina a cielo abierto

Hay casos raros en que algunos metales pueden encontrarse en estado puro (oro, cobre,...).

Estos metales se llaman nativos.

Los minerales de los que se extraen los metales se componen de dos partes:

a) Mena: Parte que se aprovecha del mineral para obtener el metal. b) Ganga: Parte no aprovechable el mineral, puesto que no contiene el metal. Se dedica a

otros usos.


25. Los metales no se suelen encontrar en estado puro en la naturaleza, ¿Cómo se encuentran en la naturaleza?

26. ¿Qué partes principales tienen los minerales metálicos? Define cada una de ellas.

27. ¿De dónde se extraen los minerales y en qué afecta al medio ambiente su extracción

28. (*) Rellena los huecos con las palabras adecuadas:

✔ La parte útil de un mineral, de la que podemos extraer el metal que nos interesa recibe

el nombre de ...............................

✔ La industria que se encarga de los procesos de extracción y transformación de los

metales de hierro se llama.......................................

✔ La industria que se encarga de los procesos de extracción y transformación de los

metales se llama........................................

✔ La parte desechable de un mineral se denomina.......................................

✔ Si un metal se encuentra en la naturaleza en estado puro se llama metal.........................

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2.4 CLASIFICACIÓN DE LOS METALES Suelen clasificarse atendiendo a su densidad, aunque hay algunas excepciones debido a sus

propiedades especiales y a su importancia industrial e histórica. Los metales se clasifican en:

Tipos Ejemplos

METALES

FÉRRICOS Aquellos metales cuyo componente principal es el hierro

A) Pesados Densidad alta

Materiales

1. Hierro dulce 2. Acero 3. Fundiciones

4. Cobre 5. Estaño 6. Plomo

NO FÉRRICOS

metálicos que no contienen hierro.

B) Ligeros Densidad media 7. Aluminio

C) Ultraligeros Densidad baja 8. Magnesio

9. OroD) Nobles Densidad alta 10. Plata

11. Platino

NOTA: La densidad es la relación entre la masa de una sustancia y el volumen que ocupa.


29. Los metales se clasifican en dos grandes grupos. ¿Cuáles son? ¿Qué diferencias existen entre ellos? Indica dos ejemplos de cada tipo

30. Los metales no férricos se clasifican según su densidad en tres grupos. ¿Cuáles son?

Indica un ejemplo de cada tipo.

31. Existen unos metales muy especiales porque tienen mucho valor. Son los metales nobles. ¿Cuáles son? ¿Son pesados o ligeros?

ALEACIONES

La moneda de un euro está formada por metales que en realidad son aleaciones

Normalmente, los materiales metálicos no se utilizan en estado

puro, sino formando aleaciones. Una aleación está compuesta de dos o más elementos, siendo al menos uno metálico.

Como, por ejemplo:

1. El acero, aleación de hierro y carbono.

2. El bronce, aleación de cobre y estaño.

3. El latón, aleación de cobre y cinc.

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Ejercicios

19. (*) ¿Qué es una aleación? Pon tres ejemplos de aleaciones.

20. (*) Nombrar... 1. Un metal no férrico que no sea una aleación

2. Una aleación férrica

3. Una aleación no férrica

2.4.1 METALES FÉRRICOS

El hierro

El hierro es uno de los metales más abundantes en la corteza terrestre y el segundo metal después del aluminio. Se conoce desde la Prehistoria, donde da nombre a un periodo, la Edad de Hierro, en el que se extendió su uso y el trabajo con este metal.

De modo industrial sólo resulta rentable extraerlo de aquellos minerales que tienen una mayor concentración de este elemento, como la limonita, la siderita, la magnetita, el oligisto (sobre todo una de sus variedades, el hematites) y la pirita.

Al hierro puro, se le conoce también como hierro dulce, y aunque parezca extraño apenas es útil (imanes) porque es demasiado blando y se oxida fácilmente. Además es demasiado dúctil y maleable. Para mejorar sus propiedades, se mezclan con otros elementos.

Es el metal más importante para la actividad humana, debido a que se emplea en multitud de aplicaciones, aunque en realidad lo son las aleaciones derivadas de él (acero), además, su importancia económica mundial es significativa porque las industrias relacionadas con él (industrias destinadas a su extracción, transformación y a la fabricación de todo tipo de herramientas, maquinaria pesada,…) son el motor de los países más industrializados.


34. Pon diez ejemplos de objetos hechos con hierro y sus derivados.

35. ¿Por qué decimos que el hierro es el metal más importante para los seres humanos?

36. El hierro en estado puro es blando, dúctil y maleable. Explica qué significa esto con frases como “El hierro es blando porque..., es dúctil porque …. y es maleable porque … “

37. (*) Los más importantes minerales que contienen hierro son la ,

la hematites, la y la

Procesos de obtención y extracción de los metales férricos

En general, la metalurgia es el conjunto de industrias que se encargan de la extracción y la transformación de los minerales metálicos.

Cuando el metal con el que se está trabajando es el hierro, el nombre que recibe es

siderurgia, que puede decirse que es la rama de la metalurgia que trabaja con los materiales ferrosos; incluye desde el proceso de extracción del mineral de hierro hasta su presentación


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comercial para ser utilizado en la fabricación de productos. El proceso de obtención del hierro consta de varios pasos:

1. Se muelen, en primer lugar, las rocas que forman el mineral. 2. Las piedras, una vez pulverizadas, se lavan con agua y se bate por medio de aire a presión. De esta forma, las burbujas arrastran todo el polvo y las pequeñas piedras que hayan quedado flotando (ganga), mientras que el hierro, al ser más pesado, se deposita en el fondo (mena). Se ha separado la mena de la ganga. 3. El material que se obtiene posee una concentración de hierro muy alta (70 %). 4. Para llegar a obtener hierro de mayor pureza hay que refinar este material. Para ello, el material obtenido después de triturar y lavar los minerales debe llevarse al alto horno. El alto horno se encargará de transformar el mineral de hierro en un metal llamado arrabio, que contiene un 90% de hierro. 5. Un alto horno es una instalación que recibe este nombre por sus grandes dimensiones, ya que puede llegar a tener una altura de 80 metros. Por la parte superior del horno se introduce la mena de hierro y otros materiales (carbón y fundentes), que, a medida que va descendiendo y por efecto de las altas temperaturas, se descompone en los distintos materiales que lo forman. 6. En la parte inferior del alto horno, por un lado se recoge el arrabio (material con alto contenido en hierro) y, por otro, la escoria o material de desecho. 7. El arrabio tiene un alto contenido en carbono que hay que eliminar. Esto se hace en unos recipientes llamados convertidores. 8. En los convertidores se introduce el arrabio, chatarra (que al fin y al cabo es acero desechado) y se inyecta oxígeno para eliminar carbono. Del convertidor sale acero y más escoria que se desecha.

Convertidor para obtener acero (99% hierro)


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Resumen del proceso de obtención del acero

Se desecha

1. EL MINERAL DE HIERRO SE MUELE Y TRITURA

2. LUEGO SE LAVA CON

AGUA

3. LA MEZCLA DE AGUA Y MINERAL

SE BATE CON AIRE

4. Se obtiene GANGA

Y (MENA DE HIERRO 70% de pureza)

Se introduce en 6.

ACERO (98% CONVERTIDOR

5. ALTO HORNO

hierro) +

Se obtiene

(El arrabio se mezcla con

ARRABIO (90% Hierro)

(Para conseguir hierro de mayor pureza, la mena de

ESCORIA

Se desecha

chatarra y oxígeno) Y Se obtiene ESCORIA

Se desecha

hierro se mezcla con otros materiales)


Pag. 57


38. ¿Qué nombre recibe la industria encargada de extraer los metales de los minerales?

39. Explica qué es la siderurgia.

40. ¿Para que se emplea un alto horno?

41. Realiza el esquema de obtención del acero, desde que extraemos el mineral de hierro

de la mina hasta que tenemos acero.

Como ya se comentó anteriormente, el hierro puro apenas tiene utilidad industrial. Se emplean sus aleaciones: el acero y la fundición.. Veamos como son:

El acero

De todas las aleaciones del hierro que se emplean en la industria, la más importante y utilizada en las industria es, sin duda, el acero. A la fabricación de este material se destina alrededor del 75% del arrabio que se produce en los altos hornos.

Puente fabricado de acero

El acero es una aleación de hierro con una pequeña cantidad de carbono (entre el 0,1 y el 1,7 %) y cantidades aún menores de otros elementos dependiendo del tipo de acero que se quiere producir. Estos elementos le confieren una serie de propiedades como, por ejemplo, buena elasticidad, tenacidad, Resistencia mecánica, ductilidad, maleabilidad y dureza, aunque presenta baja resistencia a la oxidación. Además, el acero se puede soldar muy bien.

La industria siderúrgica fabrica dos tipos de acero: el acero ordinario y los aceros especiales.

1. El acero ordinario o “puro” es el que solamente lleva en su composición hierro y carbono, y se emplea para fabricar piezas y maquinaria de todo tipo, como tornillos y clavos, vías para tren…

La industria produce distintos tipos de acero con diferentes propiedades, adecuados a cada diferente aplicación. Si se aumenta el porcentaje de carbono en la aleación produce un aumento de la dureza y la fragilidad, y una disminución en la ductilidad y la maleabilidad.

Acería


Pag. 58

2. Los aceros especiales se fabrican para proporcionarles otras propiedades a los aceros ordinarios, ya sean mecánicas o tecnológicas. Se fabrican añadiendo a la aleación de hierro- carbono pequeñas proporciones de otros elementos, como el cromo, cobalto, manganeso o silicio, entre otros. Se fabrica una enorme variedad de aceros especiales según para qué se aplican. La variedad más conocida del acero especial es el acero inoxidable.

El acero inoxidable, por ejemplo, además de hierro y carbono, lleva cromo y níquel, que, además de mejorar muchas de sus características, como la dureza, lo hacen resistente a la corrosión, por lo que mantiene su aspecto brillante. Este tipo de acero es el más utilizado en la industria química, automovilística y aeronáutica, y también para la fabricación de menaje de cocina, instrumental quirúrgico y científico.

La fundición

La fundición es una aleación de hierro con un contenido en carbono supe i l 1,7%, aunque menor a un 6,67%. Se obtiene directamente a partir del i procedente del alto horno, tras dejarlo enfriar en moldes, de ahí su nombre.

La fundición es una material más duro que el acero, pero mucho más frágil, p es poco dúctil y maleable. por lo que debe someterse a tratamientos posterior

mejoran sus cualidades. Por otra parte, es más resistente a la oxidación que el , aunque no se puede soldar. Si al hierro se le añade un porcentaje de carbono sup i l 6,67% se obtiene un metal inútil, porque es demasiado frágil y quebradizo.

Como la función es muy frágil, todas la piezas de este metal se fabrican dejando enfriar el metal líquido en moldes. Por eso, las piezas de fundición suelen ser grandes y con formas complicadas. Se utiliza para fabricar elementos de soporte, carcasas, tapas de alcantarillas, etc.

EJERCICIOS (Consulta los apuntes y contesta en el cuaderno aquellos sin asterisco, no olvides los enunciados)

42. (*) Completa la tabla que clasifica los metales férricos

Los metales férricos se clasifican en tres grandes grupos

1. 2. 3.

Componentes: Componentes:

Este es una aleación de ( ) Esta es una aleación de ( )

y una pequeña cantidad de y una cantidad mayor de

de entre un y un % de entre un y un %


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43. (*) Si tuvieses un metal que contiene hierro y un 3% de carbono ¿De qué metal se trataría?

¿y si en lugar de un 3% tuviese sólo un 1% de carbono?

44. ¿Qué propiedades tiene la fundición, que la diferencian del acero?

45. Los aceros se clasifican en dos grandes grupos. ¿Cuáles son? ¿En qué se diferencian?

46. ¿Qué es el acero ordinario? ¿Cómo será el acero si se le aumenta el porcentaje de carbono?

47. ¿Qué es el acero inoxidable? ¿Qué lo hace especial?

48. (*) Completa las siguientes frases:

a) La ciencia que estudia todos los procesos de obtención del hierro

b) El acero es una aleación de (un metal) con más del 0,1% y menos del

1,7% de .

c) La de hierro con más del 1,7% y menos del 6,6% de

recibe el nombre de .

d) Es el producto final obtenido al mezclar MENA de hierro, carbón y fundentes en el alto

horno

e) Los metales son el hierro y sus .

f) Los metales no férricos son aquellos que

.

g) Una aleación se define como

.

h) El acero inoxidable es un acero especial que, además de llevar hierro y carbono (como

todos los aceros) lleva otros metales como: .

i) Si aumentamos el porcentaje de carbono del acero, este se vuelve más y

pero al mismo tiempo disminuye la .

49. (*) El siguiente párrafo trata de explicar los pasos que hay que dar (una vez que hemos obtenido el arrabio) para obtener el acero. Rellena los huecos incorporando las palabras siguientes en los huecos que faltan:

convertidor, convertidor, chatarra, oxígeno, arrabio, escoria, chatarra

Al proceso de obtención del acero se le denomina afino, y pasamos a explicarlo a continuación:

Nada mas obtener el en el alto horno se introduce dentro de un recipiente llamado , junto con más . Se inyecta a través de una lanza a presión, con lo que se consigue quemar el exceso de carbono. Después, se inclina parcialmente el de forma que eliminamos la que se había quedado arriba, y una vez eliminada ya solo nos quedaría en el interior acero, ahora volcamos totalmente el recipiente para obtenerlo.


Pag. 60

50. (*) De cada serie de palabras entre paréntesis marca la adecuada para que la frase sea correcta:

✔ Las fundiciones tiene un (mayor/menor) contenido en carbono que el acero; con un contenido en carbono entre el 1,76 y el 6,67%. ✔ El hierro puro pertenece al grupo de los metales (férricos/no férricos), y es un material (duro/blando). ✔ Los aceros poseen (más/menos) carbono que las fundiciones, y (más/menos) que el hierro puro. ✔ La aleación hierro-carbono con un contenido de entre un 0,1 y un 1,76% en carbono se denomina (acero/fundición/grafito). ✔ Por sus buenas propiedades mecánicas, (los aceros/los hierros puros/ las fundiciones) son los materiales metálicos más empleados.✔ El arrabio se obtiene en (convertidores/acerías/altos hornos).✔En los convertidores se obtiene (arrabio/acero/fundición/hierro puro) ✔ El acero inoxidable es una aleación (férrica/no férrica) que lleva, además de hierro y carbono, otro metales como (níquel/cobre/aluminio/cromo).

51. (*) Completa la siguiente tabla en la que se establece las propiedades del hierro dulce,

acero y fundición. Indica también, aplicaciones prácticas.

Metal Férrico

Hierro dulce

Acero

Fundic ión

Componentes Propiedades Aplicaciones


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Test (*) 1) La parte aprovechable de un mineral metálico se llama

a) Arrabio b) Mena c) Ganga d) Acero

2) Un material elástico es aquel que

a) Se puede doblar con facilidad bajo una fuerza, pero no se rompe b) Recupera su forma tras sufrir una deformación por una fuerza c) Se estira con facilidad bajo una fuerza, pero no se rompe d) Se puede doblar con facilidad bajo una fuerza, pero no se rompe

3) A partir de los minerales se extraen

a) Los materiales plásticos b) Los materiales metálicos c) Los materiales textiles d) Los materiales cerámicos

4) Uno de los siguientes tipos de materiales tiene

buena conductividad térmica a) Metales b) Plásticos c) Madera d) Vidrio

5) ¿Cuál es la forma correcta de escribirlo?

a) Ductibilidad b) Dustibilidad c) Ductilidad d) Ductivilidad

6) La industria que transforma los minerales de

hierro en metales férricos se llama a) Metalurgia b) Ferralurgia c) Ferretelurgia d) Siderurgia

7) Un metal dúctil es aquel que

a) Se puede convertir en planchas finas cuando se estira y se comprime b) Se puede convertir en hilos finos cuando se estira c) Se puede moldear fácilmente cuando se funde d) Se rompe con facilidad cuando recibe un golpe brusco

8) Un material resistente a un golpe cuando es golpeado es...

a) Tenaz b) Duro c) Maleable d) Resistente a la tracción

9) Un de los siguientes metales no es férrico

a) Acero b) Fundición c) Hierro d) Aluminio

10) Los metales se puede reutilizar. Por eso, el metal

es a) Reciclable b) Biodegradable c) Tóxico d) Renovable

11) Los metales se agotarán algún día si no se

reciclan. Por eso los metales son a) Reciclables b) Biodegradables c) Tóxicos d) No renovables

12) Una aleación es

a) La mezcla de un metal con un no metal b) La mezcla de dos o más metales c) La mezcla de un metal con otros materiales que pueden ser o no metálicos d) La mezcla de dos metales con otros materiales que pueden ser o no metales

13) Los metales son …

a) Buenos conductores eléctricos, pero no térmicos b) Buenos conductores térmicos, pero no eléctricos c) Son buenos conductores eléctricos y térmicos d) No son ni buenos conductores térmicos ni eléctricos

14) El acero es...

a) Metal férrico puro b) Aleación férrica c) Metal no férrico puro d) Aleación no férrica


Pag. 62

Propiedades mecánicas de los metales

Propiedades térmicas de los metales

Propiedades eléctricas de los metales

Propiedades ópticas de los metales

Propiedades químicas de los metales

Propiedades ecológicas de los metales

EJERCICIOS DE MATERIALES Y METALES - INVESTIGACIÓN

1. (*) Completa la frase. Debes identificar el tipo de propiedades a que se refiere

Gracias a estas propiedades, sabemos cómo se comporta un material ante la luz. Propiedades.......................................

Estas son las propiedades relacionadas con el medio ambiente. Propiedades…...................................

Gracias a estas propiedades, sabemos cómo se comporta un material ante la electricidad. Propiedades......................................

Gracias a estas propiedades, podemos saber cómo se comporta un metal cuando se somete a una fuerza.

Gracias a estas propiedades, sabemos cómo se comporta

Propiedades.......................................

un cuerpo ante el calor. Propiedades......................................:

Gracias a estas propiedades, podemos saber cómo se comporta un material cuando entra en contacto con otras sustancias.

Propiedades.......................................

2. (*) Completa la tabla con todas las propiedades generales de los metales. Respuestas en pag. 7, 8 y 9. ¡OJO!, sólo debes mencionar las propiedades de los metales (en negrita)


Pag. 63

3. (*) Escribe junto a cada definición la palabra que corresponda:

Acero – Aleación – Forjar – Soldar – Moldeo – Metales férricos – Reciclado

a) Este grupo de metales está formado por el hierro y sus aleaciones. b) Técnica que consiste en verter un metal fundido dentro de un molde, para que al

enfriarse se solidifique y adopte la forma de éste. c) Mezcla de dos o más materiales, donde al menos uno, es un metal. d) Recogida de los desechos metálicos para su posterior reutilización y reducir de esta

forma la extracción de materias primas. e) Aleación de hierro y carbono con una proporción de entre el 0,1% y el 1,7% de

carbono. f) Realizar una unión fija entre dos metales mediante la adición y fusión de otro metal.

g) Consiste en golpear un metal repetidamente para cambiar su forma y mejorar sus propiedades.

4. (*) Indica, teniendo en cuenta sus propiedades, qué metal consideras más apropiado para los siguientes objetos:

a) Lata de refresco b) Filamento de una bombilla c) Cabeza de un martillo d) Campana de una iglesia

5. (*) Clasifica los siguientes metales en metales puros y aleaciones:

Cobre Bronce

Latón Acero

Hierro Cromo

Cinc Níquel

Aluminio Duraluminio

Fundición Wolframio

Estaño Plomo

Oro Plata

6. (*) Completa la frase a) El ….......................................... suele emplearse en la fabricación de cables por ser uno

de los mejores conductores de la …..................................... b) El bronce es una aleación de …......................................................... c) El latón es una aleación de …...................................................... d) Lo contrario de tenaz es …................ e) Lo contrario de blando es …......................... f) Uno de los metales férricos más empleados en la industria es el …............................. g) El acero es una aleación de (un metal) con más del 0,1% y menos del

1,7% de . h) Decimos que un metal es puro cuando.......................................................................... i) Un material resistente a los golpes es un material …....................................................

7. (*) Señala cuál de los siguientes materiales conduce la corriente eléctrica:


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Plástico, tela, madera, aluminio, hierro 8. (*) Indica si las siguientes frases son verdaderas o falsas. Copia la frase completamente si

es falsa, pero corregida.

a) Todos los metales son tóxicos ( )

b) La fundición es un metal férrico ( )

c) El acero sale de los altos hornos ( )

d) El aluminio es un metal blando porque, si se golpea, se rompe con facilidad ( )

e) Los materiales metálicos son excelentes conductores térmicos ( )

f) El plomo es un metal utilizado por su excelente conductividad eléctrica ( )

g) El latón es una aleación de hierro y cobre ( )

h) El acero es el metal férrico que más contenido en carbono tiene ( )

i) El aluminio, por su excelente sonoridad, es utilizado en las campanas de las iglesias (

)

j) El metal más utilizado por el ser humano es el aluminio ( )

k) El cobre y sus aleaciones son materiales férricos ( )

l) La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza formando minerales que se

pueden localizar en el interior de la tierra ( )

m) Las fundiciones son duras y frágiles ( )

n) El latón es una aleación de bronce y cinc ( )

9. (*)Escribe una aplicación para cada uno de estos materiales:

Material Aplicación

Acero

Cobre

Estaño

Aluminio

Latón

Bronce


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Níquel

10. (*) En la siguiente tabla hallarás una relación de diferentes aleaciones metálicas. Debes indicar cuáles son sus componentes y en qué proporción. Finalmente, indica si es férrico (F) o no férrico (NF).

Aleación Componentes Tipo

Bronce Estaño (12%) y cobre (88%) NF

Latón

Alpaca

Acero inoxidable

Acero rápido

Cuproníquel

Duraluminio

Oro blanco de 18 kilates

11. (*) Te habrás fijado que el metal con que están fabricadas las moneda de uno y dos euros es distinto según se trate del interior o el borde exterior. Indica con qué metales se han fabricado cada una de las dos partes. Si alguno de ellos es una aleación, indica sus

componentes.

Moneda Interior Borde exterior

Un euro

Dos euros

12. (*) Las monedas de 10, 20 y 50 céntimos de euro, están hechas de una aleación llamada oro nórdico. Averigua qué metales contienen tal aleación e indica la proporción. ¿alguno de ellos es oro?

13. (*) Indica el material con qué se fabrican las monedas de uno, 2 y 5 céntimos de euro.

14. (*) ¿Con qué metales, principalmente, se han fabricado los siguientes objetos?

Objeto Metal

Cable de una vivienda

Cable de alta tensión

Coche

Avión

Llanta de un coche

Estatua

Implante médico

Cerradura, bisagra


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BLOQUE II. MÁQUINAS Y MECANISMOS

A. Introducción.

El ser humano necesita realizar trabajos que sobrepasan sus posibilidades: mover rocas muy pesadas, elevar coches para repararlos, transportar objetos o personas a grandes distancias, realizar muchos cálculos de manera rápida, hacer trabajos largos y repetitivos o de gran precisión, etc. Para solucionar este problema se inventaron las MÁQUINAS.

La función de las máquinas es reducir el esfuerzo necesario para realizar un trabajo.

Ejemplos de máquinas son la grúa, la excavadora, la bicicleta, el cuchillo, las pinzas de depilar, los montacargas, las tejedoras, los robots, etc.

Fig 1: Máquina de escribir

Fig 2: Excavadora Fig 3: Cortauñas


1. Las tres máquinas de las figuras anteriores nos ayudan a realizar trabajos reduciendo esfuerzos. Indica el trabajo que pueden hacer, que el ser humano no puede hacer por si mismo.

2. Menciona al menos cinco máquinas distintas a las tres anteriores e indica qué tipo de trabajos realizan, que el ser humano no puede hacer por si mismo.

En general, las máquinas reciben la energía (fuerza o movimiento) de la fuerza motriz (gasoil, el esfuerzo muscular, etc.) y lo utilizan para realizar la función para la que fueron creadas.

3. Indica cuál es la fuerza motriz de las siguientes máquinas: coche, bicicleta, avión,

cortauñas, molino de viento, noria hidráulica, batidora eléctrica.

Para poder utilizar adecuadamente la energía proporcionada por el motor, las máquinas están formadas internamente por un conjunto de dispositivos llamados MECANISMOS.

Los mecanismos son las partes de las máquinas encargadas de transmitir o transformar la energía que proporciona la fuerza motriz al elemento motriz (movimiento de entrada), para que pueda ser utilizada por los elementos conducidos de salida (que tienen un movimiento de salida) que hacen que las máquinas funcionen.

Fuerza

motriz

Movimiento de

entrada

Mecanismo

Movimiento de

salida

se aplica sobre del elemento motriz del elemento conducido el elemento motriz


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Fig 4: El mecanismo de la bicicleta (cadena)

permite comunicar la fuerza motriz

proporcionada por el ciclista desde lel plato

donde está la catalina con los pedales al plato

de la rueda trasera donde están los piñones.

En todo mecanismo resulta indispensable un elemento motriz (entrada) que origine el movimiento gracias a una fuerza motriz (que puede ser un muelle, una corriente de agua, nuestros músculos, un motor eléctrico....). El movimiento originado por el motor se transforma y/o transmite a través de los mecanismos a los elementos conducidos (salida) (ruedas, brazos mecánicos...) realizando, así, el trabajo para el que fueron construidos.

En la figura 4 se observa el mecanismo de la bicicleta: en este caso, elemento motriz (elemento de entrada) lo representan los pedales, que recibe una fuerza motriz por parte de las piernas del ciclista. El elemento conducido

(elemento de salida) es la rueda trasera, pues es lo que recibe finalmente el movimiento. Observa el esquema...

En una bicicleta:....

Fuerza de

entrada o

fuerza motriz (piernas del ciclista)

Actúa

sobre Elemento motriz o de entrada (pedales)

Mecanismo de

la bicicleta (catalina, cadena,

piñones,,...)

Elemento

conducido o de

salida (rueda trasera)

En estos mecanismos los elemento motrices y los movimientos conducidos pueden tener tres tipos de movimiento:

1. Movimiento circular o rotatorio, como el que tiene una rueda.

2. Movimiento lineal, es decir, en línea recta y de forma continua.

3. Movimiento alternativo: Es un movimiento de ida y vuelta, de vaivén. Como el de un péndulo.

Teniendo en cuenta los tres tipos de movimiento, los mecanismos se pueden dividir, básicamente, en dos grupos:

a) Mecanismos de transmisión del movimiento.

b) Mecanismos de transformación del movimiento.

a) Los mecanismos de transmisión son aquellos en los que el elemento motriz (o de entrada) y el elemento conducido (o de salida) tienen el mismo tipo de movimiento.

Por ejemplo, el mecanismo de la bicicleta es de transmisión puesto que el elemento motriz tiene movimiento circular (los pedales) y el elemento conducido tiene también movimiento circular (la rueda trasera).

b) Los mecanismos de transformación son aquellos en los que el elemento motriz y el conducido tienen distinto tipo de movimiento.

Por ejemplo, el mecanismo que hace subir una persiana con una manivela es de transformación, puesto que el elemento motriz (la manivela) tiene movimiento circular, pero el elemento conducido (la persiana) tiene movimiento lineal.


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4. (*) Identifica los elementos motrices, también llamados elementos de entrada,(M) y los

elementos conducidos, también llamados elementos de salida (C) en las siguientes máquinas simples y mecanismos. Así mismo, identifica el tipo de movimiento que tiene cada elemento. Si coinciden, es de transmisión, si no coinciden, es de transformación. Te pongo un ejemplo con un cortauñas.

Máquina simple o mecanismo

Movimiento del elemento Motriz

Movimiento del elemento conducido

Tipo de mecanismo

M

C

Lineal

Lineal

Transmisión

Mecanismo para abrir un compás

Sacacorchos


Pag. 69

Abridor de botellas

Mecanismo para elevar un cristal de un coche manualmente

Tornillo de banco para sujetar


Pag. 70

Sistema de po eas con corre

Sistema de

Torn

B. Mecanismos de transmisión del movimiento

Como su nombre indica, transmiten el movimiento desde un punto hasta otro distinto, siendo en ambos casos el mismo tipo de movimiento. Tenemos, a su vez, dos tipos:

a) Mecanismos de transmisión lineal: en este caso, el elemento de entrada y el de salida tienen movimiento lineal.

b) Mecanismos de transmisión circular: en este caso, el elemento de entrada y el de salida tienen movimiento circular.

Nombre del Mecanismo Tipo de

mecanismo l a

Palanca Mecanismos de

Sistema de poleas

Sistema de poleas con correa

Sistema de ruedas de fricción

Sistema de engranajes

Engranajes con cadena

Tornillo sinfín

I. Palanca

transmisión lineal

Mecanismos de transmisión circular

Palanca

poleas

Ruedas de fricción

Engranajes

illo sinfín

Engranajes con cadena

Es un sistema de transmisión lineal. La palanca es una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo o articulación. En un punto de la barra se aplica una fuerza F con el fin de vencer una resistencia R.

La ley de la palanca dice: Una palanca está en equilibrio cuando el producto de la fuerza F, por su distancia BF, al punto de apoyo es igual al producto de la resistencia R por su distancia BR, al punto de apoyo.

F·BF = R·BR

Hay tres tipos de palanca según donde se encuentre el punto de apoyo, la fuerza F y la resistencia R.

1. Palancas de primer grado 2. Palancas de segundo grado 3. Palancas de tercer grado

Fig 5. El niño representa la fuerza y la piedra la resistencia


Pag. 71

Tipos de Palanca

Según la palanca, algunas nos dan ventaja mecánica y otras no. Una palanca nos da ventaja mecánica si con ella hacemos menos esfuerzo al intentar vencer la resistencia.

Las palancas de primer grado proporcionan ventaja mecánica sólo si el punto de apoyo está más cerca de la resistencia que del punto donde se aplica la fuerza.

Las palancas de segundo grado siempre proporcionan ventaja mecánica, puesto que la fuerza aplicada siempre es menor que la resistencia que se desea vencer.

Las palancas de tercer grado nunca proporcionan ventaja mecánica puesto que la fuerza aplicada siempre es mayor que la resistencia que se desea vencer.

Pag. 29


Pag. 72

5. (*) A continuación se muestran muchos ejemplos de dispositivos cuyo funcionamiento se

basa en el principio de la palanca. En cada uno de los objetos identifica donde se encuentran: la resistencia a vencer (R), el punto de apoyo (O) y la fuerza (F). A continuación indica a qué grado de palanca pertenece cada uno):

73

I.E.S Antonio Glez Glez-Tejina Dpto. De Tecno ogía 2º ESO l

Fíjate en el siguiente esquema: se trata de una palanca simple de primer grado. En ella se representa la fuerza aplicada (F), la resistencia (R) y el punto de apoyo. Por otra parte, se identifica también:

1. El Brazo de la fuerza (BF): Distancia que hay desde el punto de apoyo hasta el punto de la

palanca donde se aplica la fuerza F. 2. El Brazo de a resistencia (BR): Distancia que hay desde el punto de apoyo hasta el punto

de la palanca donde existe la resistencia (R)

A partir de ahora, el Brazo de la fuerza lo representaremos con la letra BF y el brazo de la resistencia con la letra BR.

A partir de ahora, tanto la fuerza como la resistencia la mediremos con una unidad llamada kilogramo-fuerza (kgf), también llamada kilopondio (Kp), aunque podemos abreviar y llamarla simplemente kilo. Pero... ¿Qué es un kilogramo-fuerza? Pues es muy sencillo, es la fuerza que debes ejercer para sostener un objeto de un kilogramo de masa. Así, si levantas un saco de cemento de 25 kg, y lo sostienes durante un rato, estás ejerciendo una fuerza de 25 kilogramo- fuerza o 25 kgf.

En la página 28 te di una fórmula, llamada LA LEY DE LA PALANCA. La fórmula es...

F·BF = R·BR


74

Esta fórmula nos dice una gran verdad: cuanto mayor sea la distancia de la fuerza aplicada al punto de apoyo (brazo de fuerza), menor será el esfuerzo a realizar para vencer una

determinada resistencia”. (BF↑ F↓).

Según el grado de la palanca, observaremos que las palancas de segundo grado siempre nos

dan ventaja mecánica (es decir, hacemos menos esfuerzo con la palanca que sin ella), mientras

que con las palancas de tercer grado nunca tenemos ventaja mecánica (hacemos más esfuerzo

con ella que sin ella). Las palancas de primer grado nos dan ventaja mecánica si el punto de

apoyo está más cerca del punto donde se aplica la fuerza que del punto donde está la

resistencia.

Vamos a hacer en clase un ejercicio con la LEY DE LA PALANCA...

6. (*) Imagina que desea levantar la bombona de butano aplicando una fuerza en el otro extremo de la palanca que puede ver en la figura inferior. Las bombonas pesan 25 kg. Ahora responde a la siguiente pregunta

a) ¿De qué grado es la siguiente palanca?

b) ¿Nos da ventaja mecánica? ¿Por qué?

c) Señala en el dibujo donde se aplica la fuerza aplicada (F) y la resistencia (R)

d) Indica el valor de la resistencia: R =

e) Indica el valor del brazo de la fuerza aplicada: d =

f) Indica el valor del brazo de la resistencia: r =

g) Calcula el valor de la fuerza aplicada (F) e indicar si la palanca nos da ventaja.


75

7. (*) Ahora tienes una carretilla de obra que contiene una carga de arena de 60 kg como puedes ver en la figura. Ahora responde a la siguiente pregunta

a) Indica el grado de la palanca y si nos da ventaja mecánica.

b) Señala en el dibujo donde se aplica la fuerza

aplicada (F) y la resistencia (R)

c) Valor de la resistencia: R = d) Valor del brazo de la fuerza aplicada: d = e) Valor del brazo de la resistencia: r =

f) Calcula el valor de la fuerza que debes hacer para levantar la arena.

8 (*) Con una caña de pescar hemos pescado un cherne de 2 kg. a) Indica qué grado de palanca tiene la caña de pescar y si nos da ventaja mecánica.

b) Valor de la resistencia, R = c) Valor de la fuerza aplicada, F = d) Señala en el dibujo el punto de apoyo

e) Valor del brazo de la fuerza aplicada, d = f) Valor del brazo de la resistencia, r = g) Calcula el valor de la fuerza que debes hacer para levantar el pescado e indica si nos da ventaja mecánica

h) Si la posición de las manos fuera la misma, pero estuviéramos empleando una caña de pescar

de 5 m de longitud ¿Qué esfuerzo tendríamos que realizar?


76

9. (*) ¿De qué grado es dicha palanca?

Indica si nos da ventaja mecánica y por qué.

Calcular la fuerza que tendré que hacer para mover una piedra de 90 Kg con la palanca mostrada en la figura.

10. (*) Con los alicates de la figura se quiere cortar un cable que opone una resistencia equivalente a 20 Kg. Responde a las siguientes preguntas:

a) ¿De qué grado es la palanca mostrada?

b) ¿Nos da ventaja mecánica?

c) Calcular la fuerza que tendremos que aplicar para cortar el cable con los alicates.


77

11. (*) Calcular el valor de la fuerza F que tenemos que aplicar en el extremo para levantar un peso de 90 Kgf. utilizando la palanca representada. Indica el grado de la palanca.

12. (*) Calcular el valor de la fuerza F que tenemos que aplicar en el

extremo para levantar un peso de 90 Kgf. utilizando la palanca representada. Indica el grado de la palanca.

13. (*) En este balancín el punto de apoyo no está en el centro. En el brazo más corto se sienta un chico que pesa 45 kg. ¿Cuánto deberá pesar la chica para levantarlo? El chico está sentado a 0,5 m del punto de apoyo, y la chica a 1 m.

14. (*) Calcular la fuerza que tendremos que realizar para mover un objeto de 100 Kg con una

palanca de primer grado sabiendo que los brazos de la resistencia y de la fuerza son 50 cm y 150 cm, respectivamente.


78

15. (*) Marca la opción correcta

I. ¿En qué circunstancias, para una palanca de 3o grado la fuerza a aplicar es menor que la resistencia?a) Nunca. b) Cuando el brazo de la resistencia es

mayor que el brazo de la fuerza (r>d).

c) Siempre d) Cuando el brazo de la fuerza es

mayor que el brazo de la resistencia (r<d).

II. ¿En qué circunstancias, para una palanca de 1o grado la fuerza a aplicar es menor que la resistencia?a) Nunca. b) Cuando el brazo de la resistencia es




III. ¿En qué circunstancias, para una palanca de 2o grado la fuerza a aplicar es menor que la resistencia?a) Nunca. b) Cuando el brazo de la resistencia es


IV: Una palanca de 2o grado permite..... a) Reducir la fuerza necesaria para

vencer una resistencia. b) Ambas cosas.



c) Aumentar la fuerza necesaria para vencer una resistencia

V. Para que con una palanca nos cueste poco vencer una resistencia, el punto de apoyo deberá situarse....a) Lejos de la resistencia . b) En un extremo de la palanca.

c) Cerca de la resistencia. d) En el centro de la palanca.

VI. Explica que pasa con la fuerza necesaria para vencer una resistencia (Elige la opción correcta) en una palanca en los siguientes casos

• Al aumentar el brazo de la resistencia (r), la fuerza (aumenta, disminuye, no varía).

• Al aumentar el brazo de la fuerza (d), la fuerza (aumenta, disminuye, no varía).

• Al aumentar la resistencia (R), la fuerza (aumenta, disminuye, no varía).

• Al disminuir el brazo de la resistencia (r), la fuerza (aumenta, disminuye, no varía).


79

II. Sistemas de poleas Una polea es una rueda con una ranura que gira alrededor de un eje por la que se hace pasar una cuerda que permite vencer una resistencia R de forma cómoda aplicando una fuerza F. De este modo podemos elevar pesos hasta cierta altura. Es un sistema de transmisión lineal, pues el movimiento de entrada y salida es lineal. Tenemos tres casos:

Polea fija:

La polea fija, como su nombre indica consta de una sola polea fija a algún lugar. La fuerza F que debo aplicar para vencer una resistencia R es tal que:

Fuerza = Resistencia Así, si quiero levantar 40 kg de peso, debo hacer una fuerza de 40 kgf. No gano nada, pero es más cómodo.

3. Polea simple móvil

Es un conjunto de dos poleas, una de las cuales es fija y la otra móvil. En una polea móvil la fuerza F que debo hacer para vencer una resistencia R se reduce a la mitad. Por ello, este tipo de poleas permite elevar más peso con menos esfuerzo.

Así, si quiero levantar 40 kg de peso, me basta hacer una fuerza de 20 kgf. En definitiva: Una polea móvil divide por dos la fuerza realizada, pero es necesario recoger el doble de cuerda.

4. Polipasto

A un conjunto de dos o más poleas se le llama polipasto. En un polipasto, si quiero vencer una resistencia R debo

hacer una fuerza mucho menor, de modo que El polipasto está constituido por dos grupos de poleas:

• Poleas fijas: son poleas inmóviles, porque están fijas a un soporte.

• Poleas móviles: son poleas que se mueven.

A medida que aumentamos el número de poleas en un polipasto, el mecanismo es más complejo, pero permite reducir mucho más el esfuerzo necesario para levantar una carga. Los polipastos se usan para elevar cargas muy pesadas con mucho menor esfuerzo. Veamos dos casos:


80

Caso 1: Una sola polea fija y las demás móviles.

Este polipasto tiene una polea fija y dos móviles y permite reducir la fuerza a la cuarta parte (F=R/4). Si el polipasto tiene una polea fija y tres móviles, la fuerza se reduce una octava parte (F=R/8), sin son cuatro móviles, la fuerza se reduce 16 veces (F=R/16). En resumen, si el polipasto tiene UNA SOLA polea FIJA y x poleas móviles, la fuerza se reduce por x2. Ejemplo: Si tienes 10 poleas móviles (X=10), la fuerza se reduce 102 = 1024 veces

Caso 2: Hay tantas poleas móviles como fijas.

Este es otro caso de polipasto que contiene dos poleas móviles y dos poleas fijas que permite reducir el esfuerzo a la cuarta parte (F=R/4). Si el polipasto tuviese tres poleas fijas y tres móviles, el esfuerzo se reduce a una sexta parte (F=R/6). Si son cuatro fijas y cuatro móviles, el esfuerzo se reduce por 8 (F=R/8) y así sucesivamente. En resumen, si el polipasto tiene el mismo número de poleas fijas que móviles, basta contar todas las poleas y sabrás por cuando se reduce el esfuerzo para levantar el peso.

16. (*) Calcula la fuerza mínima que tendremos que hacer para levantar un cuerpo de 160 kgf con los siguientes poleas y polipastos. Indica cuáles son las poleas fijas (F) y cuáles son móviles (M).

Fórmula → Fórmula → Fórmula →

Operación → Operación → Operación →

Resultado → Resultado → Resultado →


81

Fórmula → Fórmula → Fórmula →

Operación → Operación → Operación →

Resultado → Resultado → Resultado →

17. Dibuja un polipasto de 8 poleas (4 móviles y 4 fijas) ¿Qué fuerza tendremos que hacer para elevar un peso de 160 Kg. usando este polipasto?

III. Sistema de ruedas de fricción Consisten en dos ruedas que se encuentran en contacto. Es un sistema de transmisión circular. Pues la rueda de entrada (motriz) transmite el movimiento circular a una rueda de salida (conducida). El sentido de giro de la rueda conducida es contrario al de la rueda motriz y, siempre, la rueda mayor gira a menor velocidad que la otra. No están muy extendidas porque son incapaces de transmitir mucha potencia, pues se corre el riesgo de que patinen las ruedas.

Aplicación de la rueda de fricción: La dinamo.

La dinamo es un dispositivo que se emplea para que las bicicletas dispongan de faros eléctricos. La rueda delantera de la bici mueve a su vez una pequeña rueda acoplada a la dinamo, que permite generar energía eléctrica para el faro. Seguramente tu bici lo tiene.


82

Polea de entrada

IV. Sistemas de poleas con correa. Se trata de dos ruedas situadas a cierta distancia, que giran a la vez por efecto de una correa. Las correas suelen ser cintas de cuero flexibles y resistentes. En la figura de la derecha si observa un ejemplo. La fuerza motriz la proporciona un motor que mueve una polea motriz (elemento de entrada) que, gracias a una correa, mueve una polea conducida (elemento de salida). Como ambas poleas tienen movimiento circular, este mecanismo de transmisión es circular.

Motor con polea motriz polea conducida

Según el tamaño de las poleas tenemos dos tipos:

1. Sistema reductor de velocidad: En este caso, la velocidad de la polea conducida ( o de salida) es menor que la velocidad de la polea motriz (o de salida). Esto se debe a que la polea conducida es mayor que la polea motriz.

Ejemplo de aplicación de un reductor.

2. Sistema multiplicador de velocidad: En este caso, la velocidad de la polea conducida es mayor que la velocidad de la polea motriz. Esto se debe a que la polea conducida es menor que la polea motriz.

La velocidad de las ruedas se mide normalmente en revoluciones por minuto (rpm) o vueltas por minuto.

Polea de salida


83

18. (*) Indica el sentido de giro de todas las poleas, si la polea motriz (la de la izquierda) girase en el sentido de las agujas del reloj. Indica también si se son mecanismos reductores o multiplicadores de la velocidad

19. A (*) En el siguiente montaje el motor gira en el sentido indicado por la flecha. Selecciona la opción correcta.

I) ¿En qué sentido girará la polea A?

➢ En el del motor ➢ En sentido contrario al del motor

II) La velocidad de giro de la polea A es....

➢ Mayor que la de giro del motor ➢ Igual que la de giro del motor ➢ Menor que la de giro del motor ➢ No se puede determinar.

Motor


84

n

19. B (*) En el siguiente mecanismo la potencia total del motor se distribuye a tres árboles conducidos distantes (A,B y C), mediante transmisiones por correa.

I) Para cada una de las poleas indica en el dibujo en qué sentido girarán (si en el mismo, o en el sentido contrario que el motor). I) Para las poleas A, B,C y D indica si la velocidad de giro será igual, mayor o menor que la del motor.

Polea A:

Polea B:

Polea C:

Polea D:

Motor

Definición: Definimos la relación de transmisión (i) como la relación que existe entre la velocidad de la polea de salida (n2) y la velocidad de la polea de entrada (n1).

n2i= 1

Primera fórmula de la relación de transmisión

La relación de transmisión, como su nombre indica, es una relación de dos cifras, no una división.


85

Ejemplo 1 : Supongamos un sistema reductor de modo que

n1 = velocidad de la polea motriz (entrada) es de 400 rpm. n2 = velocidad de la polea motriz (entrada) es de 100 rpm.

En este caso, la relación de transmisión es:

(tras simplificar) i=

n2 2100 21 = =

n1

400 4

Una relación de transmisión 1:4 significa que la velocidad de la rueda de salida es cuatro veces menor que la de entrada, o lo que es lo mismo, por cada vuelta que gira la rueda de salida, la rueda de entrada gira cuatro vueltas.

Ejemplo 2 : Supongamos un sistema multiplicador de modo que

n1 = velocidad de la polea motriz (entrada) es de 100 rpm. n2 = velocidad de la polea conducida (salida) es de 500 rpm.

n2

En este caso, la relación de transmisión es: i= =500

= 5

n1

100 1

Una relación de transmisión 5:1 significa que la velocidad de la rueda de salida es cinco veces mayor que la de entrada., o lo que es lo mismo, por cada cinco vueltas que gira la rueda de salida, la rueda de entrada gira solo una vuelta. Nota que la relación es 5/1 y no 5, pues ambos número nunca deben dividirse entre sí (todo lo más simplificarse).

La relación de transmisión también se puede calcular teniendo en cuenta el tamaño o diámetro de las poleas.

i= d 1

d 2

Segunda fórmula de la relación de transmisión

donde d1 = diámetro de la polea motriz (entrada). d2 = diámetro de la polea conducida (salida).

Si combinamos la primera y la segunda fórmula de la relación de transmisión:

i= d 1

d 2

n

n2 d 1

= n1

d 2

n1⋅d 1=n2⋅d 2

i= 2

n1


86

Caso

20. (*) Completa la siguiente tabla Indicar si es

Sistema de poleas con correa

1. d1 = 20 cm

d2= 60 cm

2. d1 = 50 cm

d2= 10 cm

3. d1 = 8 cm

4. n1 = 1800 rpm

n2= 1200 rpm

5.

n1 = 1000 rpm n2= 4000 rpm

6.

n1 = 1000 rpm n2= 1500 rpm

Cálculo de la relación

de transmisión (i) Explicación

multiplicador o reductor de velocidad


87

La polea de sa da

ene un diáme ro de

40 cm

n

Ejemplo de ejercicio de poleas con correa

Tengo un sistema de poleas de modo que:

La polea de salida tiene 40 cm de diámetro y la de entrada 2 cm de diámetro. La polea de entrada está acoplada a un motor que gira a una velocidad de 200 rpm.

La polea de entrada

tiene un diámetro de 2

cm y gira a una

velocidad de 200 rpm

La polea de salliida ttiiene un diámettro de

40 cm

Motor

1. Halla la relación de transmisión. Explica tu respuesta

Datos: d1 = diámetro de la polea entrada es 2 cm

d2 = diámetro de la polea salida es 40 cm

i= d

1

d 2

= 2

40

= 1 20

Cada vuelta de la polea de salida equivale a 20 de la polea de entrada.

2. Halla la velocidad de la polea de salida

Representación en dos dimensiones

Datos: n1 = velocidad de la polea entrada) es de 200 rpm.

n2 = velocidad de la polea salida es la incógnita

n2 1 n2

i = 1

============> 20 =

200

200 · 1

200n2 =

20 =

20 =10 rpm

n2=10 rpm

3. ¿Es un reductor o un multiplicador de la velocidad? Justifica tu respuesta.

Solución

Es un reductor de la velocidad porque la velocidad de la polea de salida (10 rpm) es menor que la velocidad de la polea de entrada (200 rpm) (n2 < n1).

21. Suponiendo que los motores de los tres primeros sistemas de poleas del ejercicio 21 giran

a la velocidad de 1500 rpm, halla en cada caso la velocidad de la polea conducida, también llamada polea de salida. Haz los ejercicios en la libreta.


88

Ejercicios de mecanismos de poleas con correa. Ejercicios de repaso y profundización. Realiza estos ejercicios en el cuaderno. No los hagas en esta hoja

1. Si tenemos un motor que gira a 900 r.p.m. con una polea de 12 cm acoplada en su eje, unida mediante correa a una polea conducida de 36 cm.

a) Representa el sistema de poleas en dos dimensiones, indicando cuál es la polea motriz y la conducida, y los sentidos de giro mediante flechas b) ¿Cuál es la relación de transmisión? c) ¿Qué velocidad adquiere la polea CONDUCIDA en este montaje? d) ¿Se trata de un mecanismo reductor o multiplicador de la velocidad?

2. Si tenemos un motor que gira a 100 r.p.m. con una polea de 40 cm, acoplada en su eje, unida mediante correa a una polea conducida de 10 cm.

a) Representa el sistema de poleas en dos dimensiones, indicando cuál es la polea motriz y la conducida, y los sentidos de giro mediante flechas b) Cuál es la relación de transmisión i c) ¿Qué velocidad adquiere la polea CONDUCIDA en este montaje? d) ¿Se trata de un mecanismo reductor o multiplicador de la velocidad?


a) Representa el sistema de poleas en dos dimensiones, indicando cuál es la polea motriz y la conducida, y los sentidos de giro mediante flechas. b) Cuál es la relación de transmisión i c) ¿Qué velocidad adquiere la polea CONDUCIDA en este montaje? d) ¿Se trata de un mecanismo reductor o multiplicador de la velocidad?


a) Representa el sistema de poleas en dos dimensiones, indicando cuál es la polea motriz y laconducida, y los sentidos de giro mediante flechas b) ¿Cuál es la relación de transmisión? c) ¿Qué velocidad adquiere la polea CONDUCIDA en este montaje? d) ¿Se trata de un mecanismo reductor o multiplicador de la velocidad?

5. Si tenemos un motor que gira a 1000 r.p.m. con una polea de 20 cm acoplada en su eje, unida mediante correa a una polea conducida de 60 cm.

a) Representa el sistema de poleas en dos dimensiones, indicando cuál es la polea motriz y laconducida, y los sentidos de giro mediante flechas b) ¿Cuál es la relación de transmisión? c) ¿Qué velocidad adquiere la polea CONDUCIDA en este montaje? d) ¿Se trata de un mecanismo reductor o multiplicador de la velocidad?


89

6. En un mecanismo de transmisión por correas conocemos que el motor que gira a 900 rpm tiene acoplada una polea de 10 cm de diámetro, que esta a su vez transmite movimiento mediante correa a otra polea de 30 cm De diámetro. Se pide:

a) Dibuja un esquema del mecanismo. b) Calcula la velocidad con que girará el eje de la segunda polea. c) La relación de transmisión.

7. En la transmisión por poleas de la figura se conocen los siguientes datos: N1= 1000 rpm; D1= 10 cm; D2= 20 cm. Se pide calcular:

a) La velocidad de giro del eje de salida N2

b) La relación de transmisión. 8. En el siguiente mecanismo:

a) Si la rueda motriz gira a 100 rpm, ¿a qué velocidad gira la polea conducida? b) Calcula la relación de transmisión.

9. Calcula la velocidad de giro de la polea nº 2 e indica el sentido de giro de cada una de ellas. Donde “D” es diámetro de la polea y “N” es velocidad de giro.

10. A partir de los datos de la figura, calcular la velocidad con la que girará la polea de mayor diámetro. D1= 2 cm (motriz); D2=8 cm

(conducida) n1= 160 r.p.m. (motor)


90

V. Transmisión por engranajes Los engranajes son ruedas dentadas que encajan entre sí, de modo que, unas ruedas transmiten el movimiento circular a las siguientes.

El tamaño de los dientes de todos los engranajes debe ser igual.

Los engranajes giran de modo que, los más pequeños giran a mayor velocidad, de modo similar al caso del sistema de poleas con correa. En este caso, en lugar de tener en cuenta el diámetro de la polea, se tienen el cuenta el número de dientes de cada rueda.

Fíjate en el dibujo de la izquierda: Supongamos que, en este caso, la rueda mayor es la rueda motriz (entrada) y la rueda conducida es la menor. En este caso:

1. La rueda de entrada tiene 20 dientes. (Z1= 20). 2. La rueda de salida tiene 10 dientes. (Z2= 10)

Se puede intuir que la rueda conducida, que tiene la mitad de dientes que la motriz, girará al doble de velocidad.

Se puede calcular las velocidad de los engranajes a partir de los tamaños de las mismas. Donde...

n1 = velocidad del engranaje de entrada n2 = velocidad del engranaje de salida Z1 = número de dientes del engranaje de entrada (motriz) Z2 = número de dientes del engranaje de salida (conducido)

Los engranajes tienen la ventaja de que transmiten movimiento circular entre ejes muy próximos y además transmiten mucha fuerza (porque los dientes no deslizan entre sí), al contrario que con el sistema de poleas con correa.

La relación de transmisión (i) en un sistema de engranajes se puede calcular del siguiente modo:

i= Z 1

Z 2

Ambas fórmulas se pueden poner

como...

o también como …

n2

i= Z 1

= n2

Z 2 n1

n1⋅Z 1= n2⋅Z 2

i= n1

Normalmente al engranaje mayor se le llama rueda y al menor piñón.


91

Al igual que con el sistema de poleas con correa, hay dos tipos de sistemas de transmisión por engranajes.

1. Reductor de velocidad: El piñón es el engranaje motriz y la

rueda es el engranaje conducido. En este caso, la velocidad de salida (rueda) es menor que la velocidad de entrada (piñón).

2. Multiplicador de velocidad: El piñón es el engranaje conducido y la

rueda es el engranaje motriz. En este caso, la velocidad de salida (piñón) es mayor que la velocidad de entrada (rueda).

22. (*) Observa el siguiente dibujo y sabiendo que el engranaje motriz tiene 14 dientes y gira a 4000 rpm y el conducido 56. a) Dibuja el esquema del sistema de engranajes.

b) ¿Se trata de una transmisión que aumenta o reduce la velocidad?, justifica tu respuesta.

b) Calcula la relación de transmisión. Explica el resultado.

b. Calcula el número de revoluciones por minuto de la rueda conducida.

c. Si la rueda motriz gira en el sentido de las agujas del reloj, ¿en qué sentido girará la rueda conducida?


92

Ejercicios de engranajes. Realiza estos ejercicios en el cuaderno. No los hagas en esta hoja

1. En el sistema de la figura el engranaje grande posee 40 dientes y mientras que el piñón, que a su vez es el engranaje motriz, posee 20 dientes. a) Calcula la relación de transmisión. b) ¿A qué velocidad gira el piñón si la otra rueda lo hace a 300 rpm? c) ¿Se trata de un reductor o un multiplicador de velocidad?

2. Un motor que gira a 100 r.p.m. tiene montado en su eje un engranaje de 60 dientes y está acoplado a otro engranaje de 20 dientes. a) Dibujar el esquema del mecanismo b) Calcular la relación de transmisión c) Calcular las revoluciones por minuto a las que gira el engranaje conducido d) ¿Se trata de un mecanismo reductor o multiplicador de la velocidad?

3. Tenemos un motor que gira a 3000 r.p.m. con un engranaje de 45 dientes acoplado en su eje. Sabiendo que el engranaje conducido posee 15 dientes: a) Indica cuál es el motriz y el conducido, y los sentidos de giro mediante flechas b) ¿Cuál es la relación de transmisión i? c) ¿Qué velocidad adquiere el engranaje de salida? d) ¿Se trata de un mecanismo reductor o multiplicador de la velocidad?

4. Observa el engranaje de la figura en el que la rueda motriz gira (movimiento de entrada) a 40 rpm y la rueda de salida a 120 rpm. a) ¿Cuál es la rueda de entrada y la de salida? b) ¿Se trata de un mecanismo multiplicador o reductor de velocidad? c) ¿Cuál es su relación de transmisión?

5. Observa el mecanismo de la figura en el que el motor gira a 15 rpm y la rueda de salida gira a 5 rpm: a) ¿Se trata de un mecanismo multiplicador o reductor de velocidad? b) ¿Cuál es su relación de transmisión? c) Si motor girara a 90 rpm, ¿a qué velocidad gira la rueda de salida? d) Si volvemos a variar la velocidad del motor y vemos que la rueda de salida gira a 120 rpm, ¿a qué velocidad gira ahora el motor?


93

VI. Tren de sistema de poleas y engranajes

Un tren de un sistema de poleas con correa consiste en la combinación de más de dos poleas. Veamos un ejemplo:

La rueda de entrada del sistema de poleas es la motriz 1 y la rueda de salida es la conducida 3. En este caso hay tres transmisiones (tantas como correas) . El movimiento circular del eje motriz se transmite al eje 2 a través de la polea motriz 1 y la conducida 1. Las poleas motriz 2 y conducida 1 está acopladas al mismo eje, giran a igual velocidad. La polea motriz 2 transmite el movimiento a la conducida 2 gracias a la acción de otra correa. Las poleas motriz 3 y conducida 2 giran a igual velocidad porque comparten el mismo eje. Por último y gracias a una tercera correa el movimiento circular se transmite desde la motriz 3 a la conducida3.

Se puede observar el movimiento circular se va reduciendo más a medida que añadimos más poleas y más correas, pues el tren de poleas lo constituyen en realidad tres reductores.

n1 = velocidad de la polea motriz 1 (d1 = polea de entrada)

n2 = n3 = velocidad de la polea conducida 1 (d2) = velocidad de la polea motriz 2 (d3)

n4 = n5 = velocidad de la polea conducida 2 (d4) =velocidad de la polea motriz 3 (d5)

n6 = velocidad de la polea conducida 3 (d6 = polea de salida)

Polea de

entrada

Polea de

salida

La relación de transmisión total del sistema es…

i= n6 =

Velocidad de la polea de salida n

1 Velocidad de la polea de entrada


94

n 2 d n 3 d

n d

Se puede hallar esta relación de transmisión total a partir de la relación de transmisión de cada par de poleas

n2 d1

i1= =

1 2

i = i1· i2· i3

Primera transmisión

Ejemplo de polea compuesta

i = n

4 =

d 3

3 4

i = n

6 =

d 5

5 6

d 1⋅d

3⋅d

5⋅

Segunda transmisión Tercera transmisión

i= d 2⋅d 4⋅d 6⋅

= producto del diámetro de las ruedas impares

producto del diámetro de las ruedas pares

Si solo tenemos los diámetros de las poleas, se puede calcular la relación de transmisión con la expresión

Los engranajes también se pueden combinar formando un tren de engranajes, con la gran ventaja de que, a diferencia del tren de poleas, ocupan mucho menos espacio.

El funcionamiento es similar al tren de poleas, pero no existen correas.

La relación de transmisión total del sistema es idéntico al caso de las poleas.

i= n4

n1

En engranaje 1 es el engranaje de entrada y el engranaje 4 es el engranaje de salida.

Engranaje

de entrada

Engranaje

de salida


95

n 2 Z

n 3 Z

n Z

Se puede hallar esta relación de transmisión a partir de la relación de transmisión de cada par de engranajes.

siendo

n2

Z 1

i = i1· i2· i3

i1= = 1 2

Primera transmisión

i = n

4

3

Z 3

= 4

Segunda transmisión

i = n

6

5

Z 5

= 6

Tercera transmisión

Sí solo tenemos el número de dientes de cada engranaje, obtenemos una expresión similar al caso de las poleas.

i= Z 1⋅Z 3⋅Z 5⋅…

= producto del nº de dientes de las ruedas impares

Z 2⋅Z 4⋅Z 6⋅… producto del nº de dientes de las ruedas pares

23. A (*) En el siguiente montaje la manivela se gira en el sentido de las agujas del reloj (sentido horario). I) ¿En qué sentido girará el engranaje A?

➢ Antihorario

➢ Horario

II) La velocidad de giro del engranaje A es....

➢ Mayor que la de giro de la manivela

➢ Menor que la de giro de la manivela

➢ No se puede determinar.

➢ Igual que la de giro de la manivela

23. B (*) ¿A qué velocidad girará el engranaje A, en el tren de engranajes mostrado?:

➢ Más rápido que el motor.

➢ Más lento que el motor.

➢ A la misma velocidad que el motor.

Por tanto, el mecanismo mostrado es un sistema:

➢ Reductor de la velocidad.

➢ Multiplicador de la velocidad.

➢ En el que la velocidad de giro no se ve modificada.


96

Z 1

d

d

Z

24. A (*) Calcular las relaciones de transmisión, y la velocidad de las siguientes ruedas sabiendo que la velocidad de giro de la rueda 1 gira a una velocidad de 100 rpm. d1= 10 cm d2= 20 cm d3= 15 cm d4= 30 cm.

Calcular la relación de transmisión total (itotal)

n1 = 100 rpm

Primera relación de transmisión

d 1

Velocidad de la rueda 2 y 3 (giran juntas) Relación de transmisión total

itotal =i1∗i 2i1 =

= 2

Segunda relación de transmisión

d 3

Velocidad de la rueda 4

i2= = 4

24. B (*) En la siguiente figura se muestra un mecanismo en el que el engranaje motriz gira a 800 rpm (engranaje 1). Calcular las relaciones de transmisión y la velocidad de giro de cada uno de los engranajes.

Calcular la relación de transmisión total (itotal)

n1 = 800 rpm

Primera relación de transmisión Velocidad del engranaje 2 y 3 (giran juntas) Relación de

i = Z

1 =

2

itotal =i1∗i 2 transmisión total

Segunda relación de transmisión

Z 3

Velocidad del engranaje 4

i2= =

4

24 C. (*) El siguiente tren de mecanismos está formado por un sistema de transmisión por polea y otro de engranajes. Indica con flechas el sentido de giro de las poleas y engranajes. Rodea con un círculo la respuesta correcta.


97

VII. Engranajes con cadena Este sistema de transmisión circular que consiste en dos ruedas dentadas de ejes paralelos, situadas a cierta distancia la una de la otra, y que giran a la vez por efecto de una cadena que engrana a ambas. Es el mecanismo que emplean las bicicletas. La relación de transmisión se calcula como en el caso de los engranajes, es decir, ….

i= Z 1

Z 2

i= n2

n1

Donde

n1 = velocidad del engranaje de entrada 1 n2 = velocidad del engranaje de salida 2 Z1 = número de dientes del engranaje de entrada 1 (motriz) Z2 = número de dientes del engranaje de salida 2 (conducido)

25. (*) Una bicicleta tiene dos platos de 44 y 56 dientes y una corona de cinco piñones de 14, 16, 18, 20 y 22 dientes, respectivamente. a) Calcula la relación de transmisión para las siguientes combinaciones:

b) Ahora indica con cuál de las cuatro combinaciones correrás más rápido y con cuál irás más

lento. Justifica la respuesta.

Combinación que corre más rápido →

Combinación que corre más lenta →


98

26. A (*) En el siguiente montaje la manivela gira en sentido antihorario

I) ¿En qué sentido girará la rueda?

➢ Antihorario ➢ Horario

II) La velocidad de giro de la rueda será....

➢ Mayor que la de giro de la manivela ➢ Menor que la de giro de la manivela ➢ Igual que la de giro de la manivela ➢ No se puede determinar.

B. (*) En la figura se muestra el sistema de transmisión por cadena de las cuatro ruedas motrices de un coche de juguete.

I) ¿En qué sentido girarán las ruedas del coche?

➢ En el mismo que el motor ➢ En sentido contrario al del motor

II) La velocidad de giro de las ruedas será....

➢ Mayor que la del motor ➢ Menor que la del motor ➢ Igual que la del motor ➢ No se puede determinar.

27. (*) En la figura se muestra un exprimidor de fruta. El mecanismo que acciona el elemento de salida, es un tren de cuatro engranajes (A, B, C y D). El eje del motor, que mueve un engranaje de 10 dientes gira a 1800 rpm.

a) Si la rueda B posee 50 dientes, ¿a qué velocidad girará?

b) La rueda C de 15 dientes gira conjuntamente con la rueda B. ¿A qué velocidad girará la rueda D de 45 dientes?

c) ¿Cuál es la relación de transmisión total del tren de engranajes?


99

1

VIII. Tornillo sinfín

guitarras.

Este es un mecanismo de transmisión circular, es decir, tanto el elemento motriz como el conducido tienen movimiento circular. Se trata de un tornillo que se engrana a una rueda dentada, cuyo eje es perpendicular al eje del tornillo. Por cada vuelta del tornillo sinfín acoplado al eje motriz, la rueda dentada acoplada al eje de arrastre gira un diente.

Este sistema tiene una relación de transmisión muy baja, es decir, es un excelente reductor de velocidad. Se emplea, por ejemplo, en las clavijas que tensan las

El elemento motriz es el tornillo y el elemento conducido es la rueda dentada. NUNCA A LA INVERSA, es decir, que este mecanismo no es REVERSIBLE.

Si la rueda de salida tiene Z dientes, la relación de transmisión de este sistema se calcula como…

i= 1

= n2

Z n

En este ejemplo de tornillo sinfín, la rueda dentada tiene 20 dientes: Así pues, la relación de transmisión es …

Tornillo sinfín:

i= 1 20

, es decir, por cada 20 vueltas que gire el tornillo, la rueda sólo gira una vuelta. elemento

motriz (entrada)

28. (*) . Para el siguiente montaje

a) ¿En qué sentido girará el engranaje?

➢ En el mismo que el motor

➢ En el sentido contrario que el motor

b) ¿Qué tipo de sistema muestra la figura?

➢ Un sistema reductor de la velocidad.

➢ Un sistema multiplicador de la velocidad.

➢ Un sistema donde la velocidad del motor no se modifica

c) ¿Es el tornillo sinfín reversible? ¿Por qué?

e) Calcula la relación de transmisión sabiendo que la rueda dentada posee 24 dientes.

f) Si el motor gira a 2400 rpm. ¿A qué velocidad girará la rueda dentada?

Engranaje: elemento

conducido (salida)


100

C. Mecanismos de transformación del movimiento

Hasta ahora hemos visto mecanismos que solamente transmiten el movimiento, sin cambiarlo, es decir, el elemento motriz y elemento conducido tenían el mismo tipo de movimiento. Recuerda que dentro de los mecanismos de transmisión teníamos.

- Mecanismos de transmisión lineal: reciben un movimiento lineal y lo transmiten manteniéndolo lineal, como por ejemplo, el caso de la palanca.

- Mecanismos de transmisión circular: reciben un movimiento circular y lo transmiten manteniéndolo circular., como por ejemplo, el caso de los engranajes.

En ocasiones, son necesarios mecanismos que no sólo transmitan el movimiento, sino que también lo transformen, es decir, el movimiento del elemento motriz es distinto al del elemento conducido.

Los mecanismos de transformación pueden ser de dos tipos:

• Mecanismos que transforman el movimiento circular en lineal

• Mecanismos que transforman el movimiento circular en alternativo.

Algunos de ellos son reversibles, es decir, el elemento motriz puede actuar como conducido y viceversa.

Ejemplo: para subir-bajar la banqueta del fotomatón (movimiento lineal) hay que girar el asiento (movimiento circular).

Mecanismos de transformación del movimiento de circular a lineal:

1. Tornillo – tuerca. 2. Piñón – cremallera. 3. Manivela-torno

I. Tornillo-tuerca Este mecanismo consta de un tornillo y una tuerca que tienen como objeto transformar el movimiento circular en lineal. Puede funcionar de dos formas distintas.

Funcionamiento:

a) Si se hace girar el tornillo (elemento motriz), la tuerca avanza por fuera con movimiento rectilíneo (elemento conducido).

b) Si se hace girar la tuerca (elemento motriz), el tornillo avanza por dentro con movimiento rectilíneo (elemento conducido).

Como se puede observar, el elemento motriz puede ser la tuerca o el tornillo y, por eso, cualquiera de los dos también puede ser el elemento conducido.


101

Aplicaciones: gatos de coches, sargentos, tornos de banco, grifos, prensas, prensas, lápiz de labios, pegamento en barra, etc. Veamos algunas aplicaciones prácticas de este mecanismo:

Sargento: Esta herramienta de sujeción de piezas que se van a mecanizar, muy común en cualquier aula de tecnología, tiene este mecanismo como elemento esencial. En este caso, el elemento motriz es el tornillo que, al girarlo manualmente, avanza dentro de la tuerca que posee el brazo de la corredera.

La bigotera: Este instrumento, muy común en las clases de plástica, regula la abertura de sus brazos gracias al giro de un tornillo motriz que mantiene su posición y que actúa como elemento motriz. Las tuercas se encuentran en los brazos del compás, las cuales avanzan dentro del tornillo como elemento conducidos.

El gato mecánico: En este caso, al girar la manivela, gira la tuerca, que actúa como elemento motriz y, a la vez, avanza por el tornillo linealmente de

forma que se cierran las barras articuladas que levantan el automóvil.

II. Piñón – cremallera. Se trata de una rueda dentada (piñón) que se hace engranar con una barra dentada (cremallera). Es un mecanismo de transformación de circular a lineal, y viceversa (lineal a circular). Es decir, es un mecanismo reversible, al contrario que el de tornillo- tuerca.

Funcionamiento:

a) Si la rueda dentada gira (por la acción de un motor), la cremallera se desplaza con movimiento rectilíneo.

b) Y viceversa: si a la cremallera se le aplica un movimiento lineal, empuja a la rueda dentada haciendo que ésta gire.


102

Aplicaciones: movimientos lineales de precisión (microscopios), sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles en archivos, farmacias o bibliotecas, cerraduras, funiculares, apertura y cierre de puertas automáticas de corredera, desplazamiento máquinas herramientas (taladros, tornos, fresadoras...), cerraduras, gatos de coche, etc.

Sacacorchos: Las dos palancas hacen girar los piñones, que actúan como elementos motrices) haciendo mover la cremallera hacia arriba y, al mismo tiempo, sacando el tapón de corcho.

Taladro: Una manivela hace girar un piñón (motriz) que actúa sobre una cremallera. Gracias a ella, el taladro puede subir o bajar para que el taladro avance o retroceda.

En la imagen de la izquierda puedes observar el mecanismo que permite controlar la dirección en la que circula el coche. Al girar el volante, en realidad hacer girar un piñón (motriz) acoplado a una cremallera (conducida) que gracias a un sistema de palanca permite girar las ruedas y, de este modo, tomar la curva.

III. Manivela-torno

Una manivela es una barra que está unida a un eje al que hace girar. La fuerza necesaria para que el eje gire es menor que la que habría que aplicarle directamente.

El mecanismo que se basa en este dispositivo es el torno, que consta de un cilindro que gira alrededor de su eje a fin de arrastrar un objeto. Con él, transformamos un movimiento circular en rectilíneo.

En definitiva, la manivela actúa como elemento motriz giratorio, arrastrando un objeto linealmente.


103

Mecanismos de transformación del movimiento de circular a alternativo:

1. Levas 2. Biela-manivela 3. Cigüeñal

I. Levas

En mecánica, una leva es un elemento mecánico hecho de algún material (madera,metal, plástico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial. De este modo, el giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva (actúa como elemento motriz) toque, mueva, empuje o conecte una pieza conocida como seguidor que tendrá movimiento alternativo (actúa como elemento conducido).

Permite obtener un movimiento alternativo, a partir de uno circular; pero no nos permite obtener el circular a partir de uno alternativo. No es un mecanismo no reversible, es decir, el movimiento alternativo del seguidor no puede ser transformado en un movimiento circular para la leva.

Aplicaciones: Este mecanismo se emplea en motores de automóviles (para la apertura y cierre de las válvulas), programadores de lavadoras (para la apertura y cierre de los circuitos que gobiernan su funcionamiento), carretes de pesca (mecanismo de avance-retroceso del carrete), cortapelos, depiladoras, …

II. Biela-manivela

Está formado por una manivela y una barra denominada biela.

Ésta se encuentra articulada por un extremo con dicha manivela y, por el otro, con un elemento que describe un movimiento alternativo.

Funcionamiento: Al girar la manivela (elemento motriz), se transmite un movimiento circular a la biela que experimenta un movimiento de alternativo.

Este sistema también funciona a la inversa, es decir, transforma un movimiento rectilíneo alternativo de vaivén en un movimiento de rotación., por lo tanto, es reversible.

Buscando un ejemplo sencillo, tenemos la bicicleta: Cuando pedaleas, tus piernas (motrices) actúan como bielas sobre los pedales con movimiento alternativo (conducidos) que actúan como manivelas que tienen movimiento circular.

Aplicaciones: Su importancia fue decisiva en el desarrollo de la locomotora de vapor, y en la actualidad se utiliza en motores de combustión interna, limpiaparabrisas, etc.


104

III. Cigüeñal

Un cigüeñal consiste en varios sistemas biela-manivela conectados a un eje común.

Funcionamiento: La utilidad práctica del cigüeñal viene de la posibilidad de convertir un movimiento circular en uno alternativo, o viceversa (sistema reversible) . Para ello se ayuda de bielas. Las bielas están conectadas al cigüeñal y tiene movimiento alternativo (actuando normalmente como elemento motrices) y el cigüeñal tiene movimiento circular, actuando normalmente como elemento conducido, aunque como el mecanismo es reversible, puede ser a la inversa.

Se utiliza en objetos tan distintos como un motor de gasolina o las atracciones de feria.

29. (*) ¿En qué se diferencian los mecanismos de transmisión de los mecanismos de

transformación?

30. (*) Observa el dibujo de la figura a) ¿Cómo se denomina el mecanismo mostrado?

b) Identifica el elemento motriz en el dibujo y ponle nombre. Identifica el elemento conducido y ponle nombre.

¿Es un mecanismo reversible?

¿Por qué?

c) ¿Qué tipo de mecanismo es?

d) ¿Cuál es la función del muelle?


105

31. (*) Identifica estos mecanismos de transformación del movimiento, y explica cómo funcionan. Si es reversible, indícalo.

Nombre de mecanismo (Identifica el elemento motriz y el conducido)

A Nombre:

E. motriz:

E. Conducido:

B Nombre:

E. motriz:

E. Conducido:

C Nombre:

E. motriz:

E. Conducido:

D Nombre:

E. motriz:

E. Conducido:

E Nombre:

E. motriz:

E. Conducido:

Explica cómo funciona


106

Bloque III: Electricidad

Para poder entender los fenómenos eléctricos debemos conocer cómo está constituida la materia. La materia está formada por partículas muy pequeñas llamadas átomos, que vendría a ser la unidad básica y más pequeña de la materia. A su vez, los átomos están constituidos por electrones que se mueven alrededor de un núcleo, constituido por protones y neutrones. Los protones y los electrones tienen una propiedad conocida como carga eléctrica. Esta propiedad es la responsable de que ocurran los fenómenos eléctricos.

Mientras que los neutrones no poseen carga eléctrica, la carga de un electrón es igual a la carga eléctrica de un protón, pero de distinto signo:

● Los electrones tienen carga negativa .

● Los protones poseen carga positiva.

Los responsables de todos los fenómenos eléctricos son los electrones, porque pueden escapar de la órbita del átomo y son mucho más ligeros que las otras partículas.

En general, los materiales son neutros; es decir, los átomos del material contienen el mismo número de cargas negativas (electrones) y positivas (protones). Sin embargo, en ciertas ocasiones los electrones pueden moverse de un material a otro originando cuerpos con cargas positivas (con defecto de electrones) y cuerpos con carga negativa (con exceso de electrones), pudiendo actuar sobre otros cuerpos que también están cargados. Por tanto, para adquirir carga eléctrica, es decir, para electrizarse, los cuerpos tienen que ganar o perder electrones.

En resumen,

● Si un cuerpo está cargado negativamente es porque sus átomos han ganado electrones. Tiene un exceso de electrones.

● Si un cuerpo está cargado positivamente es porque sus átomos han perdido electrones. Tiene un defecto de electrones.

Una característica de las cargas, es que las cargas del mismo signo se repelen, mientras que las cargas con diferente signo se atraen (tal y como muestra la figura).


107

Ejercicios

1. (*) Indica la carga total de los átomos (positiva o negativa) que poseen las siguientes partículas:

a) 8 protones y 6 electrones

b) 20 protones y 18 electrones

c) 13 protones y 10 electrones

d) 17 protones y 18 electrones

Si frotamos un bolígrafo con nuestro jersey de lana, veremos que este es capaz de atraer pequeños trozos de papel. Decimos que el bolígrafo se ha electrizado.

Si conecto un cuerpo cargado negativamente con otro cargado positivamente con un cable conductor, las cargas negativas recorren el conductor desde el cuerpo negativo al positivo.

Una vez conectados, los electrones en exceso de uno, serán atraídos a través del hilo conductor (que permite el paso de electrones) hacia el elemento que tiene un defecto de electrones, hasta que las cargas eléctricas de los dos cuerpos se equilibren.

Cuando un cuerpo está cargado negativamente y el otro está cargado positivamente, se dice que entre ellos hay una DIFERENCIA DE CARGAS, pero este concepto se conoce más como tensión eléctrica o voltaje y se mide en voltios. La tensión se representa con la letra V, al igual que su unidad, el voltio.

Al movimiento de electrones por un conductor se le denomina corriente eléctrica.

Conclusión: Para que se establezca una corriente eléctrica entre dos puntos, es necesario que entre los extremos del conductor exista una diferencia de cargas, es decir, mientras mayor sea la tensión en los extremos de la pila, mayor será la fuerza con la que se desplazan los electrones por el conductor.

Esta diferencia de cargas la podemos encontrar en una pila, que tiene dos puntos con diferencias de cargas (el polo positivo y el polo negativo). Si conectamos un cable conductor entre los polos, se establecerá una corriente eléctrica. Cuanto mayor sea la tensión eléctrica (en Voltios), con más fuerza recorrerán los electrones el conductor. Por eso, se suele definir la tensión eléctrica como la fuerza con la que circulan los electrones desde un punto hasta otro. Por tanto, si no hay tensión entre dos puntos no habrá corriente eléctrica.


108

Un material conductor es aquel que permite el paso de la corriente eléctrica, como son el cobre o el aluminio, mientras que un material aislante no permite el paso de la corriente eléctrica, como lo son el plástico o la madera.

Hay otro concepto que no hay que confundir con el de tensión: se trata de la intensidad de la corriente eléctrica.

Un cable puede llevar más o menos corriente, y eso se sabe conociendo la intensidad de la corriente eléctrica, es decir, la cantidad de electrones que circulan por un cable conductor cada segundo. Cuanto mayor sea el número de electrones que pase por el cable cada segundo, mayor será la intensidad de la corriente.

La intensidad de la corriente se representa con la letra I, y se mide en Amperios (A).

En cualquier conductor las cargas encuentran una oposición o resistencia a su movimiento . Las cargas, es decir, los electrones, “tropiezan” con los átomos del cable conductor y les cuesta avanzar. Por eso, hay unos materiales mejores conductores que otros. Por ejemplo: el cobre es un excelente conductor eléctrico, porque ofrece una baja resistencia al paso de la corriente eléctrica y en cambio el plomo, aunque conduce la corriente, es un mal conductor, porque tiene una resistencia más alta al paso de la corriente eléctrica.

Por eso, se define la resistencia eléctrica de una material a la oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica.

La resistencia eléctrica se representa con la letra R, y se mide en Ohmios (Ω).

Ejercicios

2. (*) Completa la siguiente tabla relativa al átomo

Partículas del átomo ¿En que parte del átomo se encuentra? Tipo de carga

Electrón

En la órbita del átomo

Positiva

En el núcleo del átomo

3. (*) Relaciona mediante flechas los términos de las siguientes columnas:

a) Intensidad de la corriente

b) Resistencia

c) Tensión

d) Corriente eléctrica

1. Cantidad de electrones que circula por un punto determinado de un circuito cada segundo

2. Fuerza con que se mueven los electornes entre dos puntos de un circuito.

3. Oposición que ofrecen los elementos del circuito al paso de corriente.

4. Movimiento de electrones a través de un material conductor


109

4. (*) Completa la siguiente tabla que relaciona magnitudes y unidades eléctricas

Magnitud eléctrica Letra con se representa la magnitud

Unidad de medida Letra con que se representa la unidad

Tensión eléctrica

Intensidad de corriente

Resistencia eléctrica

Ejercicios para hacer en el cuaderno

5. ¿Qué es el átomo? Haz un dibujo indicando sus partes. Indica la carga de cada de cada una.

6. ¿Qué partículas del átomo son responsables de los fenómenos eléctricos? Explica por qué.

7. En general, los materiales son neutros en la naturaleza. Explica por qué.

8. ¿Cómo se carga positivamente un cuerpo? ¿y negativamente?

9. ¿Cuándo hay diferencia de cargas entre dos cuerpos?

10. ¿Qué pasa si se conecta un cable conductor entre dos cuerpos que tienen diferencias de carga? ¿Y si conectas dos cuerpos en los que no hay diferencias de cargas?

11. Diferencias entre materiales conductores y aislantes. Indica un ejemplo de cada.

12. ¿Qué es la corriente eléctrica?

13. ¿Qué es la tensión eléctrica? ¿En qué unidades se mide?

14. ¿Qué es la intensidad de corriente? ¿En qué unidades se mide?

15. ¿Qué es la resistencia eléctrica? ¿En qué unidades se mide?

16. Si un material tiene una resistencia eléctrica baja. ¿es un mal o un buen conductor de la corriente? Indica un ejemplo.

I. Circuitos eléctricos

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí, por los que circula una corriente eléctrica que sigue un camino cerrado, para aprovechar la energía eléctrica.

Para que la corriente circule, el circuito debe estar CERRADO

Todo circuito eléctrico se compone, al menos, de unos elementos mínimos (generador, receptor y conductor). Sin embargo la en la mayoría de los casos los circuitos suelen incorporar otros dispositivos, los elementos de control y los de protección.


110

Generadores: Los generadores son los elementos que transforman cualquier forma de energía en energía eléctrica, es decir, los generadores suministran energía eléctrica al circuito.

Proveen al circuito de la necesaria diferencia de cargas entre sus dos polos o bornes (tensión), y además, son capaces de mantenerla eficazmente durante el tiempo suficiente, permitiendo el flujo de electrones.

Ejemplos de ellos son las pilas y baterías y las fuentes de alimentación.

Un generador consta de dos polos, uno negativo (cátodo) y uno positivo (ánodo). No basta con conectar un extremo del conductor al polo negativo del que salen los electrones. Hay que conectar el polo positivo, al que vuelven los electrones. Si cortamos el cable de metal los electrones se detienen en todo.

Cuando ambos polos se unen mediante el hilo conductor, los electrones se mueven a través de él, desde el polo negativo al polo positivo. Receptores: Los receptores son los elementos encargados de convertir la energía eléctrica en otro tipo de energía útil de manera directa, como la lumínica, la mecánica (movimiento),

En base a eso tenemos:

• Receptores luminosos: como bombillas y LEDs.

• Receptores sonoros: como timbres y altavoces.

• Receptores térmicos: como las resistencias eléctricas que llevan planchas, hornos,....

• Receptores mecánicos: como los motores eléctricos.

LED


111

corr en e Los

• P

• n errup

Conductores: Los conductores son los elementos que conectan los distintos elementos del circuito permitiendo el flujo de electrones. Normalmente son cables.

Para transportar los electrones de un sitio a otro se utilizan cables de metal, normalmente de cobre, y recubiertos de plástico para que los electrones no salgan del cable.

Elementos de control: Son los dispositivos usados para dirigir o interrumpir el paso de la

i t . más importantes son los interruptores, conmutadores y pulsadores.

ulsadores: Permiten o impiden el paso de la corriente eléctrica sólo si se mantienen accionados. Tienen dos puntos de conexión para los cables conductores. Estos puntos se llaman contactos o terminales.

I t tores: Permiten o impiden el paso de la corriente eléctrica cuando se

accionan en un momento dado. Tienen dos contactos, al igual que los pulsadores.

• Conmutadores: Permiten desviar la corriente eléctrica cuando se accionan.

Tienen tres contactos.

Circuito con interruptor para bombilla

Circuito con pulsador para timbre Circuito con conmutador

Elementos de protección: Son los elementos encargados de proteger al resto de los elementos del circuito de corrientes elevadas o fugas. Los más importantes son los fusibles, interruptores diferenciales y los interruptores magnetotérmicos.

Interruptor magnetotérmico

Interruptor diferencial


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Ejercicios

17. (*) Indica junto a cada elemento el número que identifique el tipo de elemento:

18. (*) Indica si los siguiente materiales son conductores o aislantes

Aluminio

Goma

Madera

Plata

Aire

Agua pura

Agua salada

Porcelana

Cobre


113

19. (*) Indica en qué tipo de energía se transforma la electricidad en los siguientes RECEPTORES (en algunos se transformará en varios tipos de energía: luminosa, sonora, mecánica o térmica)

A: Horno microondas B: Ventilador C: Taladro D: Tubo fluorescente E: Secador de pelo

F: TV

G: Radiador eléctrico H: Reloj despertador I: Coche teledirigido

J: Lavadora K: Bombilla

L: Linterna

M: Horno N: Radiador eléctrico

O: Batidora

de un solo

brazo

A. F. K.

B. G. L.

C. H. M.

D. I. N.

E. J. O.

20. Indica si las siguientes frases son falsas o verdaderas. Sin son falsas, corrígelas. Hazlo en el cuaderno.

a) Los electrones poseen carga positiva. b) Las cargas con mismo signo se atraen, mientras que las cargas con distinto signo se repelen. c) Para que los electrones circulen a lo largo del circuito únicamente se precisa conectar el circuito

a uno de los terminales de la pila o batería. d) El cátodo es el polo positivo de una pila y el ánodo el negativo. e) Las cargas positivas atraen a las cargas positivas, mientras que las cargas negativas atraen a

las negativas. f) Los electrones circulan hacia el polo positivo de la pila o batería. g) En un circuito donde no exista tensión eléctrica no existirá corriente eléctrica. h) La intensidad de corriente es la fuerza con la que circulan los electrones por un circuito. i) Un conmutador es un elemento de control.


114

21. Dibuja los esquemas simbólicos de los siguientes circuitos en TU CUADERNO

J

N

L M

K


115

II. Asociación de receptores A. EN SERIE.

Dos o más receptores están asociados en serie cuando están conectados unos a continuación de los otros con el mismo cable. La intensidad que pasa por ellos es la total generada por la pila.

En este tipo de circuitos, la tensión de la pila se reparte entre todos los receptores.

b) EN PARALELO.

Dos o más receptores están en paralelo cuando cada receptor está conectado a los dos hilos que vienen del generador. La corriente que circula por ellos una parte de la que genera la pila.

DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO: Los dos hilos que salen del generador van, directamente, cada uno de ellos, a todos los elementos del circuito, en este caso un motor y una bombilla.

Cada una de estos elementos recibe la tensión directamente de la pila, por tanto, la tensión que tiene cada receptor es la misma que la del generador

Si uno de los receptores deja de funcionar, el resto funcionará normalmente.


116

22. (*) Ejercicios sobre montajes Montaje 1. a) ¿Qué receptores funcionarán si cerramos el interruptor I?

b) Estando el interruptor abierto. ¿Qué ocurre al cerrar el pulsador P?

c) ¿Cómo hacemos funcionar el timbre?

Montaje 2 Estando el interruptor cerrado, ¿Qué ocurrirá en cada uno de los siguientes casos?

a) ¿Qué lámpara o lámparas tendrán más brillo?

b) ¿Qué lámparas iluminarán si se funde la L4?

c) ¿Qué lámparas iluminarán si se funde la L2?

d) ¿Qué lámparas dejarán de iluminar si se funde la L3?

Montaje 3 Indica las lámparas que iluminarán en cada uno de los siguientes casos:

a) Al cerrar solo el interruptor I1.

b) Al cerrar solo el interruptor I2.

c) Al cerrar solo el interruptor I3.

d) Al cerrar los interruptores I2 e I3.

e) Al cerrar los interruptores I1 e I3.

Montaje 4 Imagina lo que pasará en este circuito si:

a) Se quema el motor

b) Se funde la lámpara 1

c) Se funde la lámpara 2

d) Se cierra solo el interruptor 1

e) Se cierra solo el interruptor 2


117

pregun as:

23. Diseña los circuitos en el cuaderno. Copia los enunciados.

a) Se dispone de dos pulsadores y dos lámparas, diseñar un circuito para que cada uno de

los pulsadores encienda una sola lámpara. b) Se dispone de dos pulsadores y una lámpara,

1. Diseñar un circuito para que sólo se encienda la lámpara cuando pulsemos a la vez ambos pulsadores.

2. Diseñar un circuito para que se encienda la lámpara cuando pulsemos cualquiera de los dos pulsadores.

c) Se dispone de dos lámparas y un pulsador. 1. Diseñar un circuito para que se enciendan las dos lámparas con mucha luz. 2. Diseñar un circuito para que se enciendan las dos lámparas con menos luz.

d) Mediante un conmutador y dos lámparas, diseñar un circuito para que se encienda una u otra lámpara.

24. (*) Identifica qué elementos de los siguientes circuitos están en serie y cuales en paralelo:

a) c) e)

b) d) f)

25. (*) A la vista del siguiente circuito contesta a las siguientes t a) Indica para cada símbolo numerado el dispositivo eléctrico que representa.

1. 4.

2. 5.

3. 6.

b) ¿Qué ocurre cuando el circuito se muestra en el estado representado?

c) ¿Qué ocurrirá cuando accionemos el elemento nº 6?

d) ¿Qué pasará si accionamos el elemento nº 2, y después el elemento nº 6?

e) ¿Qué pasará si se funde el dispositivo nº 5?


118

II. LA LEY DE OHM Al principio del tema, se introdujeron tres magnitudes básicas en electricidad

• Tensión o Voltaje: Da idea de la fuerza con la que circula la corriente, esto es, el flujo de electrones. Se mide en voltios.

• Intensidad de Corriente: Indica la cantidad de corriente eléctrica que circula a través de un punto de un circuito cada segundo. Se mide en amperios.

• Resistencia eléctrica: Indica la capacidad de un material para oponerse al paso de la corriente. Se mide en ohmios.

Hay una ley que relaciona las tres magnitudes en un circuito, es la ley de Ohm.

La resistencia la representa, básicamente, cualquier receptor que conectes a un circuito, esto es, bombillas, motores eléctricos, timbres, etc, pues cualquiera de estos elementos tiene una mayor o menor resistencia al paso de la corriente. Esto incluye a aparatos eléctricos: televisores, planchas, batidoras, ….

A partir de ahora, una resistencia la representaremos con dos posibles símbolos:

Conectamos una resistencia R a una fuente de tensión de voltaje V, por la resistencia circula una corriente de intensidad de corriente I.


119

La ley de Ohm que relaciona las tres magnitudes es:


120

Existen un tipo de receptores eléctricos llamados, precisamente resistencias eléctricas, que se emplean para limitar y regular la cantidad de corriente que circula por un determinado circuito; y proteger algunos componentes por los que no debe circular una intensidad de corriente elevada.

Por ejemplo, si a una pila de 15 V le conectamos directamente una bombilla de 5 V, al cerrar el interruptor, ésta se fundirá.

Para evitar que se funda, podemos colocar una resistencia en serie con la bombilla para que se quede con, al menos, los 10 V que nos sobran. Así, sólo le llegarán 5 V a la bombilla. De este modo, la resistencia, actúa como un receptor extra que se opone al paso de la corriente y limita la intensidad de la misma, protegiendo el bombillo de una sobre carga.

Los 15 V de tensión de la pila se reparten entre la resistencia (10 V) y la bombilla (5 V), quedando protegida

Veamos un ejemplo de ejercicio resuelto de la ley de Ohm

Un circuito que tiene una pila de 6 voltios genera una corriente que atraviesa una resistencia eléctrica de 2 ohmios. ¿Cuál es el valor de la intensidad de la corriente que pasa por la resistencia?

Se trata de hallar I Tenemos los datos: V = 6 V , R = 2 Ω

La ley de Ohm dice que I = V

, R

sustituyendo … I = 6

=3 A 2

La solución es, por lo tanto, I = 3 A


121

Ahora resuelve tú los siguientes ejercicios: 26 a) (*). En el siguiente ejercicio, halla la intensidad de la corriente que pasa por una bombilla cuya resistencia es de 5 ohmios, sabiendo que la pila tiene una tensión de 20 V.

b) (*). En el circuito de la figura, halla la tensión de la pila que necesitas para que pase una corriente cuya intensidad es de 3 A por una bombilla que tiene dos ohmios de resistencia.

c) (*). En el circuito de la figura, halla la resistencia

eléctrica que posee un bombillo por el que pasa una corriente cuya intensidad es de 0,5 A y es generada por una pila que tiene 4,5 V de tensión.


122

Tensión

Resistencia 200 Ω 4 Ω 2000 Ω 4000 Ω 10 Ω 100 Ω

Intensidad 0,03 A 3 A 0,06 A 50 A 0,015 A 5 A

Fórmula V = I· R

Operación V = 0,03·200 =

6 V

27. (*) La siguiente tabla muestra los valores de la intensidad, resistencia y tensión de varios elementos de un circuito. Sin embargo se han borrado diversos valores. Calcula los valores que faltan indicando las operaciones necesarias.

10 V 0,012 V 20 V 12 V

28. (*) La ley de Ohm puede expresarse como... (marca las opciones correctas).

Realiza los ejercicios 33 y 34 en el cuaderno

29. a) Conectamos una resistencia de 5 Ω una pila de 1,5 V, calcular la intensidad I que circula por el circuito.

b) ¿Qué resistencia debemos de conectar a una pila de 4,5 V para que la Intensidad de corriente I que circule sea de 0,050 A.

c) Por una resistencia R=15 Ω circula una corriente de 1 A, calcular que voltaje hay entre los extremos de la resistencia.

30. Dados los siguientes circuitos, calcula las magnitudes incógnita aplicando la ley de Ohm .

A B C D

E F G H


123

IV. ENERGÍA (E) Y POTENCIA ELÉCTRICA (P)

La energía

En nuestras casas pagamos el “recibo de la luz” dependiendo de la cantidad de energía eléctrica que hayamos consumido durante los dos meses anteriores. Pagaremos más o menos dependiendo de que hayamos tenido más o menos electrodomésticos conectados durante un tiempo dado. Esta energía eléctrica que nosotros consumimos se ha producido en algún tipo de central de producción de energía. Allí han transformado otra forma de energía en energía eléctrica.

La unidad de energía eléctrica más utilizada es el Kilovatio-hora (KWh), y se define como la energía consumida por un aparato de potencia 1 KW durante una hora.

La potencia eléctrica

Es la energía eléctrica que circula por un circuito en un tiempo dado. La potencia eléctrica mide la cantidad de energía eléctrica que un receptor consume en un tiempo dado.

Su unidad es el Vatio, un múltiplo del watio es el Kilowatio, 1 KW = 1000 W.

Dado un receptor eléctrico (bombilla, motor, resistencia) sometido a un voltaje V y que circula una corriente I, la potencia que consume es igual a P:

P = I·V

31. Una bombilla consume 1 W cuando la conectamos a 1,5 V. Calcular:

a) La Intensidad I que circula.

b) La resistencia eléctrica del filamento.

32. Calcular la Intensidad que circula por tres bombillas de 40 W, 60 W, 100 W. Todas funcionan con una tensión de 220 V

33. Una resistencia de 10 ohmios la conectamos a 10 V. Calcular la Intensidad que circula, la potencia y calcular la energía consumida si la resistencia la dejamos conectada durante 24 horas.

34. Calcular cuanto nos dinero nos cuesta mantener encendida una bombilla de P=60 W. Durante 100 horas, si el coste de la energía es de 0,15 € /Kwh

35. Para asar un pollo, debemos de conectar un horno de Potencia 1500W durante 1 hora, si el KWh lo pagamos a 0,15€ calcular el coste del asado. Es importante saber que no podemos variar la intensidad de un circuito de forma directa. Según la Ley de Ohm para hacerlo tendremos que, obligatoriamente, modificar la tensión o la resistencia.

36. (*) Di cuáles de las siguientes frases son verdaderas con respecto a la ley de Ohm:

a) Al aumentar la resistencia de un circuito, disminuye la intensidad de corriente.

b) Al disminuir la tensión, disminuye la intensidad de corriente que circula por el circuito.

c) Al disminuir la resistencia, disminuye la intensidad de corriente que circula por el circuito.

d) En un circuito dado, el producto de la resistencia por la intensidad permanece constante.


124

37. (*) Relaciona mediante flechas los términos de las siguientes columnas:

38. Una estufa funciona con una tensión de 125 V, a la cual la intensidad que circula por ella

es de 8 A. ¿Cuál es la potencia de la estufa?. ¿Cuanta energía, expresada en kWh, consumirá en 90 minutos de funcionamiento? ¿Cuánto costará tener la estufa encendida durante 150 min si el precio del kWh es de 0,16 €?

39. Calcular la potencia de un horno eléctrico cuya resistencia es de 110 Ω cuando se conecta a una fuente de tensión de 220 V. ¿Cuanta energía, expresada en kWh, consumirá en 120 minutos de funcionamiento? ¿Cuánto costará tener el horno eléctrico calentando durante 75 min si el precio del kWh es de 0,16 €?

40. Un secador de pelo posee las siguientes indicaciones: 230 V y 2300W. Calcula la resistencia interna del secador y la intensidad de corriente.

41. Una batería de automóvil de 12 V proporciona 7,5 A al encender las luces delanteras. Cuando el conductor acciona la lleva de contacto con las luces encendidas, la corriente total llega a 40 A. Calcule la potencia eléctrica de las luces y del sistema de arranque del motor.

42. Calcula cuánto costará tener encendido toda la noche (8 horas) un radiador de 2500 W sabiendo que el precio del kWh es de 16 céntimos.

43. Calcula cuánto costará cocinar en un horno de 2500 W un asado que necesita de 45 min de horno, si el precio del kWh es de 0,16 €/kWh.


125

Magnitud Unidad en que se mide

Aparato para medir la magnitud y símbolo

Tensión

Voltio (V)

Intensidad de

corriente

Amperio (A)

Resistencia eléctrica

Ohmio (Ω)

V. Los aparatos de medida eléctricos.

Las magnitudes básica que se emplean en electricidad (tensión, intensidad de la corriente y resistencia eléctrica) se miden con unos aparatos que son imprescindibles para cualquier técnico de la electricidad o de la electrónica. Veamos cuales son:

1. Para medir la tensión (V) (también llamado voltaje) se utiliza el voltímetro. Recuerda que la unidad de medida de la tensión es el voltio. 2. Para medir la intensidad de la corriente eléctrica (I) se utiliza el amperímetro. Recuerda que la unidad de medida de la intensidad de corriente es el amperio. 3. Para medir la resistencia eléctrica (R) se utiliza el óhmetro. Recuerda que la unidad de medida de la resistencia eléctrica es el ohmio.

Cada uno de estos aparatos de medida se representa con un símbolo. Veamos cuáles son:

Polímetro o téster

En realidad, los técnicos no utilizan tres aparatos distintos, puesto que sería una incomodidad. Ellos emplean un único aparato que incluye los tres. Se llama polímetro o téster. El polímetro es un aparato que incluye dos cables (rojo y negro), que se colocan en los dos puntos del circuitos donde se quiere realizar la medida. También posee una rueda que, según la posición, medimos la tensión, la intensidad o la resistencia. Por ejemplo, tal y como está el polímetro de la imagen, podemos medir la tensión que existe entre dos puntos de un circuito.


126

Veamos como se utiliza el polímetro: 1. Para medir la tensión que hay entre dos puntos del circuito, se coloca el polímetro en paralelo con elemento a medir.

Por ejemplo: si se quiere medir la tensión de una pila que forma parte del siguiente circuito...

se coloca el voltímetro como muestra el dibujo de la izquierda. Se puede observar que el voltímetro nos da un resultado de 9 V, lo cual es lógico.

Con el voltímetro se puede medir también la tensión que consumen los receptores dentro de un circuito. Por ejemplo: Si colocamos dos receptores en serie, como pueden ser un bombillo y un timbre. La tensión de la pila se reparte entre ambos receptores. Se puede comprobar con el siguiente ejemplo:

Un timbre y una bombilla conectados en serie a una pila de 10,2 V

Cada voltímetro mide la tensión de cada uno de los receptores:

• El primer voltímetro mide la tensión que soporta el bombillo, que son 3,0 V

• El segundo voltímetro mide la tensión que soporta el timbre, que son 7,2 V

La suma de ambos voltímetro nos da 10,2 V, esto es, el valor de la pila. Lo cual demuestra que cuando los receptores están en serie, la tensión de la pila se reparte entre ellos.

2. Para medir la intensidad de la corriente que pasa por un elemento del circuito, se ha de

colocar el polímetro en serie con el mismo.


127

Por ejemplo: si se quiere medir la intensidad de la corriente que pasa por el bombillo que forma parte del siguiente circuito... Puedes observar que el amperímetro, se coloca a continuación del bombillo, es decir, insertado dentro del circuito. En este caso, el amperímetro marca 90 miliamperios (mA). Esta es la intensidad de la corriente que atraviesa el bombillo.

NOTA: 1000 mA = 1 A, en este caso 90 mA = 0,09 A

Con el amperímetro también se puede medir la intensidad de la corriente que recorre diferentes ramas del circuito eléctrico. Veamos un ejemplo. Supongamos un circuito que tiene tres receptores en paralelo: una bombilla, un zumbador y un motor eléctrico, alimentados con una pila de V.

Si fijamos un amperímetro en serie con cada uno de los receptores, podemos medir la intensidad de la corriente que pasa por cada uno de ellos. Si colocamos un cuarto amperímetro en serie con la pila, podemos medir la corriente que genera la pila en cuestión, es decir, la corriente total. Podemos observar que la Intensidad de corriente total (la de la pila), equivale a la suma de las tres intensidades de corriente.


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1.- Monta los siguientes dos circuitos en Crocodile Clips.

a) En qué elementos se diferencian el primero y segundo circuito ?

b) ¿Cuál es la diferencia de funcionamiento entre ambos?

c) Compara el segundo y tercer circuito. ¿Influye la posición del interruptor dentro del circuito? Contesta razonando tu respuesta

Diferentes tipos de pulsadores

Monta los siguientes circuitos y responde.

a)

b)

c)

a) Describe los componentes del circuito.

¿Qué sucede, si cerramos al interruptor?

¿Y si aumentamos la tensión de 6 a 9 voltios?

¿Y si aumentamos a 12 voltios? Razona la respuesta

b) Describe los componentes del circuito.

¿Que sucede, si cerramos el pulsador?.

c) ¿Cómo se llama el elemento de control utilizado?

¿Que sucede, si cambiamos la posición del elemento de control?


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3.- En Crocodile, construye los siguientes circuitos y dibújalos según sus símbolos

a)

b)

c)

d)

e)

a) Circuito con una pila de 6 V, un interruptor y un zumbador.

b) Circuito con una pila de 9 V,

un interruptor y un motor. c) Circuito con una pila de 4.5

V, un pulsador NA y una bombilla.

d) Circuito con una pila de 4.5

V, un pulsador NC y una bombilla. Recuerda:

e) ¿Qué diferencia de funcionamiento existe entre el circuito c y el circuito d?


130

4.- Monta los siguientes circuitos en Crocodile.

Para cada circuito, indica qué interruptores o pulsadores hay que cerrar para que se encienda la bombilla. Circuito 1:

Circuito 2: Circuito 3:

Circuito 4:


131

Circuito 5:

Circuito 6:

Circuito 7:

Circuito 8:

Circuito 9:

Circuito 10:


132

5.- Monta los siguientes circuitos

Indica qué elemento de maniobra se debe accionar para que se enciendan los distintos receptores de los circuitos que se indican a continuación.

a)

b)

c)

6.

7.


133

d)

8. En el siguiente ejercicio, indica qué ocurre en cada caso

Si solamente cierro el interruptor I1

Si cierro los interruptores I1 e I2

Si cierro los interruptores I1, I2 e I3




134

6.- Monta los siguientes circuitos que se muestran

a) Tal y como está el circuito en este instante, indica qué elementos de maniobra se deben

accionar para que se iluminen cada una de las bombillas.

b) En el siguiente circuito, escribe lo que sucede:

Si cierras sólo en interruptor 1.

Si cierras sólo en 2.

Si cierras el 1 y el 2.

¿Qué debes hacer para que funcionen B, C y el motor?

Bombillo 1

Bombillo 2

Bombillo 3


135

7.- Utilizando una pila, un pulsador NA, un interruptor, un zumbador y una bombilla, monta un circuito en el que accionando el pulsador suene el zumbador y accionando el interruptor se encienda o se apague la bombilla.

Croquis de la solución

8.- Utilizando una pila, un pulsador NA, un conmutador, un motor y una bombilla, monta un circuito de forma que en una de las posiciones del conmutador funcione el motor y, en la otra funcione una bombilla cuando además se accione también el pulsador.

Croquis de la solución

9. CIRCUITO SERIE

b) ¿Qué conclusión obtienes de los valores de tensión e intensidad en un circuito SERIE?

a) Monta el circuito con Crocodile con el

interruptor cerrado, dibújalo con las lecturas de los voltímetros y amperímetros

c) ¿Qué ocurre si aumentas la tensión de la pila a 9 v? Representa el circuito con las lecturas de V y A

d) Desventajas del montaje en serie


136

10. CIRCUITO PARALELO

e) ¿Qué ocurre si aumentas la tensión de la pila a 9 v? Representa el circuito con las lecturas de V y A

a) Representa el circuito con el interruptor cerrado, dibújalo con las lecturas de amperímetros y voltímetro.

b) ¿Qué conclusión obtienes de los valores de tensión e intensidad en un circuito PARALELO?

c) ¿Qué ocurre si se funde una de las bombillas?

d) Ventajas y desventajas del circuito paralelo


137

Comprensión de textos

Bio Bug: El coche que anda con porquería

En la era de la modernidad energética hemos visto vehículos que utilizan todo tipo de combustibles para alimentar sus motores. Unos más elegantes que otros, ciertamente. Hoy presentamos el Volkswagen Bio Bug, un coche que se vende con la poco agradable etiqueta de ser un vehículo que funciona con caca (entre otras lindezas), nada más y nada menos. Imaginamos el olor que deben expeler los gases de escape pero no cantemos derrota tan pronto. La tecnología nos tiene preparadas algunas sorpresas para que veamos con otros ojos el prometedor universo de los excrementos como fuente de energía ecológica.

Cuando hablamos de un coche que se alimenta de inmundicias para funcionar se nos viene a la cabeza el DeLorean de Mister Fusión en la película Regreso al futuro. Inevitable recordar al genio loco volcando cubos de basura en el depósito del coche para llenarlo de “combustible” con el que poder realizar sus viajes en el tiempo. Esa imagen se ha convertido en un icono de la caricatura futurista de los avances energéticos. Sin embargo, los ingenieros del grupo GENeco han querido trasladar esa imagen a los medios de comunicación para dotarla de cierto sensacionalismo que haga penetrar la noticia en los lectores con la capacidad de sorpresa agotada ante tanto avance técnico. En realidad, el Volkswagen Escarabajo que han adaptado para sustituir el combustible tradicional por otro basado en la basura, emplea metano, que a su vez se obtiene del tratamiento de los desechos orgánicos en una planta de biogás.

La empresa asegura que el uso de metano obtenido de los desechos humanos no produce ningún tipo de mal olor por el escape del auto ni tampoco hace que los coches movidos por este combustible se diferencien de los tradicionales en cuanto a su comportamiento. Además, según el director de la empresa, Mohammed Saddiq, durante el proceso de generación del biogás se evitaría verter a la atmósfera unas 19 mil toneladas de Dióxido de Carbono, gas sobradamente conocido por su capacidad de generar calentamiento global en el planeta.

Las cifras que maneja el responsable de GENeco en cuanto a la eficiencia de la producción de metano basado en los detritus humanos la hacen perfectamente viable para el futuro. Afirma que los desperdicios de 70 hogares son suficientes para generar metano como para mover un coche durante un año, suponiéndole una media de 16.000 kilómetros de uso. Con esto, además, consigue reducir la basura que va a parar a los vertederos y que queda allí sin más utilidad que afear el paisaje y contaminar de podredumbre los alrededores.

De todos modos, al coche aún le falta un poco para ser totalmente ecológico. Incorpora un motor de gasolina convencional que utiliza para arrancar y por si te quedas sin metano.

Responde a las siguientes cuestiones

1. ¿Qué combustible usa realmente este vehículo? ¿De dónde se obtiene?

2. Este vehículo evita la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera. ¿Qué efecto provoca este gas en el medio ambiente?

3. Para rodar este vehículo durante un año, ¿Cuántos desperdicios necesitas?

4. ¿Por qué no es totalmente ecológico el vehículo?

5. Indica las ventajas que tú crees supone utilizar un vehículo como este.

6. Ahora indica las posibles desventajas que crees puede tener.

http://www.neoteo.com/bio-bug-el-coche-que-anda-con-porqueria.neo


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La obsesión por Internet crea depresión

Un estudio sobre las costumbres digitales de los adolescentes indica que los adictos a la Red tienen el doble de probabilidades de acabar deprimidos que aquellos que utilizan Internet de forma moderada. El exceso de horas mirando la pantalla del ordenador genera toda una sintomatología patológica en los usuarios que los vuelve irritables, obsesivos y tendentes a la frustración. Básicamente hablamos de los síntomas de una auténtica obsesión que la Red puede llegar a producir en los jóvenes que se pasan demasiadas horas frente al monitor.

El Universo que propone Internet es tan grande que puedes llegar a caer en un auténtico de obsesiones. Así lo atestigua un estudio realizado en China por el investigador Zi-wen Peng de la Escuela de Salud Pública de la Universidad Sun Yat-Senen Guangzhou, en colaboración con Lawrence Lam, psicólogo de la Escuela de Medicina de la Universidad de Notre Dame de Sidney (Australia). El artículo, que ha sido publicado en la revista Archives of Pediatrics & Adolescent Medicine, habla de las consecuencias psicológicas que puede tener para los jóvenes un exceso de horas en Internet.

El experimento consistió en tomar una muestra de 1.041 adolescentes de entre 13 y 18 años, que no tenían depresión al inicio del estudio. Después de 9 meses, los investigadores constataron que las posibilidades de padecer una sintomatología compatible con la depresión era 1.5 veces más grande entre los adictos a la Red que entre los usuarios que habían mantenido un uso moderado de Internet. De esta muestra, 84 adolescentes fueron diagnosticados como depresivos. Los expertos achacan esta psicopatología a una combinación de factores, como la falta de sueño por estar tantas horas frente a la pantalla y por el estrés generado en los juegos on- line de competición.

"La gente que pasa tanto tiempo en Internet perderá sueño y está muy bien establecido el hecho de que entre menos uno duerma, más altas son las posibilidades de depresión", afirma Lam. "No pueden alejar sus mentes de Internet, se sienten agitados si no vuelven a conectarse tras un corto período de tiempo y para revisar páginas compulsivamente o jugar on-line'", comenta este experto. "Los resultados sugirieron que la gente joven que inicialmente está libre de problemas de salud mental pero usa Internet patológicamente podría desarrollar depresión como consecuencia", termina el psicólogo. El estudio considera "uso abusivo" de Internet aquel que va desde las 5 horas a más de 10 horas diarias. Tampoco quiere decir eso que por estar muchas horas en Internet te vayas a convertir en un depresivo, ojo. Sólo apunta a que tienes el doble de probabilidades de caer en depresión que los que hacen uso moderado de la Red.

Existen estudios cuyos resultados apuntan a que la tendencia a la depresión es lo que empuja a los usuarios a volverse adictos a Internet. Otras investigaciones han establecido un vínculo entre ambos sin señalar claramente cuál era la causa y cuál el resultado. El experimento de Lam y Peng es el primero que relaciona el uso patológico de Internet como una posible causa de depresión.

1. ¿Cuál es el problema del que habla el texto?

2. ¿Cómo tiende a ser el carácter de una persona adicta a Internet?

3. ¿Qué consecuencias puede tener el uso excesivo de Internet?

4. Explica cómo podrías saber si tú, un amigo a familiar es adicto a Internet.

5. Menciona un caso que conozcas de adicción a Internet y las consecuencias que ha tenido para esa persona.

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cuaderno de trabajo de tecnologÍas -...

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