tecnología industrial ii- coches de choque

7/21/2019 Tecnologa Industrial II- Coches de Choque

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LOS COCHES DECHOQUE

JAVI GOMBAO- TECNOLOGA INDUSTRIAL I I


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1)Descripcin de los elementos y su principal funcin:La imagen que tenemos en la parte superior de este documento es una atraccin de feria, concreta-

mente unos coches de choque. A continuacin, describiremos los diferentes elementos que la componeny el funcionamiento detallado de cada uno de ellos:

En primer lugar, nos encontramos ante una mquina elctrica. sta se define porque es un dispositivo capaz de ge-nerar aprovechar o transformar la energa elctrica. Recordemos, pues, que esta energa elctrica se produce por la exis-tencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente elctrica entre ambos cuan-

LOS COCHES DE CHOQUE

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ndice:

1. Descripcin de los elementos y su funcin............................... Pg 1-42.Estudio de ventajas, inconvenientes y alternativas.................. Pg 5-63. Cuestiones .................................................................................Pg 7-8 3.1.Materiales que deben emplearse .....................................Pg 7 3.2.Enumeracin de los conjuntos elctricos y mecnicos... Pg 8


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do se los pone en contacto por medio de un conductor elctrico. Segn el tipo de finalidad a la que se destinen y el tipo defuncionamiento de este tipo de mquinas se pueden clasificar en tres grandes grupos: generadores, motores y transforma-dores. En este caso, al encontrarnos con una mquina elctrica que presenta movimiento rotativo, aprovecha la energaelctrica y la transforma en energa mecnica, y por tanto, presenta un motor. Adems, esta mquina tambin puede clasi-ficarse si atendemos a otros criterios. Por ejemplo, en funcin de la potencia que absorbe o genera, nos hallamos ante unamquina de baja potencia (con valores entre 0,5 y 10 kW y frecuencia normal, 50-60 Hz). En funcin de su velocidad degiro, nos encontramos ante una mquina con muy baja velocidad (menor de 300 rpm). Ahora bien, las mquinas elctri-

cas rotativas se clasifican en dos grandes grupos, segn el tipo de red elctrica a la que se encuentren conectadas. As setiene: mquinas elctricas rotativas de corriente alterna y mquinas elctricas rotativas de corriente continua. En este as-pecto, debemos matizar que los motores de corriente alterna son los de mayor campo de aplicacin, tanto en el mbito do-mstico como en el industrial. Se disean dos tipos bsicos de motores que funcionan con corriente alterna: los motoressncronos y los motores asncronos o de induccin. Las mquinas sncronas son los dispositivos ms empleados para gene-rar energa elctrica; sin embargo el motor sncrono se emplea muy poco ya que posee unas caractersticas algo especiales.Por el contrario, los motores asncronos o de induccin son los que se utilizan ms a menudo. El tipo trifsico es el que nor-malmente se emplea en la industria (tornos, gras, ascensores, motores). Los motores de dos fases se aplican en siste-mas de control automtico y los monofsicos tienen su principal aplicacin en mquinas domsticas y tambin en la indus-tria: lavadoras, bombas, ventiladores, etc. m

Dicho todo esto, describiremos los elementos existentes en esta atraccin de feria, as como su funciona-

miento primordial. Para ello, es necesario realizar un esquema donde se especifiquen las diferentes partes que

lo constituyen:

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NMERO COMPONENTE DESCRIPCIN

1Caseta

distribuidoraEs el componente que proporciona la corriente elctrica al recinto ferial

2Grupo

acondicionador

Consta de un transformador (2.1), encargado de adecuar la tensin a los valores quenecesitamos para alimentar la atraccin de feria. Este se compone de un rectificador,un filtro y un regulador (2.2).

- Los rectificadores alimentados por por fuentes trifsicas convierten la corrientealterna de entrada en una corriente continua de salida, mediante dispositivossemiconductores capaces de manejar grandes potencias.

- Los filtros: es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama defrecuencias de una seal elctrica que pasa a travs de l, pudiendo modificar tantosu amplitud como su fase

- Reguladores de voltaje: se trata de un dispositivo electrnico diseado para

mantener un nivel de voltaje constante.

3 Pista

Est proyectada y construida fundamentalmente para la circulacin del automvil.En concreto, esta pista se alimenta por corriente continua a 110 V proporcionada porel grupo acondicionador anterior. Para establecer un criterio, el polo positivo selocalizar en el techo y el negativo en el suelo. Por ello, este voltaje de 110 Valimentar al vehculo que se mover libremente por la pista.

4Coche con

sistema elctrico

En su exterior, se compone de un volante para dirigir los movimientos del vehculo,sistemas de proteccin para el conductor como gomas protectoras y, en algunoscasos, cinturones de seguridad para evitar daos sobre el conductor y tambin un

accionamiento de frenado y accelerado. Adems, al lado del volante puede haberalgunos interruptores o motores para producir sonidos determinados mientras seconduce junto con los dems coches. En su interior, nos encontramos con un motor,especficamente un motor asncrono trifsico (4.1), que recibe la energa elctrica enforma de corriente alterna en tres fases o hilos y la transforman en energamecnica. Dentro de l, nos hallamos con un esttor o elemento fijo de la mquina,un rotor o componente giratorio, el entrehierro y los sistemas de refrigeracin.

5 Inversor

Su funcionamiento consiste en cambiar un voltaje de entrada de corriente continua aun voltaje simtrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia

deseada por el usuario o el diseador. Si suponemos que este inversor es simplepodramos afirmar que consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual seutiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda rectangular.

6Reguladoresttico de

alterna

Se tratan de sistemas que transforman la corriente alterna de tensin constante encorriente alterna de tensin variable y de la misma frecuencia. As pues, en el lmitedonde la potencia entregada a la carga sea mxima o nula se obtienen losinterruptores estticos de alterna.

7 TechoEst constituido por una maya metlica donde hay un contacto con el soporte delcable del coche (8) que es por donde circula esta corriente elctrica del sistema.


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PROFUNDIZACIN: MOTOR CORRIENTE CONTINUA

Con dicho motor se recibira energa elctrica en forma de corriente continua y la transformara en energa mecnica,como consecuencia del giro de sus partes mviles. La constitucin de estos motores viene determinada por la necesidadde establecer un campo magntico y de disponer una serie de bobinas recorridas por la corriente elctrica y situadas enel seno del campo. As, consta de las siguientes partes: el esttor(parte fija del motor responsable del establecimientodel campo magntico de excitacin. Para ello tiene una serie de bobinas, denominadas inductoras, situadas alrededor de

los polos del electroimn recorridas por la corriente de excitacin), el rotor (es la parte mvil del motor queproporciona el par para mover la carga y consta de otro tipo de bobinas denominadas inducidas, que van arrolladassobre las ranuras de un ncleo de hierro que se denomina inducido, que es donde se crea la fuerza contraelectromotriz;el conjunto formado por el colector de delgas, lminas de cobre que constituyen el colector, y las escobillas, friccionancon el c olector y transmiten la corriente elctrica, funcionan como un sistema de conmutacin de la corriente de salida yentrada del rotor, a medida que giran las espiras del devanado del inducido) y el entrehierroque se corresponde alespacio situado entre el esttor y el rotor y es por donde el flujo magntico pasa de uno a otro. A su vez, algunos motoresincorporan en el esttor algunos polos complementarios llamados polos de conmutacinque se encuentran rodeadospor unas bobinas conectadas en serie con el devanado del inducido y recubiertas de una pelcula aislante individual,para evitar problemas de cortocircuitos.


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2) Estudio de alternativas del sistema de accionamiento elc-trico. Estudio comparativo de ventajas e inconvenientes.

Hasta ahora hemos mencionado la clasificacin de los autos de choque, las partes que constituyen el sistema y he-mos hecho especial hincapi en el motor que posee. Ahora bien, existen una serie de alternativas del sistema de acciona-

miento elctrico as como un estudio comparativo de ventajas e inconvenientes. Vemoslas. Para ello, en primer lugar men-cionaremos las ventajas, los inconvenientes y las posibles alternativas:

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VENTAJAS

- Los motores sncronos, son mecnicamente sencillos de construir, lo cual los hace muy robustos y sencillos,apenas requieren mantenimiento y son baratos. Adems, al no necesitar arrancadores, los motores no se vensometidos a vibraciones por efecto de la transformacin de energa elctrica en mecnica, ya que la potenciainstantnea absorbida por una carga trifsica es constate e igual a la potencia activa. Estos motores, adems son muyrobustos y prcticamente son muy robustos y son fciles de conseguir en el mercado. Adems, hemos de tener encuenta que los motores elctricos tienen unos rendimientos ms altos en comparacin que con los de combustin ydevuelven en trabajo gran parte de la energa elctrica suministrada. Por otra parte, al funcionar con corrienteelctrica, nos encontramos que existe una facilidad de montaje y una mayor disponibilidad. As mismo,los cochesestn fabricados con materiales que protegen al conductor contra los golpes producidos.

INCONVENIENTES

- Las desventajas de la utilizacin de este tipo de motores son que tienen bajos pares de arranque, quepresentan una zona inestable de funcionamiento y que el control de velocidad en amplios rangos es complejo. Alfuncionar con corriente elctrica se corre el riesgo de que en el momento de que se produzca un cortocircuito elsistema deje de funcionar. A su vez, existe una necesidad de un equipo electrnico para que convierta la energa decontinua a alterna y las averas en los circuitos inversores suponen que se deben cambiar por la complejidad de lareparacin. Por otro lado, pueden faltar ms medidas de seguridad, sobretodo en el cuello y tambin en la cabeza. Deotro modo, teniendo en cuenta que disponemos de un techo, ste lo podramos utilizar para obtener energa (vase lasalternativas).


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ALTERNATIVAS:

- Como alternativas al funcionamiento, podemos utilizar el techo para incorporar un sistema de paneles solares,stos son componentes que convierte los rayos solares que recibe directamente en energa aprovechable tanto parouso inmediato o almacenamiento de la misma. Existen dos clases primordiales de paneles solares. En concreto,dentro de la clasificacin de los paneles solares utilizaremos la ms funcional, la fotovoltaica, que convierte en

energa elctrica los rayos solares y estn compuestas por una compilacin de clulas solares de silicio. Comoventajas a esta alternativa, distinguimos: son limpios, silenciosos y no daan el medio ambiente; se ahorraenerga; la instalacin de este sistema de energa renovable requiere una obra muy rpida; el mantenimientonecesario es mnimo ofreciendo adems un largo perodo de vida til, tras la inversin inicial en cuestin de unosaos habr amortizado el dinero usado y tendr energa elctrica prcticamente gratuita; en zonas rurales oalejadas de las lneas elctricas permiten tener electricidad sin depender de esos sistemas. Ahora bien, la ventajams importante es que es el nico sistema que permite un suministro de energa renovable continuo haya sol o no.Por otro lado, como desventajasde esta alternativa nos encontramos con que su fabricacin an depende deenergas no limpias, con lo que por ese lado s repercute negativamente en el medio; el coste de la inversin eselevado ya que es un sistema de energa renovable relativamente nuevo y la demanda an no es suficiente comopara abaratar considerablemente los costes, posee ciertas restricciones de consumo debido a que no puedeutilizarse ms energa de la acumulada en pocas de escaso sol, los acumuladores de energa suelen ser caros,

dependen del tiempo (si est o no soleado) y dada la potencia necesaria, el grupo de acumuladores tiene que sergrande. En este supuesto caso, utilizaramos motores de corriente continua en el coche con rotor externo. Estosacumuladores, alimentaran directamente a la pista con corriente continua y absorberan la energa a travs de loscontactos que tienen con el techo y con el suelo. Por ello, al presentar el motor un rotor externo eliminaran partede los mecanismos de transmisin porque el rotor tocara directamente la pista. Los contactos del coche con elsuelo y el techo requieren una visin continua, por el desgaste del roce. A continuacin mostraremos el esquema defuncionamiento:

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3) Cuestiones

1) Qu materiales deberan emplearse para fabricar cada una de las partes que integran los elementos

externos del vehculo? Qu materiales deberan emplearse para la construccin de la pista y por qu?

Los elementos que podran emplearse para fabricar cada una de las partes, podran ser las siguientes:

ELEMENTO MATERIAL

NeumticosSu funcin principal es permitir un contacto adecuado por adherencia y friccin con el pavimento,posibilitando el arranque, el frenado y la gua. Por tanto lo podramos construir de caucho, tantonatural (resistente e inerte) como sinttico (resistente a agentes qumicos).

Parachoques

Es la pieza de un vehculo que se encuentra en la parte trasera y delantera de ste, con el objetivo de

amortiguar y proteger al vehculo en caso de colisin, absorbiendo la energa cintica y empujndolaen forma de rebote hacia el centro del choque, consiguiendo as una reduccin de daos, pero no deimpacto. Por esto, los mejores materiales para su fabricacin es el caucho sinttico (resiste a agentesqumicos) y derivados del plstico, como por ejemplo los elastmeros, plsticos que se caracterizanpor su gran elasticidad, adherencia y baja dureza.

Faro delcoche

En el interior del faro, nos hallamos con lampara de led que es la que produce la luz, presentado unconsiderable ahorro energtico, un arranque instantneo, aguante a los encendidos y apagadoscontinuos y una mayor vida til, pero tambin con ciertos inconvenientes como su elevado costeinicial. El material utilizado es, pues, el plstico termoplstico (constituidas por cadenas unidas entres debilmente y obtenidas por compuestos derivados del petrleo). En particular, el material msapropiado ser el metacrlato porque posee la propiedad de ser transparente.

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Parte externadel coche

Se podra construir de plstico, porque proporcionan el balance necesario de propiedades que nopueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a ladegradacin ambiental y biolgica. Dentro de la clasificacin de los plsticos, en el caso de los cochesde choque, podramos encontrarnos con que se trata de un plstico sinttico, pues, tiene origen enproductos elaborados por el hombre, principalmente derivados del petrleo. Atendiendo laestructura, nos hallamos que en este caso se trata de un plstico termoplsticos, pero concretamente,podra tratarse de un PVC caracterizado por presentar propiedades como su amplio rango de durezay su impermeabilidad.

AsientosEl material ms adecuado, sera, nuevamente el plstico elastmero. En particular, podra tratarse decaucho natural por presentar propiedades inertes y resistentes.

VolanteSe puede fabricar de plstico elastmero, caracterizado porque las cadenas se estiran i esteacontecimiento hace que se confiera a estos materiales una gran elasticidad, adherencia y dureza.Concretamente, se podra construir de caucho sinttico por obtencin de derivados del petrleo quefundamentalmente es derivado del petrleo.

PistaMetlica. Debemos de recordar que un metal son elementos qumicos caracterizados por ser buenosconductores del calor y la electricidad.


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2) Enumerar los conjuntos elctricos y mecnicos que deben formar parte necesariamente del

vehculo. Indicar para cada uno de ellos su principal funcin.

Por lo que hace a los conjuntos elctricos podemos diferenciar:- Acelerador y el frenos: para poder controlar y manipular la velocidad o el frenado del coche.- Unos botones sonoros para hacer ruidos caractersticos mientras se est conduciendo sobre la pista- Un cristal protector que se sita delante del piloto

- Un asiento cuya funcin es situar al conductor en una regin cmoda del coche- Los faros permiten emitir luces mediante una lampara de led,- El volante para manipular la direccin y el sentido del coche- Unas ruedas responden al movimiento efectuado por el volante.- Un parachoques para amortiguar los golpes producidos durante la conduccin. Ahora bien, para tener la mxi-

ma seguridad y no sufrir dolores de cuello o de espalda podramos incluir ms elementos de proteccin sobreto-do en el cuello y la cabeza que en muchas de las atracciones de feria no se incluyen, como por ejemplo cascos, cinturonesde seguridad, etc.

Por lo que hace a los conjuntos elctricos ms importantes, diferenciamos tres: el motor trifsico, el inversor y elregulador esttico (componentes ya explicados en la pregunta 1). Ahora bien, hemos de tener en cuenta que tambin den-

tro del coche ha de existir el cableado necesario para que se produzca un funcionamiento adecuado, as como el correctofuncionamiento de los engranajes presentes y las conexiones que se producen entre el coche y el resto del sistema. Por lti-mo, aunque no hayamos hecho referencia anteriormente, en el coche podramos incluir un rel temporizado, que se desco-necta en un cierto tiempo. Esto hace que todos los conductores, posean el mismo tiempo para disfrutar de esta divertidaatraccin de feria.

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