Tema 2: Los materiales metálicos

Son aquellos que están compuestos por uno o dos metales, aunque pueden contener otros componentes, como el carbono. Aquellos

materiales cuyo material principal es el hierro se denominan materiales férricos y los que se obtienen a partir de los demás metales llamamos

materiales no férricos.

Una aleación es un material metálico que se obtiene al fundir y dejar que solidifique una mezcla con otros materiales. Se utiliza para conseguir

características metálicas y poseer ciertas propiedades que no tenían sus componentes por separado.

Las formas comerciales de los materiales metálicos son:

La metalurgia estudia todos los metales y, la siderurgia es la metalurgia que estudia el hierro, acero y fundiciones.

Productos siderúrgicos:

- Hierro dulce: contiene entre un 99.90hasta un 99.99% de hierro y casi nada de carbono. Es blando, dúctil, maleable y admite la forja.

- Aceros: contiene hierro y entre 0.03 y 1.76% de carbono. Aparte contienen cromo, manganeso, níquel, vanadio o titanio. Son duros, resistentes a la atracción sin ser frágiles.

- Fundiciones: contienen entre 1.76 y 6.67% de carbono y lo demás de hierro. Y, son duras y frágiles.

Los metales no férricos más importantes son:

- Cobre: es muy resistente a la corrosión, un buen conductor, dúctil y maleable, fácil de trabajar, se emplea en la antigüedad y en la construcción.

- Aluminio: no se oxida, es ligero, un buen conductor, fácil de mecanizar, se utiliza para las aleaciones, tiene numerosas aplicaciones y comercialmente tiene muchas formas.

- Estaño: es blanco brillante, resistente al aire, fácil de fundir y trabajar, maleable en frío, quebradizo en caliente, aleado con plomo y plata, en la soldadura blanda y en la elaboración de aleaciones como los bronces.

- Cinc: blando, blanco azulado, resistente a la intemperie, se obtiene a partir de la blenda, se utiliza para recubrir piezas y planchas de hierro, se fabrica para recipientes, canalones y planchas para cubiertas de tejado.

- Para el trazado de piezas metálicas se utiliza la regla, la escuadra, el granete y el compás de punta.

- Para cortar piezas metálicas se utiliza la tijera de chapa o de hojalatero, los alicates o la sierra para metales.

- Para trabajar por la deformación se suele utilizar guantes para no cortarte y alicates para doblar.

- Para taladrar piezas metálicas se utiliza el punzón, el martillo, un berbiquí, una taladradora eléctrica o taladradoras de columna.

- Para rematar los cortes se utiliza el limado. Este trabajo se realiza con las limas.

- Las uniones fijas se realizan por remaches, soldadura blanda o pegado.

- Las uniones desmontables se realizan por tornillos y tuercas o por pasadores.

- Para el acabado se utiliza un barniz o abrillantador para proteger a los metales.

Procesos de fabricación por deformación:

- Plegado, embutición, estampación forja, trefilado, laminación y extrusión.

Procesos de fabricación por moldeo:- Moldeo industrial.

Procesos de fabricación por corte:-procedimientos mecánicos tenemos: corte por chorro de agua y el serrado.

-procedimientos térmicos se encuentran: el oxicorte, el corte con láser y por arco.

Mecanizado:- taladrado, fresado, torneado, lijado y rectificado.

Tema 3: Energía

La energía es una propiedad de los cuerpos que les permite experimentar cambios, bien sobre ellos

mismos, bien sobre otros. Se miden en julios (J).

Las formas de la energía:

-Energía mecánica: es la energía que está relacionada con los movimientos. Puede ser de dos tipos: cinética o potencial.

-Energía eléctrica: es la energía asociada a las corrientes y descargas.

-Energía térmica: es la energía asociada a la producción del calor. -Energía luminosa: es la energía que transporta la luz.-Energía nuclear: es la energía relacionada con las reacciones

nucleares.-Energía química: es la energía que se desprende o que se absorbe

durante las reacciones químicas.

La degradación de energía y su almacenamiento

Se dice que se degrada la energía: siempre que se transforma energía una parte de ella se pierde generalmente en forma de calor o de luz.

La energía se almacena en los combustibles, en las pilas y en las baterías. Y, también se puede almacenar en los dispositivos. EJ: al comprimir o estirar un muelle.

Fuentes de energía: una fuente de energía es todo material o todo fenómeno a partir del que podemos obtener energía útil para hacer

trabajos. Los combustibles fósiles, la madera, los minerales radiactivos, las corrientes de agua, el viento y el sol son, hoy en día, nuestras principales fuentes de energía. Las fuentes de energía se

clasifican en renovables y no renovables.

Fuentes de energía no renovables: aquellas de las que solo tenemos una cantidad limitada que no se puede reponer.

-Petróleo: líquido oscuro y viscoso, compuesto por hidrocarburos y se utiliza para combustibles y para productos. Es una materia prima y hay para entre varias decenas y unos 100 años.

-Carbón: es una roca formada por carbono y otras sustancias. Es un combustible fósil. El más abundante y es una principal fuente de energía. Puede durar 200años y, los yacimientos difíciles 1000 años.

-Gas natural: mezcla de hidrocarburos. Es limpio y fácil de transportar. Es calorífico y se distribuye mediante gasoductos. Se puede comprimir hasta licuarlo en bombonas y grandes depósitos.

- Minerales radiactivos: los átomos de uranio o los de radio, tienen la propiedad de romperse espontáneamente, desprendiendo partículas y energía, esto se denomina radiactividad natural. El combustible más utilizado es el uranio (pechblenda). Una tonelada de uranio es igual a un millón de toneladas de carbón.

Fuentes de energía renovables: son aquellas de las que podemos disponer sin temor a que se agoten.

- Energía hidráulica: es en la que usamos el movimiento del agua para mover la turbina que transforma la energía en electricidad. Se utilizan presas para acumular el agua y utilizar su caída para la electricidad.

- Energía eólica: es la que aprovecha el movimiento del viento para mover la turbina y producir energía eléctrica. Los aparatos son aerogeneradores y sólo tienen uso industrial en zonas muy ventosas.

- Energía solar: es aquella que utiliza la luz del Sol para producir energía eléctrica. Se puede explotar por los colectores solares, por las células fotovoltaicas y por las centrales solares.

- Energía de biomasa: es la que utiliza restos orgánicos, materiales vegetales de crecimiento rápido, gases producidos por animales para quemar y producir la energía necesaria para mover los generadores.

- El trabajo es una forma de transferir energía de un sistema a otro.trabajo= fuerza x distancia. W=F x D. Se mide en julios.

- Las máquinas son utensilios o dispositivos que transforman cualquier tipo de energía en trabajo, aplicándola de forma adecuada.

-La potencia de una máquina es la cantidad de trabajo que la máquina es capaz de hacer en un tiempo determinado. Se calcula dividiendo el trabajo realizado entre el tiempo que se ha tardado en realizarlo.

- El rendimiento se define como la relación que existe entre el trabajo útil que se obtiene y la energía que se suministra para obtenerlo.

Los motores son dispositivos que transforman cualquier tipo de energía en energía mecánica.

Los más usados son los eléctricos y los de combustión( externos o internos: de cuatro tiempos, la

turbina de gas y los reactores.Además, hay otros como el de resorte, el hidráulico, el

de viento, etc

Tema 4: Máquinas y mecanismos

Las máquinas son aparatos que reducen el esfuerzo necesario para realizar un trabajo. Elementos de una máquina son:

- Estructura: es el conjunto de elementos que protegen el resto de los componentes de la máquina y sirven de apoyo para colocarlos.

- Motor: es el dispositivo que se encarga de transformar cualquier tipo de energía en energía mecánica.

- Mecanismos: son los elementos que se ocupan de transmitir y transformar los movimientos y las fuerzas.

- Circuitos: son aquellos componentes a través de los que se transporta materia o energía de un lugar a otro de la máquina.

- Actuadores: son aquellos elementos de la máquina que

transforman el movimiento en trabajo.- Dispositivos de mando, regulación y control: son los elementos

que permiten gobernar la máquina.Los circuitos de fluidos contienen los siguientes elementos:

- Generador, conductores, receptores, elementos de construcción

y elementos de regulación y control del caudal.

Tipos de movimientos:

- Lineal: es un movimiento que se efectúa en línea recta y en un solo sentido.

- Alternativo: es un movimiento de avance y retroceso en línea recta.

- Rotativo: es un movimiento en círculo y en un solo sentido.

- Oscilante: es un movimiento de avance y retroceso que describe un arco.

Los mecanismos: son elementos o combinaciones de elementos que transforman las fuerzas y los movimientos.

Los engranajes, las poleas, palancas, bielas y cigüeñales son mecanismos.

Las palancas son uno de los mecanismos más importantes y sencillos. Consiste en una barra rígida que puede oscilar sobre un

punto de apoyo. Tienen seis usos:

- Transmitir movimientos, transformar un movimiento en otro de sentido contrario, transformar fuerzas grandes en fuerzas pequeñas y fuerzas pequeñas en fuerzas grandes, transformar un movimiento pequeño en otro mayor y transformar un gran movimiento en uno pequeño.

Tipos de palancas:En toda palanca tenemos tres elementos fundamentales:- La potencia o fuerza que se aplica, el punto de apoyo( donde se

sostiene la barra) y la resistencia que queremos vencer.Según cómo están colocados estos tres elementos están:- La palanca de primer género, la de segundo género y la de tercero.

La ley de la palanca: El producto de la potencia por su distancia al punto de apoyo es igual al producto de la resistencia por la distancia entre ella y dicho punto.

-El eje y la rueda se basan en el mismo principio que la palanca: una fuerza pequeña aplicada a lo largo de una gran distancia produce los mismos efectos que una fuerza grande

aplicada a lo largo de una distancia pequeña.-La rueda excéntrica es una rueda que gira sobre un eje que no pasa por su centro. Una aplicación es la leva que es una

rueda excéntrica con una forma especial que gira solidariamente con su eje.

-La polea es un mecanismo compuesto de un eje y de una rueda. Las más empleadas son la polea fija y la móvil.

-Si combinamos dos o más poleas, además de cambiar la dirección, multiplicaremos la fuerza. A esa combinación de

poleas se le llama polipastos.

Los sistemas de transmisión son mecanismos que se emplean para comunicar movimiento de un eje a otro. Esto se puede

conseguir de varias maneras:

-Transmisión mediante ruedas de fricción.

Transmisión mediante poleas y correa.

Transmisión mediante piñones y cadena.

Transmisión mediante engranajes (ruedas rectas, ruedas cónicas, tornillo sin fin, cremallera y el piñón).

La relación de transmisión: en todos los sistemas de transmisión, el aumento o la disminución de fuerza o velocidad que se consiguen

dependen de la relación de transmisión. En el caso de la transmisión por poleas y correa, la relación de transmisión es el cociente entre el diámetro de la rueda arrastrada y el diámetro de la rueda motriz. Y se

cumple la siguiente igualdad:d1 n2

----------=--------- d2 n1

Tema 5: circuitos eléctricos

Componentes de un circuito son los conductores, el generador, receptores y elementos de maniobra y control.

- Elementos de maniobra y control. Los más habituales son:--Pulsador, interruptor, conmutador, llave de cruce y relé.

Conexiones:Las conexiones en serie: los elementos se unen entre sí mediante

conductores, uno a continuación del otro.

Las conexiones en paralelo: los elementos se colocan en distintas ramificaciones del circuito.

La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas sub-atómicas que se manifiesta mediante atracciones y repulsiones que

determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas. Se mide en culombios.

Intensidad: cantidad de cargas que pasan por una sección del conductor en un tiempo determinado. Se mide en amperios.

Tensión: esta relacionada con la energía que lleva la corriente eléctrica. Se mide en voltios.

Resistencia: materiales que ofrecen cierta resistencia al paso de la corriente. Se mide en ohmios.

Ley de OHM : voltaje= intensidad · resistencia.

La energía eléctrica es la que podemos obtener a partir de las corrientes eléctricas.

La potencia de una corriente se define como la cantidad de trabajo o energía que es capaz de realizar o proporcionar dicha corriente en un

tiempo determinado.

Medida de magnitudes eléctricas:

Un imán es un cuerpo que tiene la propiedad del magnetismo.

Un campo magnético es la zona del espacio donde pueden sentirse los efectos del imán.

Las corrientes eléctricas crean campos magnéticos y los campos magnéticos generan corrientes eléctricas en los

conductores que se mueven en su interior.

Una bobina o solenoide consiste en un hilo alambre enrollado por el que se hace circular una corriente eléctrica.

Un electroimán es un imán temporal formado por una bobina en cuyo interior se coloca un núcleo de hierro, acero u otro

material ferromagnético.

El alternador es una máquina que se emplea para generar corriente eléctrica alterna.

La dinamo es una máquina que se emplea para generar corriente eléctrica continua.

El motor se basa en los principios de los generadores. De hecho, si hacemos girar el eje de un motor eléctrico

suficientemente deprisa, conseguiremos que se genere una corriente eléctrica en sus bobinas.

La corriente continua circula siempre en el mismo sentido.

La corriente alterna cambia de sentido cien veces por segundo.