miércoles, 24 de mayo de 2017

Las Estructuras

1. ESTRUCTURAS. TIPOS.

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. Desde tiempos remotos el ser humano ha diseñado y utilizado distintos elementos resistentes para ayudarle a resistir los esfuerzos de sus construcciones.

Las estructuras pueden ser naturales, si se encuentran en la naturaleza, o artificiales si son creadas por el ser humano.


Las estructuras artificiales son el conjunto de elementos sencillos, proyectados y construidos por el ser humano, dispuestos de forma que proporcionen rigidez y permitan soportar, sin romperse o deformarse en exceso, determinadas cargas o esfuerzos para los que han sido diseñados.

2. ELEMENTOS DE UNA ESTRUCTURA

Son elementos simples de una estructura todos aquellos tramos en los que puede subdividirse. 
Pueden estar formados por uno o varios perfiles, que son aquellas formas comerciales en que se suministran el acero y otros materiales.

Elementos simples más característicos:
  • Vigas: Son elementos resistentes que normalmente adoptan una posición horizontal.
  • Cerchas: vigas especiales formadas por la unión de elementos que adoptan disposición de celdillas triangulares y se comportan como vigas de grandes dimensiones para salvar grandes distancias. 
  • Pilares y columnas: elementos resistentes dispuestos en posición vertical que normalmente soportan el peso de las vigas, cerchas u otros elementos transmitiéndolos a la cimentación (zapatas). Las columnas son generalmente cilíndricas.
  • Tirantes y tensores: Con objeto de dar rigidez y aumentar la resistencia en las estructuras se suelen colocar unos elementos simples que en ocasiones son cables de acero que mediante tensores o trinquetes se pueden tensar. 

3. ESTABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS

Decimos que una estructura es estable cuando al actuar sobre ella distintas fuerzas, cargas y solicitaciones externas permanece en equilibrio sin que se produzca riesgo evidente de caída o vuelco.

4. RESISTENCIA DE LAS ESTRUCTURAS. TIPOS DE ESFUERZOS

Decimos que una estructura es resistente cuando es capaz de soportar las cargas o solicitaciones externas a las que se ve sometida.

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

4.1 ESFUERZOS PRINCIPALES

1. Tracción. Tirantes
Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a estirarlo, el cuerpo sufre tracción. Es el tipo de esfuerzo que soportan los tirantes y los tensores.

2. Compresión. Pilares
Si sobre los extremos de un cuerpo actúan dos fuerzas opuestas que tienden a disminuir su longitud, el cuerpo sufre compresión. Es el tipo de esfuerzo que soportan los pilares y los cimientos.

3. Flexión. Vigas
Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a doblarlo, apareciendo en él dos esfuerzos distintos uno de tracción y otor de compresión, el cuerpo sufre flexión. Es el tipo de esfuerzo que soportan las vigas y las cerchas.
4. Torsión
Si sobre un cuerpo actúan fuerzas que tienden a retorcerlo, el cuerpo sufre torsión. Es el tipo de esfuerzo que soporta un tornillo, la punta del destornillador o una llave girando en una cerradura.
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 el metal ante unas tijeras o la unión entre una viga y un pilar.




4.2. RIGIDEZ EN PERFILES Y ESTRUCTURAS

Para seleccionar un perfil hay que tener en cuenta su capacidad para soportar esfuerzos sin deformarse. A eso se llama rigidez. Según los esfuerzos que vayan a resistir se podrán usar distintas secciones: cilíndricas, circulares, cables, cuadradas, huecas o macizas, con forma de L o de H.

La rigidez de una estructura se basa en la triangulación. La disposición triangular es la única forma geométrica no deformable.

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.


ACTIVIDAD: ESTRUCTURA DE PUENTE CON PAPEL

A.- OBJETIVO

El proyecto plantea como objetivo la aplicación práctica de los conocimientos adquiridos en los distintos temas estudiados durante el curso, como son:
1. El proceso tecnológico: con la planificación y seguimiento de las fases del método de proyectos. Además se prestará atención a las normas de seguridad en el taller y organización del mismo.
2. informática: con la realización de la memoria y la búsqueda de información.
3. Materiales: con el estudio de las propiedades de los materiales utilizados para el proyecto. El proyecto se realizará con papel, derivado de la madera.
4. Expresión gráfica: realización de bocetos, croquis y planos del proyecto.
5. Estructuras: estudio de la estructura realizada.

B.- DESCRIPCIÓN

El proyecto consistirá en un puente realizado con barras de papel reciclado. El diseño será libre, debiendo cumplir las siguientes condiciones:
1. La base del puente será de 15 cm de ancho x 40 cm de largo.
2. La altura del puente no debe superar los 30 cm.

C.- PRUEBA DE CARGA

Una vez terminado el proyecto, se someterá a una prueba de carga, colocando el puente entre dos mesas, y sometiéndolo a una serie de pesos que se irán incrementando sucesivamente hasta llegar a la rotura. La estructura deberá soportar como mínimo un peso de 2 kilogramos. La nota en este apartado dependerá del peso que haya soportado.
         

D.- DOCUMENTACIÓN A ENTREGAR (MEMORIA DEL PROYECTO)

1.- PORTADA. Debe de contener como mínimo la siguiente información: 
  • Título del proyecto realizado.
  • Nombre de los miembros del grupo y tareas asignadas.
  • Curso y Grupo.
  • Una fotografía o imagen relacionada con el proyecto realizado.
2.- ÍNDICE. Debe recoger todos los apartados tratados en la memoria.

3.- PROPUESTA DEL PROYECTO. Se debe adjuntar la propuesta en la que se plantea el proyecto a realizar, qué se pretende hacer y cómo se piensa hacer.

4.- PLANOS. Se incluirán en el siguiente orden: 
  • Bocetos de ideas individuales.
  • Croquis acotado de la solución de grupo. 
  • Alzado, planta y perfil acotados.
5.- DIARIO DE TRABAJO. Se indicará en él lo que se ha hecho día a día, las tareas de cada miembro del grupo, los problemas surgidos durante la construcción del proyecto y la solución adoptada.

6.- LISTADO DE MATERIALES y HERRAMIENTAS. Deberán enumerarse todos los materiales necesarios y todas las herramientas utilizadas.

7.- PRESUPUESTO. Se valorará lo que pudo costar el proyecto asignando precio a los materiales y herramientas utilizados.

8.- AUTOEVALUACIÓN DEL PROYECTO Y POSIBLES MEJORAS En este apartado se indicará la utilidad del proyecto, la funcionabilidad, la estética, el acabado, el diseño, etc, y se indicarán qué mejoras se podrían hacer al proyecto una vez evaluado.

E.- EVALUACIÓN

Para la evaluación del proyecto se tendrán en cuenta los siguientes aspectos:

  • Actitud en el trabajo, interés, participación, comportamiento, respeto a los compañeros del grupo. (20 %).
  • Respeto a las Normas de Seguridad, Salud y Limpieza. (10 %).
  • Acabado del proyecto, aspectos estéticos. (20 %).
  • Funcionabilidad del proyecto. (20 %).
  • Memoria. Inclusión de todos los apartados solicitados. (30 %). 
EJEMPLOS DE POSIBLES PRECIOS DE MATERIALES:

Tablero aglomerado de 300 x 400 mm y 10 mm de espesor: 3,0 € / tablero
Listón de madera de 100 x 10 mm: 1,0 € / m
Barra de cola termofusible: 0,05 €/unidad
Hojas de papel A4 o reciclado o palos de plástico: 0,1€ /ud.
Barra de pegamento: 1 €/unidad
   
Vídeos de ejemplos de trabajo:





MÁS INFORMACIÓN:

- Estructuras (Tecnología JH)
- Proyecto de Puente (Tecnología JH)
- Estructuras con barras de papel

- Las Estructuras (libros vivos SM)
- Apuntes de Estructuras (en pdf)

miércoles, 19 de abril de 2017

Los Metales

(NOTA: este texto se basa en el cuaderno de Tecnología de 2º ESO elaborados bajo licencia CC by NC-SA  por Antonio Pulido en el IES Antonio Glez de Tejina)

LOS MATERIALES METÁLICOS (METALES)

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. 

PROPIEDADES MÁS IMPORTANTES DE LOS METALES
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. 

1. Propiedades mecánicas: indican 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 mecánica, aunque no todos ellos. No la 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. 
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. 


2. Propiedades térmicas: indican 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.

3. Propiedades eléctricas: indican 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. 


4. Propiedades ópticas: indican 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.

5. Propiedades químicas: indican cómo se comporta un material 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.

6. Propiedades ecológicas: son las relacionadas con el medio ambiente.

a) Los metales se pueden reciclar, es decir, una vez desechado, se pueden reutilizar para luego fabricar nuevos productos. 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 y tienen gran impacto medioambiental.

Vídeo sobre los Metales:


ACTIVIDADES
Realiza en tu cuaderno las actividades propuestas.

ACTIVIDADES CON METALES: ALAMBRES
Los alambres de metal, mediante el doblado, manipulación y unión permiten muchas aplicaciones, desde la joyería, las manualidades, la electrónica...


Vamos a realizar algunos objetos aprovechando cables, alambres y papel de aluminio.

Primero realizaremos una búsqueda en Internet, en Google y Youtube, y elegiremos algunas actividades de adornos navideños. Para la búsqueda será útil usar las palabras en inglés de alambre (wire), Navidad (christmas) o aluminio (aluminium) adornos (ornaments o decorations) y similares. Ejemplos:




Para buscar cómo se hacen es bueno añadir la palabra "tutorial" o "DIY, Do it yourself, hágalo usted mismo) a la búsqueda. Ejemplos:

lunes, 17 de abril de 2017

Los Materiales

(NOTA: este texto se basa en el cuaderno de Tecnología de 2º ESO elaborados bajo licencia CC by NC-SA  por Antonio Pulido en el IES Antonio Glez de Tejina)

MATERIALES


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

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. 


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. 


1.3 OTROS MATERIALES
Algunas veces necesitamos combinar las propiedades de varios tipos de elementos en uno solo, para lo cual se usan materiales compuestosUn 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.