Sistemas Tecnológicos

Sistemas Tecnológicos

Material de Apoyo para Taller I II III

Taller

Escuela de Educación Secundaria Técnica Nro 1 Lobos Gral Enrique Mosconi

Escuela de Educación Secundaria Técnica N° 1 Lobos

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Enfoque Sistémico


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El enfoque sistémico

El enfoque sistémico considera a todo objeto como un sistema o como componente de un sistema,

entendiendo por sistema un conjunto de partes entre las que se establece alguna forma de relación que las

articule en la unidad que es precisamente el sistema.

Sistema

El concepto de sistema es muy amplio y abarca tanto sistemas estáticos como sistemas dinámicos.

Un recipiente con agua, en el que no entra ni sale líquido (y como consecuencia el nivel permanece constante)

es, en principio, un sistema estático, otros sistemas estáticos podrían ser la estructura de un edificio, una

piedra, etc.

Un depósito en el que entra y sale agua es un sistema dinámico, otros sistemas dinámicos son, por ejemplo,

el sistema circulatorio sanguíneo, una célula viva, el motor de un automóvil funcionando, etc.

En el enfoque sistémico se centra el análisis en los sistemas dinámicos, y desde esta óptica se plantea que:


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Los elementos de un sistema forman un todo y

pueden ser conceptos, objetos o sujetos; estos

elementos pueden ser vivientes, no vivientes o

ambos simultáneamente, así como también ideas, sean éstas del campo del conocimiento ordinario, científico,

técnico o humanístico, las que no pueden concebirse como sueltas o independientes del contexto o sistema

en el que están insertas.

La interacción entre los elementos y la organización de los mismos es lo que posibilita el funcionamiento del

sistema.

Los sistemas tienen una finalidad (sirven para algo), en otras palabras cumplen una función, tanto los

naturales como los diseñados por el hombre.

Todo sistema forma o puede formar parte de un sistema más grande que podemos llamar supersistema,

metasistema, etc. (es decir es, o puede ser, un subsistema) o estar compuesto de subsistemas, éstos no son

otra cosa que sistemas más pequeños, los que a su vez pueden estar compuestos de otros más pequeños

aún, y así podríamos seguir hasta llegar a los componentes más elementales de todo lo que existe en el

universo. El concepto de sistema es válido desde una célula hasta el universo considerado como un sistema

de sistemas.

Los sistemas pueden estar asociados o ser sustento de procesos, entendiendo por proceso un conjunto de

acciones que tienden hacia un fin determinado. Estos procesos implican producción, transformación y/o

transporte de materia, energía y/o información y tienen por resultado un producto (material o inmaterial).

Los diagramas de bloques

Los sistemas se suelen representar simbólicamente por medio de diagrama de bloques. En un diagrama de

bloques se presenta de manera esquemática, “las unidades” o “las fases del proceso” (Producción,

transformación, transporte y/o almacenamiento), del cual el sistema es un sustento, por medio de bloques

rectangulares o símbolos similares.


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En estos diagramas se indican mediante flechas las interrelaciones que hay entre los bloques.

Las flechas representan los flujos, que pueden ser de materia, de energía o de información. Para una mejor

comprensión de los diagramas de bloques se suelen señalar de forma diferente las flechas correspondientes a

los flujos de materia, de energía y de

información.

Los flujos de materia se representan gráficamente con flechas negras.

Los flujos de energía se representan con líneas dobles.

Los flujos de información se representan con flechas de líneas entrecortadas.

Los flujos de materia y energía (asociados) se representan con flechas negras gruesas. Por ejemplo, el caso

de combustibles sólidos o líquidos (Materia más energía química)

.

Las ventajas de representar un sistema mediante un diagrama de bloques son entre otras: La facilidad de

representar el sistema total simplemente colocando los bloques de los elementos componentes acorde al

camino de los flujos, y la posibilidad de evaluar la contribución de cada unidad al funcionamiento global del

sistema.

En general se puede ver más fácilmente el funcionamiento de un sistema analizando el diagrama de

bloques que analizando el sistema en sí. Un diagrama de bloques tiene la ventaja de mostrar en forma fácil


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(por medio de flechas que indican las entradas y las salidas de cada unidad) los flujos a través del sistema

real, y permite poner en evidencia los aspectos que interesan, con independencia de la forma en que se

materialicen.

Los flujos (de materia, energía e información) que llegan a cada bloque (las entradas) se indican con flechas

entrantes, mientras que los flujos que salen (las salidas) se indican con flechas salientes del bloque.

Sistemas abiertos y sistemas cerrados

Desde el punto de vista de su vinculación con el entorno podemos clasificar a los sistemas en abiertos y

cerrados.

Los sistemas abiertos son los que están en relación con su entorno (con su medio), con el que mantienen un

permanente intercambio, este intercambio puede ser tanto de energía, de materia, de información, etc., como

de residuos, de

contaminación, de

desorden, etc. En

sistemas abiertos

podemos hablar de

entradas y de salidas.

Un sistema cerrado es aquél que está totalmente aislado del mundo exterior, con en consecuencia, no tiene

ningún tipo de intercambio.

Un sistema cerrado es sistema que no

tiene medio externo. Ahora bien, un

sistema cerrado es una abstracción que

no tiene vigencia en la vida real, pero que

debido a la simplificación que significa

manejarse con datos que están limitados

dentro del sistema ha

permitido establecer

leyes generales de la

ciencia.

Características de los sistemas

Si ahora, en el diagrama anterior consideramos como sistema un motor

de combustión (Interna o


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externa), tendremos:

Si ampliamos el límite superior del sistema, y consideramos el motor como formando parte de un medio de

transporte tenemos:

Otro ejemplo de flujo de energía e información en un medio de transporte es el siguiente:

Análisis técnico

En el estudio de sistemas técnicos, es interesante analizar y sistematizar, mediante una organización lógica

de la información, los datos que se pueden tener u obtener. Son útiles para esto los grafos de árbol (o los

diagramas de Venn) que permite una rápida visualización global del tema, y como complemento tablas, que

podemos considerar como una primera síntesis del análisis.


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Grafo de árbol

Tipos de sistemas

Los sistemas, conjunto de elementos en interacción organizados en función de un objetivo, pueden ser

naturales (una célula, el cuerpo humano, etc.) o hechos por el hombre. Los hechos por el hombre, con fines

utilitarios, podemos denominarlos "Sistemas técnicos". Este nombre abarca un espectro muy amplio de

sistemas; en nuestro análisis nos centraremos en algunos, nominándolos en función de la técnica o

La clasificación de “Sistemas Técnicos” responde, entre otras, a las siguientes razones:

1. Estos sistemas están asociados a campos de conocimientos que, en cada caso, son propios de la técnica

involucrada, por lo que, tanto para su diseño como para su montaje, se requieren conocimientos y

capacidades específicas.

2. Cada uno de estos sistemas, como totalidad, tiene propiedades características que dependen de la

naturaleza de la fuente de energía que lo motoriza.

El funcionamiento de los sistemas depende de sus componentes y de la interacción entre los mismos, así

como de causas que producen cambios en las magnitudes en juego.

Entre las causas podemos reconocer: Podemos decir que hay una analogía entre estas tres magnitudes; por

ejemplo, la tensión, que produce una circulación (flujo) de corriente en un circuito eléctrico, es análoga a la

presión que provoca un flujo de líquido o de gas en una tubería, o a la fuerza que produce un

desplazamiento. Esta analogía permite, que los sistemas en que están involucradas estas magnitudes

puedan representarse mediante un mismo modelo, en otras palabras son sistemas análogos, aunque sean

diferentes físicamente. Como hemos planteado en estos cuatro sistemas hay flujos (o desplazamiento),

aunque de características distintas en cada caso.

Sistemas Mecánicos

Los Sistemas mecánicos, son sistemas de transmisión de fuerzas y/o movimiento.

Con referencia al movimiento de los cuerpos es interesante plantear algunos aspectos vinculados al tema. Un

cuerpo se mueve, con movimiento acelerado, cuando actúa sobre él una fuerza que lo impulsa; al desaparecer

la fuerza, el cuerpo tiende, por inercia, a continuar su movimiento, y teóricamente no se debería detener si no


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actúa sobre él una fuerza, en sentido contrario, que equilibre su fuerza de inercia. Un ejemplo cotidiano de la

materialización de este fenómeno es el efecto a que está sometido nuestro cuerpo cuando el vehículo en el

que nos desplazamos sufre una brusca disminución de velocidad, o su detención. En el caso del automóvil

esto explica la importancia del uso del cinturón de seguridad, y la existencia de los air-bags; ambos

disminuyen los riesgos de lesión.

Pero la experiencia muestra que todo cuerpo en movimiento, sobre el que no actúa fuerza alguna, excepto la

fuerza de inercia, termina deteniéndose, la razón de esta detención es el rozamiento o fricción entre el cuerpo,

y la superficie sobre la que se

desplaza, o el medio que lo

rodea. Es decir que la fricción

genera una fuerza que actúa en

sentido contrario al movimiento.

Análisis técnico de un sistema mecánico

Tomaremos como ejemplo una máquina muy corriente y conocida: la bicicleta.

En el sistema bicicleta podemos identificar diversos sistemas, por ejemplo: el sistema de transmisión de la

energía (del pedal al piñón), el sistema de control (sistema de dirección y sistema de frenado), el sistema

estructural, el sistema de protección (guardabarros), el sistema eléctrico, etc.

A continuación planteamos un grafo de árbol parcial del sistema bicicleta. Se han seleccionado el sistema de

transmisión de la energía y el sistema de control, porque abarcan aspectos sustantivos de la bicicleta como

vehículo de transporte.


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Principios y elementos de los sistemas mecánicos estáticos

Esfuerzo

Cuando un cuerpo se encuentra bajo la acción de fuerzas externas, aunque no se mueva (a simple vista), es

evidente que no se encuentra en las mismas condiciones que cuando no está sometido a dichas fuerzas. Las

fuerzas externas provocan en el interior del cuerpo reacciones (a las que llamamos esfuerzos). En estos

casos se dice que el cuerpo está sometido a esfuerzos.

Esfuerzo de tracción

Esfuerzo al que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas

tienden a estirarlo o alargar las fibras.

Esfuerzo de compresión


tienden a acortarlo o a comprimir las fibras.

Esfuerzo de flexión

Esfuerzo al que está sometido un cuerpo cuando fuerzas externas tienden

a curvarlo. Como consecuencia hay tracciones y compresiones de las

fibras, en la zona externa e interna de la curvatura.

Esfuerzo de torsión


tienden a girar una sección de la pieza respecto a la otra, en otras palabras

cuando dos secciones de la pieza giran en sentido contrario.

Esfuerzo de corte


tienden a deslizar una parte con respecto a otra según un plano que

corta el cuerpo.


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Estructuras

Llamamos estructura a un

conjunto de elementos capaces

de aguantar pesos y cargas sin

romperse y sin apenas

deformarse. A la hora de diseñar

una estructura esta debe de cumplir tres propiedades principales:

ser resistente, rígida y estable.

Pilares

Elementos resistentes dispuestos en posición vertical, que soportan

el peso de los elementos que se apoyan sobre ellos. Cuando presentan forma cilíndrica se les denomina

columnas.

Vigas

Elementos colocados normalmente en posición horizontal que

soportan la carga de la estructura y la transmiten hacia los pilares.

Están constituidas por uno o más perfiles

Perfiles

Los perfiles son las formas comerciales en que se suele suministrar el acero u otros materiales. El tipo de

perfil viene dado por la forma de su sección.


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Tensor

Elemento que sirve para tensar o mantener tenso (Ejemplo: Cable

(de hilos acero), cuerda, etc.). Resiste únicamente esfuerzos de

tracción, suele ser de acero (Ejemplo: Cables de acero de un puente

colgante).

Estructuras reticulares

Una de las características de las estructuras es

que normalmente están construidas de varios

elementos unidos entre sí.

Para que una estructura sea efectiva debe ser rígida, es decir no deformarse cuando está sometida a cargas.

Algunas formas geométricas se adaptan particularmente para realizar estructuras resistentes una de ellas es

el triangulo.

Si unimos entre sí tres varillas (de madera, hierro, etc.), veremos que se obtiene una estructura relativamente

rígida, que tiene gran resistencia a la deformación. A menudo nos encontramos estructuras que se hayan

formadas por un conjunto de perfiles agrupados geométricamente formando una red de triángulos. Las vemos

en construcciones industriales, grúas, gradas metálicas, postes eléctricos, etc.


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Sistemas

Mecánicos


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Maquinas

Maquina es todo artefacto químico capaz de transformar energía en trabajo. En las maquinas se pueden

distinguir tres características que definen su comportamiento, alguna de las cuales o todas están

presentes en cualquier maquina. Estas características son:

Generadoras de movimiento.

Capases de transformar y aprovechar fuentes de energía de manera que sean utilizables

para efectuar trabajo.

Cierto grado de autonomía que permite realizar operaciones por sí misma.

Maquinas simples En el campo de la mecánica se denominan maquinas simples a la de una sola pieza

Las maquinas simples básicas son dos, la palanca y el plano inclinado y de estas derivan otras, de la

palanca deriva la rueda (y de esta la polea y el torno), del plano inclinado derivan la cuña y el tornillo.

Las maquinas simples permiten disminuir el esfuerzo para realizar un trabajo, pero toda disminución de la

fuerza necesaria para realizar un trabajo va acompañado por un aumento reciproco de la distancia que

recorre el punto de aplicación de la fuerza.

Palanca

Desde el punto de vista técnico, la palanca es una barra rígida que oscila sobre un punto de apoyo (fulcro)

debido a la acción de dos fuerzas contrapuestas (potencia y resistencia).En los proyectos de tecnología la

palanca puede emplearse para dos finalidades: vencer fuerzas u obtener desplazamientos.


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Las palancas de primer grado

Las palancas de primer grado (genero) tienen el punto de apoyo (fulcro) entre la fuerza aplicada F y la

resistencia R. La ventaja de las palancas de primer grado es mayor mientras más próximo éste el punto de

apoyo del punto donde actúa la resistencia. Son ejemplos de palanca de primer grado las tijeras y las tenazas.


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Las palancas de segundo grado

En las palancas de segundo grado (Genero) el punto donde actúa la resistencia se encuentra entre el punto de

aplicación de la fuerza (F) y el punto de apoyo. Son ejemplos de las palancas de segundo grado, el

rompenueces, la carretilla, etc.

Palanca de tercer grado En las palancas de tercer grado (Genero) la fuerza (F) se aplica entre el apoyo y el

punto donde actúa la fuerza resistente. Son ejemplos de palanca de tercer género las pinzas de depilar, las

pinzas para mover brasas en las parrillas etc.


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Plano inclinado

Es una maquina simple que se utiliza para reducir el esfuerzo necesario para levantar un cuerpo. Ejemplo

la rampa.

Cuña

Se llama cuña a un cuerpo solido, de forma prismática de sección triangular. La cara menor del prisma se

llama cabeza, las laterales simplemente caras, y la arista opuesta a la cabeza filo.

La cuña es un amplificador de fuerzas (tiene ganancia

mecánica). Su forma de actuar es muy simple: transforma una

fuerza aplicada en dirección al ángulo agudo (F) en dos fuerzas

perpendiculares a los planos que forman la arista afilada (F1 y

F2); la suma vectorial de estas fuerzas es igual a la fuerza

aplicada.

Utilidad

La cuña es sumamente versátil

y forma parte de multitud de

mecanismo de uso cotidiano.

Algunas de sus utilidades

prácticas son:

Tornillo El tornillo es un operador

que deriva directamente del plano

inclinado y siempre trabaja asociado

a un orificio roscado. Básicamente

puede definirse como un plano

inclinado enrollado sobre un cilindro, o lo que es más realista, un surco helicoidal tallado en la superficie de un

cilindro (si está tallado sobre un cilindro afilado o un cono tendremos un tirafondo). Partes de un tornillo En


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él se distinguen tres partes básicas: cabeza, cuello y rosca:

Polea

Se llama polea a una rueda que puede girar libremente alrededor de su eje (montado en una horquilla o

armadura), y en cuyo contorno se adapta una cuerda flexible (correa, cable, cadena, etc.). Cuando este

dispositivo esta fijo hablamos de polea fija, cuando este dispositivo se desplaza soportado por la cuerda

hablamos de polea móvil. En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.

Las poleas empleadas para tracción y elevación de cargas tienen el perímetro

acanalado en forma de semicírculo (para alojar cuerdas), mientras que las

empleadas para la transmisión de movimientos entre ejes suelen tenerlo

trapezoidal o plano (en automoción también se emplean correas estriadas y

dentadas).


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Polipasto

Para disminuir aún más el esfuerzo frente a la resistencia, se

utilizan combinaciones de poleas, cada par de poleas (una

fija y otra móvil) posibilita dividir por dos el esfuerzo

necesario para equilibrar o vencer la resistencia. Este

dispositivo se llama polipasto. El número máximo de poleas

que se acostumbra utilizar es de

ocho.

Torno

Consiste esencialmente en un cilindro alrededor del cual se arrolla una cuerda cable o cadena en cuyo extremo

actúa la resistencia, solidaria al cilindro, hay una manivela. Como el brazo de palanca (brazo de la manivela) es

mayor que el brazo de resistencia (radio del cilindro) este dispositivo permite elevar grandes pesos con menor

esfuerzo del que seria necesario si se lo elevara directamente.

Mecanismos de transmisión y transformación de movimientos

Entendemos por mecanismos un conjunto de elementos, vinculados entre si, capaces de transmitir un

movimiento o transformarlo en otro, modificando la trayectoria y/o la velocidad.

Los movimientos pueden ser de rotación o de traslación (existen mecanismos que permiten pasar de uno al


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otro), en ambos casos continuos o alternativos, o combinados de rotación y de translación).

En el movimiento de rotación los diferentes los diferentes puntos del cuerpo que se mueve describen

circunferencias cuyos centros se encuentran sobre una línea recta llamada árbol o eje de rotación. Los movimientos

de rotación generan trayectorias circulares (excepto en el eje de rotación). En el movimiento de traslación los

diferentes puntos del cuerpo que se mueven describen trayectorias paralelas entre si y de igual longitud. Los

movimientos de traslación describen trayectorias lineales.

Los mecanismos o dispositivos para transmitir movimiento pueden clasificarse en: de contacto directo o de

órganos intermedios, flexibles o rígidos.

En el siguiente grafico se indican alguno de ellos:

Transmisión por contacto directo

Rueda de fricción

Permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos o

perpendiculares, modificando las características de velocidad y/o sentido

de giro.

Sus aplicaciones prácticas son muy limitadas debido a que no puede

transmitir grandes esfuerzos entre los ejes, pues todo su funcionamiento

se basa en la fricción que se produce entre las dos ruedas.


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Ruedas dentadas

La rueda dentada (engranaje, piñón) es, básicamente, una rueda con el perímetro totalmente cubierto de dientes. El

tipo más común de rueda dentada lleva los dientes rectos (longitudinales) aunque también las hay con los dientes

curvos, oblicuos, etc.

Para conseguir un funcionamiento correcto, este operador suele girar solidario con su eje, por lo que ambos se ligan

mediante una unión desmontable que emplea otro operador denominado chaveta.

Dos ruedas dentadas engranadas entre sí constituyen un mecanismo elemental llamado engranaje.


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Transmisión mediante órganos intermedios flexibles Correas y cadenas

Cuando el árbol conductor o motriz y el árbol conducido están a una cierta distancia que no favorece el uso de

ruedas de contacto directo, se suele usar órganos flexibles como correas o cadenas. Las correas se caracterizan

por ser silenciosas y no requerir lubricación, pero presentan el problema que no permiten transmitir grandes

potencias debido al deslizamiento en la superficie de contacto de las correas con las poleas. Para disminuir el

deslizamiento, en vez de usar correas planas se usan correas de sección circular o trapezoidal (de tela o de goma),

en este caso la polea tiene una cavidad en donde va alojada la correa.


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A diferencia de las ruedas de fricción y de los engranajes, en este caso las dos poleas vinculadas mediante la

correa giran en el mismo sentido, si se quiere que gire en sentido contrario es necesario cruzar la polea.

Cuando se quiere evitar totalmente el deslizamiento se utilizan cadenas acopladas a ruedas dentadas. En este caso

las cadenas son de características especiales. Un ejemplo típico del uso de esta transmisión es la bicicleta (la

cadena de la bicicleta).

Transmisión mediante órganos intermedios rígidos

Biela

Consiste en una barra rígida diseñada para establecer uniones articuladas en sus extremos. Permite la unión de

dos operadores transformando el movimiento rotativo de uno en el lineal alternativo del otro, o viceversa.


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Este operador suele estar asociado siempre a una manivela (o también a una excéntrica o a un cigüeñal). Desde el

punto de vista técnico se distinguen tres partes básicas: cabeza, pie y cuerpo.

• La cabeza de biela es el extremo que realiza el movimiento rotativo. Está unida mediante una articulación a

un operador excéntrico (excéntrica, manivela, cigüeñal...) dotado de movimiento giratorio.

• El pie de biela es el extremo que realiza el movimiento alternativo. El hecho de que suela estar unida a otros elementos (normalmente un émbolo) hace que también necesite de un sistema de unión articulado.

• El cuerpo de biela es la parte que une la cabeza con el pie. Está sometida a esfuerzos de tracción y compresión y su forma depende de las características de la máquina a la que pertenezca.

Utilidad Desde el punto de vista tecnológico, una de las principales aplicaciones de la biela consiste en convertir un

movimiento giratorio continuo en uno lineal alternativo, o viceversa. La amplitud del movimiento lineal alternativo

depende de la excentricidad del operador al que esté unido.

La biela se emplea en multitud de máquinas que precisan de la conversión entre movimiento giratorio continuo y

lineal alternativo. Son ejemplos claros: trenes con máquina de vapor, motores de combustión interna (empleados en

automóviles, motos o barcos); máquinas movidas mediante el pie (máquinas de coser, ruecas, piedras de afilar),

bombas de agua...

Las empleadas en aplicaciones industriales suelen fabricarse en acero forjado y la forma se adaptará a las

características de funcionamiento. En las máquinas antiguas solía tomar forma de “S” o “C” y sección constante. En

las actuales suele ser rectilínea con sección variable, dependiendo de los esfuerzos a realizar.

Émbolo.

Descripción. El émbolo es una barra cuyos movimientos se encuentran limitados a una sola dirección como

consecuencia de emplear una guía.

Utilidad


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Si analizáramos el desplazamiento de la biela en un mecanismo biela-manivela observaríamos que su pie sigue un

movimiento lineal alternativo, pero la orientación de su cuerpo varía constantemente dependiendo de la posición

adoptada. Para conseguir un movimiento lineal alternativo más perfecto se recurre al émbolo.

El émbolo también se emplea en multitud de mecanismos que trabajan con fluidos a presión. Ejemplos simples

pueden ser: las bombas manuales para inflar pelotas (Infladores) o las jeringas.


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Sistemas

Eléctricos


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INTRODUCCIÓN

La electricidad es la forma de energía más utilizada por el hombre. Gracias a ella, se puede hacer que

funcionen las lámparas eléctricas, las maquinarias, los electrodomésticos, las herramientas, los ordenadores,

etc.

Pero, ¿qué es la electricidad?, ¿cómo se produce?, ¿cómo se transporta?, ¿De qué manera se controla?, ¿cómo

se calcula?. A lo largo de este curso, se darán las respuestas adecuadas a estas y otras interrogantes relacionadas

con las aplicaciones eléctricas.

Producción de la Energía Eléctrica. Centrales eléctricas

La energía no se crea, está en la naturaleza y se puede transformar para sacar un rendimiento útil. El hombre ha

evolucionado en bienestar conforme encontraba utilidades a la energía; pero el gran salto se consiguió al

transformar las distintas clases de energías primarias en electricidad. Un ejemplo: Antes, para poder aprovechar la

fuerza del agua de un río, se utilizaba la noria y hacer que se moviera la piedra del molino. Esta noria debía de estar

necesariamente en la orilla del río. La electricidad permite cambiar la noria por un motor, y colocarlo a muchos

kilómetros del río donde se genera la fuerza necesaria para moverlo. Por tanto, el descubrimiento de poder

transportar la energía a través de unos conductores, es lo que hace que la “energía eléctrica” sea la más

interesante de todas las formas que aparecen en la naturaleza, unido esto a la posibilidad de almacenamiento en

acumuladores adecuados, la hace que, además, sea una de las formas más económicas en transfórmala en otra

clase de energía.

Las centrales eléctricas, son “fábricas” de producción de Energía eléctrica. Donde se transforma una Energía

primaria en Energía eléctrica.

Según el tipo de Energía Primaria a transformar, las Central eléctrica recibe diferente denominación:


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Central Hidráulica Las centrales hidroeléctricas se instalan en ríos, junto a represas capaces de embalsar

suficiente cantidad de agua.

En el fondo de la represa se abren unas tuberías que canalizan el agua a

presión hasta las turbinas. El chorro de agua a presión hace girar la turbina y

esta hace girar el rotor del generador, produciendo energía eléctrica.

La potencia de este tipo de centrales depende del desnivel de agua existente

entre la represa y el caudal que atraviesa la turbina.

Central Térmica

La central térmica de combustión es una instalación que utiliza un combustible (Carbón, gas, o petróleo), para

calentar agua que circula por la caldera donde se transforma en vapor de agua. La energía cinética del vapor de

agua se transfiere a la turbina, haciéndola girar. Finalmente, esta energía, se convierte en energía eléctrica en el

generador.


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Central nuclear

La central térmica nuclear tiene un principio de funcionamiento similar a las otras centrales térmicas. La diferencia

consiste en que el calor necesario para calentar el agua en la caldera proviene de la fisión nuclear de un mineral

radiactivo.

Esta reacción se produce en el reactor de la central, una estructura de hormigón armado revestida de plomo y

aislado del resto del sistema y del exterior.


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Central Mareomotriz

La energía mareomotriz se debe a las fuerzas de atracción gravitatoria entre la Luna, la Tierra y el Sol. La energía

mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según

la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las

masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al

movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para

obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la

generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética

más útil y aprovechable. Es un tipo de energía renovable limpia.

La energía mareomotriz tiene la cualidad de ser renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota

por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes

gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los

medios actuales y el costo económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una

proliferación notable de este tipo de energía.

Central solar

La central solar fotovoltaica está formada por paneles fotovoltaicos que transforman la energía radiante del sol en

energía eléctrica. Cada panel fotovoltaico es un conjunto de 30 o 40 celdas fotovoltaicas conectadas entre sí y

colocadas dentro de una caja de vidrio o cubierta transparente. Cuando los rayos del sol inciden sobre los paneles


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fotovoltaicos, la energía se absorbe en las celdas y se produce corriente continua en las terminales de cada una de

ellas. Finalmente los inversores transforman esta corriente en corriente alterna.

El sistema posee acumuladores que sirven para almacenar energía eléctrica.

Central solar térmica

En la central solar térmica la luz del sol incide en un conjunto de espejos metálicos orientables -helióstatos – que la

reflejan hacia una caldera ubicada en la parte superior de la torre. En la caldera y la torre existen cañerías por donde

circula un fluido que, al calentarse en la caldera, se almacena produciéndole vapor necesario para mover un

turboalternador y generar energía eléctrica.

Central eólica

La central eólica o “granja eólica” consta de un conjunto de aerogeneradores (1), distribuidos de tal manera que

puedan aprovechar con eficacia la fuerza y la dirección de los vientos, y de un sistema de control eléctrico

encargado de conectar la central con la red de distribución eléctrica. Los aerogeneradores transforman la energía

del viento en energía eléctrica, esta energía se carga en las baterías (2) y luego sale hacia la red. El sistema posee

acumuladores (3) que sirven para almacenar energía en épocas de escaso viento.


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Generadores eléctricos

Los generadores eléctricos son “máquinas” que cuando se les proporciona un movimiento, estas lo transforman en

Energía Eléctrica. Se basan en el “Efecto Faraday” que se resume así:

“Cuando se mueve un conductor metálico dentro de un campo magnético, sea un imán o un electroimán, se

engendra en dicho conductor una corriente eléctrica y al contrario, si se mueve el imán, o el electroimán, y se fija el

conductor, también se produce en el conductor dicha corriente”.

Los sistemas eléctricos, basados en circuitos eléctricos (y circulación de corriente), se utilizan para transmitir

señales y/o energía.

En los circuitos eléctricos podemos identificar magnitudes, entre las que podemos mencionar:

La tensión (Volt), que como hemos dicho es análoga a la presión en los sistemas hidráulicos y neumáticos;

La corriente (Amperé) análoga al flujo del fluido en los sistemas hidráulicos y neumáticos;

La resistencia (Ohm). La resistencia de un conductor es proporcional a su longitud, e inversamente

proporcional a su sección transversal. La resistencia aumenta con la longitud del conductor y con la

disminución de su sección.

La potencia (Watt), igual a la tensión por la corriente.

La energía (Watt-hora), la potencia por el tiempo.


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Como fuente de energía la electricidad ofrece muchas ventajas, es fácilmente transportable, se puede transformar

cómodamente en otras formas de energía (mecánica, térmica, luminosa, química, etc.), es cómoda, es limpia, etc.,

pero requiere tener en cuenta condiciones de seguridad.

La tensión para uso familiar en argentina es de 220 V (corriente alterna monofásica) y para uso industrial de 380 V

(corriente alterna trifásica). En los automóviles normalmente es de 12 V (corriente continua). Para disminuir las

pérdidas, en transmisiones a gran distancia, se eleva la tensión a varios miles de volt (13.200; 33.000; 66.000;

132.000 V,etc.), la razón es que siendo la potencia puesta en juego igual al producto de la tensión por la corriente,

al aumentar la tensión disminuye el valor de la corriente circulante y como consecuencia las pérdidas en la línea

bajo forma de calor.

Modelo de circuito eléctrico de una casa

Análisis técnico de un sistema eléctrico

Podemos tomar como ejemplo el sistema de distribución de la energía eléctrica de una casa y hacer el

correspondiente grafo de árbol.

A continuación desarrollamos una tabla de análisis técnico de un: Sistema de distribución de la energía eléctrica

de una casa.


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El átomo Generalidades de los

cuerpos:

Naturaleza: Llámese naturaleza al

conjunto de los seres que nos rodean,

y a los agentes que actúan sobre

ellos.

Dichos seres se dividen en tres

grupos, que forman los tres reinos: El

animal, el vegetal y el mineral. A

nosotros no interesa este último (El

mineral), que agrupa todos los

cuerpos inorgánicos, o carentes de

vida.

Materia: Es todo lo que ocupa lugar

en el espacio y que impresiona a

nuestros sentidos. Por ejemplo: el

agua, el aire, el hierro, etc.

La materia, se puede transformar,

pero no es posible, crearla ni

destruirla.

Cuerpo: Es toda cantidad limitada de

materia.

Constitución de la materia:

La experiencia diaria, nos demuestra la propiedad fundamental de la materia: la divisibilidad. Sin esta propiedad,

sería imposible aserrar, limar, trabajar los materiales, etc.

Las partes más pequeñas obtenidas por estos medios mecánicos reciben el nombre de partículas. Estas están

formadas, por las llamadas moléculas que son la menor parte del cuerpo que puede existir en estado libre y en

equilibrio, en condiciones normales.

Las moléculas, a su vez, están constituidas por partes más pequeñas llamadas átomos.

El átomo es como un “sistema solar”, en cuyo centro estaría el núcleo atómico, y orbitando a su alrededor los

electrones. El núcleo atómico está formado, por protones y neutrones. Los electrones tienen carga eléctrica

negativa, los protones tienen carga eléctrica positiva, y los neutrones tienen carga eléctrica neutra.

Inicialmente los átomos tienen carga eléctrica neutra. Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de distinto signo se atraen.


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En los conductores, sus átomos tienen electrones en las orbitas mas externas que necesitan poca energía para salir

de ellas. De hecho, estos átomos “comparten” estos electrones con átomos cercanos, con lo que forma la llamada

“nube electrónica" de los metales.


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En los materiales aislantes, los electrones están fuertemente ligados a su órbita, siendo imposible sacarlos de ella.

Si imaginamos un conductor formado por una hilera de átomos, podemos ver como se mueven los electrones por el

conductor.

Los electrones de la última capa van pasando de un átomo al continuo. Se define como Corriente Eléctrica al

movimiento de electrones por un material conductor.


38

Circuitos eléctricos

Para definir el concepto de de un circuito eléctrico primero tenemos que distinguir sus componentes fundamentales,

que son: Una fuente de alimentación o generador (Pilas, baterías, dinamos, etc.), un material conductor (Cables o

alambres); un interruptor (Llaves de un punto, de combinación, etc.); y un receptor (Lámparas, motores, planchas,

resistencias, electrodomésticos en general, etc.).

Fuente de energía

Transforman un tipo de energía determinado en energía eléctrica. Pueden ser, pilas, baterías, generadores, etc.

Conductor

Permiten la circulación de cargas eléctricas, son cables generalmente de cobre (Cu). Está formado por un “alma”

conductora que puede ser de cable “Haz de hilos” o de alambre “un solo hilo” y en su exterior una capa de material

aislante que puede ser de goma, plástico, etc.


39

Receptor

Transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía,

(lámparas, resistencias, motores, etc.).

Interruptor

La función de estos elementos es cortar o interrumpir el paso de la corriente eléctrica, y

pueden ser para exteriores o de embutir. Los hay de uno, de dos y de tres puntos, es decir,

unipolares, bipolares y tripolares.

El circuito básico

Los electrones (-) se concentran en el polo negativo, mientras

que en el polo positivo, se concentran los protones (+). Las

cargas positivas van “absorbiendo” los electrones de los átomos

próximos del conductor, a estos átomos se les pasa los

electrones de los anteriores, y así sucesivamente hasta llegar a

las proximidades del polo, que es quien “inyecta” los electrones

que faltan, ya que se los queda el polo positivo.

El sentido que llevan los electrones en su movimiento es del polo

(-) al polo (+) y se lo denomina sentido real de la corriente eléctrica.

El sentido convencional de la corriente eléctrica, es el sentido que se ha tomado como “oficial” por motivos

históricos y es con el que vamos a trabajar.

Tensión

El generador es una “maquina” que transforma un tipo

de energía determinado en energía eléctrica.

Lo que realmente sucede en su interior es que recibe los

electrones en su polo positivo y les aplica una fuerza

para mandarlos al polo negativo y “despegarlos” de las

cargas positivas que son las que los retienen por

atracción. De este modo se consigue crear una

diferencia de cargas entre los polos positivo y negativo.

Pues bien, a la fuerza necesaria para trasladar los

electrones se la denomina FUERZA

ELECTROMOTRIZ.


40

Y a la diferencia de cargas existentes entre el polo positivo y el negativo se lo denomina DIFERENCIA DE

POTENCIAL o TENSIÓN.

Por lo tanto, se denomina Tensión a la fuerza o empuje que provoca el movimiento de cargas eléctricas a través de

un material conductor.

Se simboliza con la letra (E), su unidad es el Volt (V) y se mide con un instrumento llamado Voltímetro.

Los múltiplos y submúltiplos más importantes del voltio son:

Múltiplos Kilovolt (KV): 1Kv = 1.000 V Submúltiplos Milivolt (mV): 1mV= 0,001 V Conexión del voltímetro:

El Voltímetro es el aparato que como dijimos se utiliza para medir la tensión y se conecta en paralelo con el circuito.


41

El receptor

Lo habíamos definido anteriormente, como un elemento que transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía

(calórica, lumínica, etc.). Como receptores y de manera básica, se suelen usar elementos llamados resistencias

(R), que son elementos que se oponen al paso de la corriente eléctrica.

Estos receptores transforman fundamentalmente la energía eléctrica, en calor, aunque en el caso de las lámparas,

a pesar de que producen calor, su misión es esencialmente producir energía lumínica.

La resistencia eléctrica se simboliza con la letra (R) y su unidad de medida es el ohm ( Ω). Los múltiplos y

submúltiplos más importantes son: Múltiplos:

Kilohm (kΩ ): 1 K = 1.000 Megaohm (MΩ ): 1MΩ

=1.000.000 Ω

Submúltiplos: Miliohm (mΩ ): 1 m Ω = 0,001Ω El aparato de medida utilizado para medir resistencia eléctrica es

el óhmetro, y se conecta en paralelo al elemento que se quiere medir.


42

Corriente eléctrica

Se denomina corriente eléctrica al movimiento de electrones por un material conductor.

Ahora bien, se define carga eléctrica (Q) o cantidad de electricidad al exceso de carga negativa o falta de carga

positiva (electrones) de un cuerpo.

Puesto que la carga del electrón es muy pequeña, no se toma a esta como unidad de medida de la carga eléctrica,

sino que se toma a un conjunto de ellos que se denomina CULOMBIO (C), y que equivale a la carga de un total de

6,3 trillones de electrones ( 1C= 6,3 x 1018

Electrones).

Entonces, vamos a hablar a partir de ahora, no de electrones, sino de (bolsitas) que contienen 6,3 trillones de

electrones, es decir “bolsitas” de 1C de carga eléctrica cada una.

Intensidad de corriente eléctrica (I)


43

Se define intensidad de corriente (I) como la cantidad de electricidad (o carga eléctrica) que circula en la unidad de

tiempo (Seg). Se mide en amperes (A).

Medida de la intensidad de corriente eléctrica

Como dijimos anteriormente, la unidad de la corriente eléctrica es el ampere. Sus múltiplos y submúltiplos son:

Múltiplos: Kiloampere (kA)= 1kA = 1.000 A Submúltiplos: Miliampere (mA) = 1 mA = 0,001 A Microampere

(µA) = 1 µA = 0,0000001 A

El aparato de medida utilizado para medir esta magnitud se denomina Amperímetro, y se conecta en serie al

elemento que se quiere medir la intensidad.


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Ley de Ohm

En el circuito anterior vemos que con una tensión de 27 volt en el generador y una resistencia de 9 ohmios, el

amperímetro marcaba una intensidad de 3 Amperios, existe una relación entre la intensidad, la tensión y la

resistencia, llamada LEY DE OHM, cuyo enunciado dice que “la intensidad de corriente que circula por un circuito

eléctrico es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica”,

o dicho de otra forma, a mas tensión y a mas resistencia menos intensidad.

Trabajando con las tres variables podemos obtener tres posibilidades de actuación con esta ley:


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Producida por, baterías, pilas o por generadores de corriente continua (Dinamos). Se caracteriza por que los

electrones en su recorrido no cambian de sentido, es decir la tensión es constante al valor de su polaridad.

Tipos de corrientes

Corriente continua (CC)


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Corriente Alterna (CA)

Producida por generadores de corriente alterna (Alternadores). Se caracteriza porque los electrones cambian su

sentido constantemente, es decir, la tensión varia en valor y polaridad.

Aislantes y conductores

Anteriormente vimos que los átomos de un aislante poseen los electrones muy ligados a sus orbitas, mientras que

los conductores no, y por lo tanto, dichos electrones son “compartidos” por átomos cercanos permitiéndoles una

movilidad que facilitara la creación de una corriente eléctrica. Ambos son fundamentales en un circuito eléctrico.

Los conductores permitirán la circulación de electrones, y por lo tanto, que haya corriente eléctrica. Los aislantes

impedirán que los electrones circulen, y por lo tanto se fuguen por caminos no deseados.

Ejemplos de aislantes:

Plástico, goma, papel, algodón, porcelana, seda, etc.

Ejemplo de conductores: Platino, plata y oro (Son caros y empleados en sitios muy puntuales, como por ejemplo, en pequeños contactos), cobre, aluminio (empleados en instalaciones domiciliarias y líneas de alta tensión), estaño, zinc, mercurio, etc.

Resistividad y conductividad

Se puede definir resistencia eléctrica como la mayor o menor oposición que ofrecen los cuerpos conductores al

paso de la corriente eléctrica. Como ya vimos su unidad es el ohm (Ω) y se mide con un instrumento llamado

óhmetro.

Esta mayor o menor oposición depende de factores como, la longitud, la sección (área de su corte transversal) del


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cable y una constante que es característica de cada tipo de material, denominada RESISTIVIDAD (ρ), cuya unidad

de medida es:

A veces, en la resistividad se da otro dato que es la CONDUCTIVIDAD (σ), que es inverso a la resistividad, es decir:


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La Resistividad es un dato que se obtiene en laboratorios, y por tanto viene dado en tablas. Así se muestra a

continuación la resistividad de varios elementos:

Resistencia de un conductor

Como dijimos, la resistencia eléctrica depende de la sección, la longitud y la resistividad y existe una relación entre

ellas que está dada por la siguiente formula, teniendo en cuenta que la longitud se da en metros (m) y la sección en

milímetros cuadrados (mm2

).

Ejemplo:

Utilizando la formula anterior con diferentes materiales conductores, y modificando la longitud y la sección del

conductor:


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Cobre Aluminio


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nfluencia de la temperatura sobre la resistividad

Anteriormente afirmamos que la resistividad es una CONSTANTE que depende de cada material, dijimos algo que

es una "verdad a medias". La resistividad es efectivamente una constante que depende de cada material, es decir,

un valor que no cambia, pero esto es verdad SI LA TEMPERATURA NO CAMBIA. Si se produce un cambio de la

temperatura, dicho valor de resistividad cambia, haciendo que aumente o disminuya, (esto también depende de

cada material) la resistencia del mismo.


51

El cambio de valor de la resistividad con la temperatura es otra constante, denominada coeficiente de temperatura (α). Algunos de estos coeficientes son los que se muestran a continuación


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La relación entre el coeficiente de temperatura, la temperatura y la resistencia es la siguiente:

Siendo:

Ejemplo:

Vamos a suponer que tenemos un conductor de 250 m de longitud y 0,75 mm2

de sección, comprobemos como

varia su resistencia cambiando la temperatura y el tipo de material.

Cobre (Cu)

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Aluminio (Al)

Estaño (Sn)

Resistencia de los aislantes. La rigidez dieléctrica.

Ya dijimos al principio de esta Unidad que los materiales aislantes o dieléctricos evitaban el paso de electrones por

zonas no deseadas evitando accidentes de esa manera, y protegiendo a personas e instalaciones eléctricas. Su

resistencia es

de varios

millones de

ohmios y su

resistividad

altísima. Pero

ésta se ve

modificada

enormemente

por cambios de temperatura o de humedad, de manera que en vez de dar la resistencia de un aislante en ohmios,

se suele dar otro dato denominado RIGIDEZ DIELÉCTRICA, que no es otra cosa que la tensión capaz de perforar

al material aislante. Lo que sucede tras esta perforación suele ser la destrucción del aislante, debido a las altas

temperaturas que se alcanzan al pasar la intensidad de corriente por él. No se mide en ohmios, sino en kV/mm

(kilovoltios por milímetro de espesor del aislante). Este dato depende de la temperatura, humedad, tiempo de

aplicación de esa tensión y otros muchos factores. Por lo tanto, podemos decir que no es un dato constante.


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Un ejemplo claro de esto son las tormentas. El aire es aislante. Cuando una nube pasa con una diferencia de cargas

respecto a la tierra tan alta, que la diferencia de potencial entre nube y tierra supera la rigidez dieléctrica del aire, se

produce la ruptura del aislante (aire) en forma de lo que conocemos como rayo. A continuación viene el trueno, que

no es más que el sonido producido por el aire al expandirse repentinamente debido al calentamiento producido

precisamente por la energía que ha liberado el rayo.

Potencia eléctrica

En física se define Potencia como el trabajo realizado en la unidad de tiempo, es decir, trabajo partido tiempo.

Puesto que trabajo y energía son lo mismo, diremos pues que la Potencia es la energía consumida o liberada en

la unidad de tiempo.

Cuando decimos que es energía consumida o liberada (o cedida) en la unidad de tiempo, es porque hay dos

elementos que realizan las operaciones opuestas, es decir, uno cede y el otro consume. Es lógico, puesto que la

energía sabemos que no se crea ni se destruye solo se transforma, y por lo tanto, si un elemento consume es

porque hay otro que suministra o cede.


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Bien, pues el elemento que cede potencia eléctrica es el generador (pila, alternador, dinamo...), y el elemento

que consume potencia eléctrica es el receptor (las resistencias).

Así, la expresión de la potencia es P=VxI y su unidad es el Watt (W). Esta expresión la podemos interpretar como:

Potencia cedida que es igual a la tensión del generador por la intensidad; o como Potencia consumida que es

igual a la tensión de la resistencia por la intensidad que circula por ella.

Jugando con la ley de ohm, podemos obtener dos expresiones más:

• Como V=RxI, sustituimos, de manera que P = RxIxI = Rxl2

. Interpretación: la potencia que consume una resistencia es igual al valor óhmico de la misma por la intensidad que circula por ella al cuadrado.

• También sabemos que I = V / R. y al sustituir tenemos que P=VxV/R=V 2

/R Interpretación: la potencia que consume una resistencia es igual a la tensión que tiene la misma al cuadrado partido por el valor óhmico.

Ejemplo:

Podemos comprobar lo visto hasta ahora, modificando los valores de tensión del generador y el valor de la

resistencia del circuito:

Múltiplos y submúltiplos

El watt o vatio, posee múltiplos y submúltiplos que veremos a continuación. Múltiplos

Kilowatt = 1kW= 1000W Megawatt= 1MW = 1.000.000W

Submúltiplos:

Miliwatt= 1MW= 0,001W

El aparato de medida empleado para medir esta magnitud se denomina watimetro. Por explicarlo de manera


56

breve, internamente consta de un voltímetro y un amperímetro que realizan la multiplicación Vxl y hacen que

la aguja indique la potencia. Por tanto, tiene cuatro bornes de conexión:

• Dos para el voltímetro. Se conectan en PARALELO

• Dos para el amperímetro. Se conectan en SERIE

Normalmente, tanto en los bornes del voltímetro como en las del amperímetro, una de ellas suele ir marcada

con un punto, asterisco o algún otro tipo de marca. Este borne corresponde al POSITIVO del aparato

correspondiente. Se puentean los dos, conectándolos tal y como se ve en las figuras:


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Energía Eléctrica

Cuando vimos la Potencia Eléctrica, una de las cosas que dijimos fue que la Potencia es la Energía en la unidad

de tiempo, es decir, P = E/I. Si despejamos esta expresión, obtendremos que E=Pxt. es decir, la Energía es la

Potencia (en vatios) consumida a lo largo del tiempo (en segundos). Se mide en JULIOS (J), aunque existen otras

unidades más conocidas. Así:

• Si la potencia la ponemos en Kw y el tiempo en horas (E = k\V x h) obtendremos las energía en KILOVATIO-HORA (Kw-h)

• Si multiplicamos por 0,24, es decir, E =0,24 x P x t, obtendremos la energía en CALORÍAS (Cal).

Caballo vapor

La potencia que desarrolla una máquina en un segundo se mide en caballos de vapor (CV). La relación que

existe entre un caballo de vapor y el vatio es la misma que en mecánica:


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Ejemplo de cálculo

El problema más común es el de averiguar qué cantidad de corriente consume un motor de determinados caballos.


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Los conductores pueden agruparse entre sí en serie, en paralelo, o en montaje mixto (que es la combinación

de serie y paralelo a la vez).

Resistencias en serie

Se llama montaje en serie cuando las resistencias se disponen unas a continuación de otras, de tal modo, que

todas sean recorridas por la misma corriente, donde se observan las siguientes particularidades:

Si en los extremos de este circuito se aplica una diferencia de potencial de V voltios, la corriente en este circuito y,

por consiguiente, en cada conductor es:


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Resistencias en paralelo

Cuando todos los principios de las resistencias están todos unidos en un solo punto y todos los finales están todos

unido en otro, se dice que están agrupados en paralelo o derivación. Hallar el valor del conjunto de resistencias

conectadas en paralelo, equivale a encontrar el valor de una resistencia que sustituya a todo el conjunto por otra de

similar valor.

La corriente en un

circuito paralelo La

corriente al llegar al

punto A se reparte

entre todas las

resistencias R1

, R2

, R3

de modo que cada conductor será recorrido por corriente I1, I

2, I

3 de tal modo que la suma de ellas es igual a la

corriente total que llega al punto A.


61

Dos resistencias en paralelo


62


63

Ejemplos de actividades en sistemas Eléctricos:

1) Conexión de una llave de un punto con una lámpara.

Al accionar el interruptor la lámpara se encenderá.

2) Conexión de una llave de un punto con dos lámparas una a continuación de la otra.

(Circuito serie). En este circuito al accionar el interruptor las lámpara se enciende pero su poder lumínico

Disminuye (Caída de tención)

Al accionar el interruptor las lámparas se encenderán con una

caída de tención.

3) Conexión de una llave de un punto con dos lámparas paralelas entre sí. (Circuito

Paralelo). En este circuito al accionar el interruptor las lámparas se encenderán con todo su poder lumínico, la

corriente al llegar al punto “A” (Nudo o nodo) se derivara y pasara por cada lámpara para encontrarse en el punto

“B”.

Al accionar el interruptor las lámparas se encenderá ya que la

corriente al llegar al punto “a” se derivara y pasara por cada

lámpara.


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4) Conexión de dos interruptores de un punto uno a continuación del otro (En serie) con una lámpara.

Para que la lámpara encienda se deberá

accionar el interruptor “A” y el interruptor “B”.

5) Conexión de dos interruptores de un

punto uno paralelo al otro (En paralelo) con una lámpara.

Para que la lámpara encienda se deberá accionar

el interruptor “A” o el interruptor “B”.

6) Conexión de una llave de un punto con una lámpara y

paralelo a esta conexión un tomacorriente.

Al accionar el interruptor la lámpara se encenderá. Paralelamente

a esto, si conectamos algún artefacto al toma corriente, este

funcionara.


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7) Conexión de dos tomacorrientes en paralelo con cable a tierra.

En la conexión de dos tomacorrientes en paralelo, cada

tomacorriente es independiente del otro. El cable a tierra es una

medida de seguridad obligatoria en las instalaciones eléctricas.

8) Conexión de dos llaves de combinación con una lámpara. Al accionar el interruptor “A” la

lámpara se encenderá, y se podrá apagar con el interruptor “B”. Dicha acción se podrá hacer de forma viceversa,

encendiendo la lámpara con “B” y apagándola con “A”.

Al accionar el interruptor de combinación “A” la lámpara se encenderá y

se podrá apagar desde el interruptor “B”.

9) Conexión de un tubo fluorescente para 15-20-30-40-y 60 watt

Al accionar el interruptor se enciende el tubo fluorescente.

A: Balastro -B: Tubo -C: Arrancador

102


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10) Conexión de dos porta tubos simples un porta arrancador y una reactancia simple.

Al accionar el interruptor se enciende el tubo

fluorescente.

11) Conexión de un tubo fluorescente de 105 watt

Al accionar el interruptor se encenderá el tubo

fluorescente.

A: Balastro – B Tubo

12) Circuito de conexión de tanque.

En la instalación de llave flotante, la bomba encenderá

cuando el tanque lo requiera.


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13) Circuito conexión cisterna.

En la instalación de llave flotante, la bomba encenderá cuando

el tanque cisterna lo requiera.

14) Circuito conexión tanque y cisterna combinados.

15) Conexión de una campanilla de botón pulsador y un transformador.

Al accionar el pulsador se encenderá la campanilla

y al soltarlo, la misma se apagara.

A: Transformador – B campanilla – C: Pulsador


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16) Campanilla 220 volt

Al accionar el pulsador se encenderá la campanilla y al soltarlo, la misma

se apagara.

A campanilla – B: Pulsador

17) Conexión de una lámpara con una llave de cuatro vías.

En este circuito la lámpara será comandada por

cualquiera de los interruptores de combinación.

18) Foto control para lámparas de hasta 1500 Watt.

En la instalación de Foto Control, la lámpara encenderá

cuando el sensor se active por falta de luz.


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Sistemas

Neumáticos e

Hidráulicos

Sistemas Neumáticos e

Hidráulicos


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Sistemas Neumáticos

Los sistemas neumáticos son sistemas que utilizan el aire u otro gas como medio para la transmisión de señales y/o

potencia. Dentro del campo de la neumática la tecnología se ocupa, sobre todo, de la aplicación del aire comprimido

en la automatización industrial (ensamblado, empaquetado, etc.)

Los sistemas neumáticos se usan mucho en la automatización de máquinas y en el campo de los controladores

automáticos. Los circuitos neumáticos que convierten la energía del aire comprimido en energía mecánica tienen un

amplio campo de aplicación (martillos y herramientas neumáticas, dedos de robots, etc.) por la velocidad de

reacción de los actuadores y por no necesitar un circuito de retorno del aire.

En los sistemas neumáticos, el movimiento del émbolo de los cilindros de los actuadores es más rápido que en los

mecanismos hidráulicos. (Por ejemplo, el taladro y el martillo neumático, responden muy bien a las exigencias

requeridas en estos casos).

Un circuito neumático básico puede representarse mediante el siguiente diagrama funcional.

Los circuitos neumáticos utilizan aire sometido a presión como medio para transmitir fuerza. Este aire se obtiene

directamente de la atmósfera, se comprime y se prepara para poder ser utilizado en los circuitos.


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Válvula 3/2 Válvula 5/2

Actuadores

Los actuadores neumáticos, dispositivos que convierten energía neumática en energía mecánica, pueden ser

de dos tipos: cilindro neumático (para movimientos lineales) y motor neumático (para movimiento rotatorio

continuo).


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Válvulas neumáticas

Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización, elementos de mando y un aporte de

trabajo. Los elementos de señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se

denominan válvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos están constituidos por:

• Elementos de información.

• Órganos de mando.

• Elementos de trabajo.

Para el tratamiento de la información de mando es preciso emplear aparatos que controlen y dirijan el fluido de

forma preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie de elementos que efectúen las funciones deseadas

relativas al control y dirección del flujo del aire comprimido.

En los principios de la automatización, los elementos rediseñados se mandan manual o mecánicamente.

Cuando por necesidades de trabajo se precisaba efectuar el mando a distancia, se utilizan elementos de

comando por símbolo neumático (cuervo).


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Actualmente, además de los mandos manuales para la actuación de estos elementos, se emplean para el

comando procedimientos servo-neumáticos, electro-neumáticos y automáticos que efectúan en su totalidad el

tratamiento de la información y de la amplificación de señales. La gran evolución de la neumática y la hidráulica

han hecho, a su vez, evolucionar los procesos para el tratamiento y amplificación de señales, y por tanto, hoy en

día se dispone de una gama muy extensa de válvulas y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que

mejor se adapte a las necesidades.

Hay veces que el comando se realiza manualmente, y otras nos obliga a recurrir a la electricidad (para

automatizar) por razones diversas, sobre todo cuando las distancias son importantes y no existen

circunstancias adversas.

Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:

• Distribuir el fluido

• Regular caudal

• Regular presión

Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la

presión o el caudal del fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito.

Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos:

1. Válvulas de vías o distribuidoras

2. Válvulas de bloqueo

3. Válvulas de presión

4. Válvulas de caudal

5. Válvulas de cierre


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Circuitos Hidráulicos

Hay dos tipos de circuitos neumáticos.

1 Circuito de anillo cerrado: Aquel cuyo final de circuito vuelve al origen evitando brincos por fluctuaciones y ofrecen mayor velocidad de recuperación ante las fugas, ya que el flujo llega por dos lados.

2 Circuito de anillo abierto: Aquel cuya distribución se forma por ramificaciones las cuales no retornan al origen, es más económica esta instalación pero hace trabajar más a los compresores cuando hay mucha demanda o fugas en el sistema.

Estos circuitos a su vez se pueden dividir en cuatro tipos de sub-sistemas neumáticos:

1. Sistema manual

2. Sistemas semiautomáticos

3. Sistemas automáticos

4. Sistemas lógicos

Sistemas Hidráulicos

Los fluidos, ya sean líquidos o gases son importantes medios para transmitir señales y/o potencias, y tienen un

amplio campo de aplicación en las estructuras productivas. Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es

un líquido se llaman sistemas hidráulicos. El líquido puede ser, agua, aceites, o substancias no oxidantes y

lubricantes, para evitar problemas de oxidación y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento.

Los sistemas hidráulicos tienen un amplio campo de aplicación, podemos mencionar, además de la prensa

hidráulica, el sistema hidráulico de accionamiento de los frenos, elevadores hidráulicos, el gato hidráulico, los

comandos de máquinas herramientas o de los sistemas mecánicos de los aviones, etc., en estos casos el

líquido es aceite. Estos mecanismos constan de una bomba con pistón de diámetro relativamente pequeño, que

al trabajar genera una presión en el líquido, la que al actuar sobre un pistón de diámetro mucho mayor produce

una fuerza mayor que la aplicada al pistón chico, y que es la fuerza utilizable. Los circuitos hidráulicos básicos

están formados por cuatro componentes: un depósito para guardar el fluido hidráulico, una bomba para forzar el

fluido a través del circuito, válvulas para controlar la presión del fluido y su flujo, y uno o más actuadores que

convierten la energía hidráulica en mecánica. Los actuadores realizan la función opuesta a la de las bombas. El

depósito, la bomba, las válvulas de control y los actuado-res son dispositivos mecánicos.

En los circuitos hidráulicos el fluido es un líquido, que es capaz de transmitir presión a lo largo de un circuito

cerrado (En los circuitos hidráulicos el liquido retorna al depósito después de realizar un trabajo).


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Este es un ejemplo de elevador hidráulico:

Ventajas y desventajas de los sistemas hidráulicos

Algunas ventajas:

• El fluido hidráulico actúa como lubricante y además puede transportar el calor generado hacia un intercambiador. • • Los actuadores, aun pequeños, pueden desarrollar grandes fuerzas o pares.; operar en

• forma continua sin dañarse; etc. Algunas desventajas:

• La potencia hidráulica no es tan fácilmente disponible, en comparación con l potencia eléctrica.

• El costo de un sistema hidráulico en general es mayor que el de un sistema eléctrico semejante que cumpla la misma función; etc.


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Ampliación conceptual de sistemas Neumáticos e Hidráulicos

Introducción

Una de las aportaciones a la automatización de los procesos industriales más recientes lo han supuesto la

neumática y la hidráulica, que consisten en la aportación de presión sobre un fluido (aire o un líquido, normalmente

aceites especiales) y, a través de la energía acumulada sobre ellos, efectuar un trabajo útil.

A tú alrededor puedes ver muchos ejemplos en los que se emplean sistemas neumáticos o hidráulicos: las puertas

de algunos autobuses y trenes se accionan con aire comprimido, y algunos camiones, autobuses y otros vehículos

grandes tienen frenos accionados por aire comprimido, así como las atracciones de feria, etc. Incluso se puede oír

el aire que se está usando cuando estos sistemas están

En la industria, los sistemas neumáticos tienen muchas aplicaciones. Hoy se emplean muchas herramientas de ese

tipo, incluidas el taladro del dentista, y la muy conocida (y ruidosa) perforadora neumática, maquinas para ajustar

las tuercas de las ruedas, etc.


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Los sistemas neumáticos e hidráulicos tienen los mismos elementos que cualquier otro tipo de circuito, como por

ejemplo los eléctricos. En estos, la pila suministra la energía, que es conducida por los cables, y controlada por los

interruptores hasta llegar al elemento receptor o consumidor.


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En el siguiente cuadro puedes ver la equivalencia entre los elementos de un circuito eléctrico y uno neumático o

hidráulico.

El circuito neumático

Los circuitos neumáticos están formados por una serie de elementos que tienen por misión la creación de aire

comprimido, su distribución y control para efectuar un trabajo útil por medio de unos elementos actuadores

llamados «cilindros». Como acabamos de decir, el elemento fundamental es el aire comprimido, que acumula

energía en la compresión y la libera para efectuar trabajo. El aire empleado está tomado de la atmósfera, pero,

antes de su uso, es preciso aumentar la presión por medio los compresores y acondicionarlo.

Los compresores

Tiene por misión tomar aire de la atmósfera y acumular energía en forma de presión sobre él para convertirla con

posterioridad en energía útil como consecuencia de la expansión de ese aire.

El sistema está formado por un motor, alimentado normalmente por electricidad, o combustibles líquidos (Nafta

oGasoil), según el tipo de motor que acciona el compresor, y dependiendo del sistema utilizado para comprimir el


80

aire, los compresores pueden ser rotativos y alternos. La utilización de un tipo u otro depende de las necesidades

de caudal y presión requeridas por la instalación. Al igual que en los circuitos eléctricos, en neumática se utiliza una

serie de símbolos para simplificar su representación y los compresores se identifican como puedes ver en la

siguiente ilustración.

Compresores Rotativos

El eje del motor está acoplado a que provoca la compresión de un determinado volumen de aire de forma

intermitente. Según el elemento giratorio, pueden ser de paletas o de husillo. En los primeros, la compresión se

efectúa como consecuencia de la disminución de volumen provocada por el giro de una excéntrica provista de

paletas radiales extensibles que se ajustan sobre el cuerpo del compresor, según se aprecia en la figura. Son

compresores que suministran un caudal discontinuo a presiones medias. Los compresores de husillo, también

llamados Roots, emplean un doble husillo de forma que toman el aire de la zona de aspiración y comprimido al

reducirse el volumen de la cámara creada entre ellos y el cuerpo del compresor, según se observa en la figura. El

suministro de aire es intermitente, como los anteriores, pero la presión es mucho mayor, aunque, debido al elevado

coste de este sistema, su utilización está muy restringida.


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Compresores Alternos

Este tipo de compresores tiene un sistema de funcionamiento muy similar al de los motores de explosión interna.

Disponen de uno o varios émbolos acoplados a un mecanismo de biela y manivela accionado éste por medio de un

motor eléctrico o de explosión. En la culata del compresor se disponen de las válvulas de admisión y escape del aire

que, al igual que los motores, están sincronizadas por un sistema de levas y seguidor. El aire entra en la cámara de

compresión en la «carrera de ida» estando la válvula de admisión abierta y la de escape cerrada. Cuando el émbolo

inicia la «carrera de vuelta», las válvulas de admisión se cierran, mientras que las de escape se abren para permitir

la salida del aire comprimido. En la ilustración puedes observar una secuencia del funcionamiento. Este tipo de

compresor suministra un caudal discontinuo, pero, como contrapartida, las presiones son elevadas, pudiéndose

lograr mayores cifras situando los compresores en serie y procediendo al enfriamiento del aire comprimido entre

dos fases de compresión.


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La unidad de mantenimiento

La primera operación que se efectúa con el aire, es pasarlo por un filtro para eliminar las posibles impurezas solidas

que puedan arrastrar y con ello dañar el ajuste entre las diferentes piezas (Válvulas, cilindros, etc.). Posteriormente,

el aire pasa por un regulador de presión (se verá a continuación) para controlar que esta no sea superior a la

necesaria en la instalación. Por último, el aire pasa por un lubricador cuya misión es que este adquiera una

determinada cantidad de aceite lubricante para disminuir el rozamiento entre los diferentes elementos móviles del

circuito.

Al conjunto formado por estos elementos, incluido el manómetro que suelen llevar para controlar la presión de

salida, se lo denomina unidad de mantenimiento y en las siguientes ilustraciones puedes observar una fotografía de

la unidad, su simbología, y la abreviada, que usaras cuando representes gráficamente los circuitos.

Las tuberías

Son las encargadas de transportar el aire comprimido por toda la instalación y se construyen con acero, latón o

cobre para las de mayor diámetro y de nailon, caucho reforzado o poliuretano para las de menor. Al igual que en los

circuitos eléctricos, se representan por medio de líneas continuas. En la ilustración puedes ver la representación de

una derivación y de un cruce de tuberías.


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Elementos Actuadores

Cilindros

Son los elementos que reciben el aire a presión y efectúan el trabajo útil. Están formados por un cuerpo cilíndrico

hueco por el que se puede desplazar un émbolo unido a un vástago; en los extremos va provisto de sendas tapas

con los orificios de entrada y salida del aire a presión. El émbolo divide el cuerpo en dos cámaras: la anterior y la

posterior, que es donde se

encuentra el vástago.

Dependiendo de por dónde entre el aire a la cámara, así se desplazará el émbolo en una dirección u otra. Según el

esquema que veras a continuación, si el aire entra por la


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izquierda, el émbolo se desplazará hacia la derecha, efectuando la carrera de avance. Si el aire entra por el orificio

de la derecha, se desplazará hacia el lado contrario, haciendo la

carrera de retroceso.

Aunque en el mercado existe gran variedad de émbolos, los más importantes son los denominados de simple efecto

y de doble efecto. Vamos a ver cómo son.

Cilindros de doble efecto

En el cilindro que hemos visto anteriormente avanza o retrocede en función de la forma de entrar el aire comprimido

en su cámara y puede hacer trabajo útil en las dos direcciones; ésta es la razón por la que se le llama cilindro de

doble efecto. La forma de representarlo simbólicamente es la siguiente:


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Cilindros de simple efecto

Cuando entra el aire comprimido hacia la cámara anterior, se efectúa la carrera de avance, pero la de retroceso se

produce como consecuencia de un muelle instalado en el interior del cuerpo del cilindro. Los cilindros de simple

efecto se representan como puedes ver en la figura siguiente:

La fuerza de un cilindro

Una de las cuestiones más importantes de los circuitos neumáticos es comprobar la fuerza que es capaz de

efectuar el vástago de un cilindro. Para ello debes tener en cuenta lo siguiente:

Como el área sobre la que actúa el aire comprimido es el embolo y su sección es normalmente circular, si llamamos

R al radio de este, podemos decir que la fuerza que ejerce el vástago del cilindro es:


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De esta expresión podemos deducir que obtendremos mayor fuerza cuanto mayor sea la presión y el radio del

émbolo. Esto que acabamos de ver es cierto cuando el aire comprimido entra hacia la cámara anterior, pero, en el

caso de los cilindros de doble efecto y cuando el aire penetra hacia la cámara posterior, no se cumple, ya que el

área sobre la que actúa el aire es menor al tener que deducir la dedicada al vástago. En la carrera de retroceso de

los cilindros de doble efecto, llamando “r” al radio del vástago, debemos aplicar la siguiente expresión:

Ejemplo:

Vamos a suponer que tenemos un compresor que suministra aire comprimido a una presión de 5 kg/cm2

y que

alimenta un cilindro de doble efecto en el que los diámetros son de 3 cm en el embolo y 1 cm en el vástago. La

fuerza que desarrolla en las dos carreras será:


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Los elementos de control

Son la parte más importante de los circuitos neumáticos. Se conocen con el nombre genérico de válvulas y se

pueden dividir en dos grandes grupos: Las válvulas de accionamiento y las válvulas de regulación.

Válvulas de accionamiento

Estas válvulas, son las que regulan el aire, que entra directamente en las cámaras y, dependiendo del tipo de

cilindro a gobernar, así se emplean unas u otras. Aunque existen gran variedad de ellas, únicamente estudiaremos

las más importantes y dejaremos para años posteriores su profundización.

Los parámetros fundamentales para definir las válvulas de accionamiento son:

A) El número de orificios llamados vías, por donde puede entrar o salir el aire. B) El numero de posiciones que

puede adoptar. C) El tipo de mando que la acciona.

Si decimos “Válvula 3/2, manual por palanca” significa que la válvula, dispone de tres vías, puede tomar dos

posiciones y esta accionada manualmente por medio de una palanca. La representación esquemática de las

válvulas entraña cierta dificultad, por lo que iremos haciéndolo poco a poco. La forma de mostrar las vías y las

posiciones las puedes ver en la siguiente ilustración.

Como puedes deducir en el análisis de esta figura, cada posición que tome la válvula se representa por un cuadro,

mientras que las vías lo hacen por medio de trazos. Observa también que únicamente se representan las vías en

una e las posiciones.


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En el interior de cada cuadro se señala la dirección, por medio de una flecha, que tiene el aire comprimido por

dentro de la válvula, o si la vía esta obturada. En la ilustración siguiente puedes ver un ejemplo de cómo se

representa una vía en la que el aire circula de abajo hacia arriba y de otra obturada.

En la siguiente figura se ha invertido la dirección y, ahora, la vía obturada es la que anteriormente era de entrada.

Los accionamientos

Los accionamientos se representan en los laterales derecho e izquierdo del cuerpo de la válvula y, aunque hay

muchos tipos, con los de la siguiente figura se pueden hacer multitud de circuitos.


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En la siguiente figura puedes ver el esquema completo de una válvula 3/2 accionada manualmente por botón y

retorno por muelle.

Por último en la siguiente ilustración puedes ver los símbolos que se emplean para representar la toma de presión

y el escape del aire comprimido.

En la siguiente figura puedes ver una válvula 3/2,

seccionada para que observes su funcionamiento:

Dependiendo de la posición en reposo en que se

encuentre la válvula, las de tres vías pueden ser “normalmente Abiertas” (NA) o “Normalmente Cerradas”

(NC). En las


90

primeras (NA), se debe interpretar que en la posición inicial, el aire comprimido está pasando hacia el cilindro,

mientras que en las (NC) está bloqueada la entrada.

Válvulas de regulación

Son las válvulas que se encargan de regular el flujo del aire comprimido que circula por todo el circuito. Las más

importantes son las válvulas reguladoras de presión y flujo.

Válvulas reguladoras

A) Válvulas limitadoras de presión: Se suelen situar en los depósitos de los compresores o en determinadas

partes del circuito con el fin de que nunca exceda de una presión determinada con anterioridad.

Si la válvula va asociada a un interruptor que corta la corriente del motor del compresor se denomina

presostato.

B) Válvulas de presión: Se encargan de regular la presión de salida del compresor o de alguna parte del circuito

a la de trabajo.

Válvulas de regulación de flujo

Se utilizan para controlar la cantidad de aire a presión que circula por la tubería que llega al cilindro y, por lo tanto,

también la velocidad de salida o de entrada de éste.

Pueden ser bidireccionales o unidireccionales. Las primeras regulan el flujo del aire en las dos direcciones y están

formadas por un tornillo que estrangula la sección del tubo. Su esquema y simbología las puedes ver en la siguiente

ilustración.


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Las válvulas de regulación de flujo unidireccionales únicamente regulan la circulación del aire en un sentido,

dejando libre el contrario. En el siguiente dibujo puedes ver un esquema de esta válvula y su símbolo.

Válvulas lógicas

Cumplen las mismas misiones que las puertas lógicas. Las más importantes son:

A) Válvula “O”. También llamada selectora o de doble efecto. Se utiliza cuando se debe accionar un cilindro

desde dos posiciones, de forma indistinta. En el siguiente esquema se puede ver su representación

simbólica y su funcionamiento interior: Al entrar el aire por “X”, el pistón flotante se desplaza hacia la

derecha y bloquea la entrada “Y” obligando a salir el aire por “A”.


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La secuencia de funcionamiento es la siguiente: Cuando se pulsa sobre el botón de la válvula 1.1, el cilindro

inicia la carrera activa y cuando deja de pulsarse, la válvula vuelve a la posición de reposo y el cilindro retrocede. El

cilindro hace la misma función cuando se pulsa sobre la válvula 1.2.

B) Válvula “Y”. También llamada de simultaneidad. Se utiliza cuando un cilindro es accionado entre dos puntos

diferentes al mismo tiempo. Se suele usar como sistema de seguridad para evitar que los operarios se atrapen

las manos por una mala manipulación. En la ilustración puedes ver su funcionamiento y simbología.


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Si el aire comprimido entra únicamente por la vía “X”, el pistón deslizante se desplaza a la derecha y obtura la

entrada. De la misma forma, si el aire entra por “Y”, el pistón se desplaza a la izquierda y también tapa la entrada.

La única forma de que el aire salga por la vía “A” es que exista presión a ambos lados del pistón y este se situé en

una posición intermedia.

El mismo efecto se puede lograr poniendo dos válvulas en serie como en la siguiente ilustración. Si lo analizas, el

efecto es el mismo.


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Los circuitos neumáticos

En el aula taller, los sistemas neumáticos nos pueden ofrecer una multitud de soluciones útiles en la construcción

de dispositivos. Veamos algunos ejemplos:

Circuito para accionar un cilindro de simple efecto.

Para comenzar el estudio de circuitos neumáticos, tomemos un ejemplo muy sencillo. En el dibujo puedes ver a una

alumna que ha construido un circuito neumático en una maqueta que simula una maquina de estampado.

El circuito está formado por un cilindro de simple efecto gobernado por una válvula 3/2. Cuando se pulsa el botón de

la válvula, esta deja pasar el aire comprimido desde “P” hacia el cilindro por la vía “A” y se inicia la carrera de

avance. En la ilustración puedes

En el momento que se deja de pulsar el botón de la válvula 3/2, el muelle recupera la posición inicial, provocando el

escape de aire desde la vía “A” hacia el exterior por “R”. En la siguiente ilustración puedes ver el esquema

simbólico del circuito en las dos Si montaste algún circuito neumático, con el kit educativo montado en el aula taller,

te abras dado cuenta que a pesar de ser un material específicamente dedicado a la enseñanza, la fuerza que ejerce

el cilindro es suficiente para poder causar una lección. La maqueta de la compactadora se ha perfeccionado

montando otra válvula 3/2 en serie, con accionamiento por rodillo, formando una puerta “Y“ con el fin de que,

cuando el cilindro efectué la carrera activa, sea preciso pulsar con una mano el botón de accionamiento, y con la

otra, cerrar la jaula de protección.


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Circuito para accionar un cilindro de doble efecto

Los circuitos estudiados hasta ahora, funcionan con válvulas 3/2 y gobiernan cilindros de simple efecto. Cara

construir circuitos con cilindros de doble efecto, es preciso emplear válvulas 5/2, esto es, de cinco vías y dos

posiciones. En la imagen que esta a continuación puedes ver el esquema de montaje.

El funcionamiento del circuito es el siguiente: Cuando el aire comprimido entra a la 5/2 por “P”, lo atraviesa y

sale por “B” hacia la cámara posterior, mientras que la anterior está vacía. Cuando se activa el botón, la válvula

cambia el sentido de alimentación y el aire ahora pasa desde “P” a “A”, dirigiéndolo hacia la cámara anterior; la

cámara posterior se vacía por “B” hacia “R”. En la siguiente ilustración puedes ver el movimiento dentro de 5/2 y la

circulación de aire.


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Mando de un cilindro se simple efecto por electroválvula 3/2

Una electroválvula es una válvula que se acciona por medio de un electroimán, de gorma que, cuando se activa un

interruptor, la corriente pasa por una bobina que atrae un núcleo y mueve el distribuidor. En las figuras siguientes se

muestran un esquema de la válvula y un cilindro.

Regulación de la velocidad de salida del vástago del cilindro

En ocasiones resulta necesario disminuir la velocidad de salida del vástago del cilindro si se quieren efectuar

determinadas operaciones. Para ello es suficiente con intercalar una válvula de regulación de flujo unidireccional en

el tubo de alimentación del cilindro.

En la siguiente figura puedes ver una aplicación en un cilindro de simple efecto.


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También se puede hacer lo mismo con los cilindros de doble efecto. En este caso se deberán colocar sendas

válvulas de regulación unidireccional de flujo en las dos tuberías de alimentación del cilindro. En el circuito de la

siguiente figura puedes observar cómo se regula la velocidad de salida en la carrera activa y en el retroceso.

Ejemplo de aplicación

Como aplicación de este circuito vamos a diseñar un mecanismo para recoger objetos del suelo, levantarlos y

volverlos a dejar cuando sea necesario. La secuencia seria la siguiente:

El circuito neumático se representa más a continuación. Cuando pulsamos la válvula, los cilindros comienzan la

carrera activa, pero en el de la derecha se ha puesto una válvula unidireccional de regulación de flujo, por lo que se

desplazará a menor velocidad. El cilindro de la izquierda llegara primero al final, situándose frente a la bola y la

introduce en el soporte.

La carrera de retroceso la efectúan los dos cilindros a la vez al no estar regulados.

Pilotaje neumático de un cilindro de doble efecto

La presión de trabajo de los circuitos neumáticos empleados en la industria puede llegar a ser muy elevada y, si

algún tubo no está bien insertado en la vía, puede desencajarse y empezar a dar latigazos, produciendo lecciones

a las personas cercanas a la instalación. Para evitar este riesgo, es frecuente recurrir a dos circuitos de aire

diferente, uno de alta presión para el funcionamiento de los cilindros y otro, de menor presión, para el control de las

válvulas de trabajo.


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El siguiente circuito que vamos a analizar está formado por un cilindro de doble efecto, gobernado por una válvula

5/2 neumática, que es alimentado por una tubería de alta presión, que a su vez, esta piloteada por una válvula 3/2

“NC” de botón. Su esquema seria:


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Las válvulas de accionamiento neumático disponen en sus cabeceras de un émbolo por donde se introduce el aire

a presión y hace desplazarse el elemento móvil de la válvula. En la página siguiente puedes ver un esquema sobre

cómo son las válvulas 3/2 y 5/2 pilotadas neumáticamente.

Este circuito se ha construido con una válvula 5/2 de pilotaje neumático y retorno por muelle, pero, si se desea

hacerla con dos pilotajes neumáticos, se procederá como en la siguiente ilustración.

Circuitos con válvulas 3/2

Para algunas aplicaciones, es necesario emplear una válvula que funcione a presiones muy bajas para enviar una

señal. La válvula accionada por diafragma está diseñada para hacerlo.

Como recordaras Por tanto, si la presión que acciona la válvula es muy baja, entonces, para suministrar la fuerza

suficiente que accione el elemento móvil, el área sobre la que actúa la señal de aire tiene que ser grande, mayor

que la de una válvula de pilotaje neumático normal.


101

La válvula de diafragma dispone, en vez de émbolo, de un diafragma de caucho de gran tamaño para multiplicar la

fuerza que recibe de una pequeña presión. En el siguiente dibujo puedes ver un esquema de la sección de la

válvula.

Ejemplo de aplicación de la válvula accionada por diafragma

En los dibujos puedes ver una aplicación de la válvula accionada por diafragma. Es un sistema empleado en

algunos garajes para indicar al encargado que un vehículo a entrado en el lugar.

Desde la unidad de mantenimiento se emite un flujo de aire que se deriva en dos direcciones: Por un lado, a la válvula 3/2 de

diafragma y, por otro pasando por una válvula de regulación de flujo unidireccional, al pilotaje del diafragma, mientras que por

un tubo una pequeña porción sale a la atmosfera. En estas condiciones la presión de aire que llega al diafragma es muy

pequeña y la válvula esta en reposo.

Cuando un coche pisa sobre el tubo cuyo aire sale a la atmosfera, interrumpe su paso y eleva la presión de la tubería,

lográndose una cantidad suficiente como para que el diafragma se expansione y active la válvula 3/2. El cilindro comienza la

carrera de avance y choca con la campana, avisando a los operarios la presencia del vehículo.


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Circuitos con final de carrera

En ocasiones puede interesarnos que el vástago de un cilindro efectué una carrera de retorno de forma automática.

En las siguientes imágenes puedes ver el esquema del circuito.

El cilindro en reposo se correspondería con la siguiente imagen:

Cuando pulsamos el botón de la válvula 3/2, se activa la 5/2 del pilotaje neumático y el cilindro comienza su carrera

activa, como se aprecia a continuación:

En el momento en que el vástago del cilindro choca contra el rodillo de la válvula “final de carrera” esta se activa y

envía una señal a la 5/2, cambiando y provocando la carrera de retroceso del vástago, como puedes observar a

continuación: El circuito queda preparado para una nueva acción.

Ejemplo de proyecto


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Vamos a suponer que tenemos un sistema formado por dos cintas transportadoras que forman un ángulo de 90°

entre ellas y, por la prime ra llegan cajas que hay que reenviar hacia la segunda cinta.


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El circuito está formado:

• Cilindro de doble efecto.

• Válvula 5/2 neumática, que gobierna al cilindro.

• Dos válvulas 3/2, rodillo – muelle (Final de carrera), culas salidas se conectan al pilotaje de la 5/2.

• Una válvula 3/2 de palanca para poner en marcha el circuito.

El circuito en reposo se encuentra en la figura “a”. Cuando se activa la palanca de la 3/2, el vástago del cilindro

comienza una figura de retroceso (Figura “b”), hasta chocar con el final de carrera de la izquierda. En estos

momentos, envía una señal a la 5/2, cambia el elemento móvil y se inicia la carrera de avance (Figura “c”). El

vástago avanza hasta chocar con el final de carrera de la derecha, activándolo y enviando este una nueva señal a la

5/2, que vuelve a cambiar (Figura “d”). Este siclo se repetirá mientras este activada la palanca de la 3/2.

Circuitos con temporizadores

En muchas ocasiones es preciso retrasar un efecto después de

haber activado una válvula y, para solucionarlo se usan los

sistemas de temporización. Constan de un pequeño depósito

donde van acumulando aire comprimido y al llegar a una determinada presión, activan una válvula.

Profesor: Néstor Horacio Castiñeira [email protected]


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La temporización que se logra con este dispositivo no suele exceder de 20 segundos, aunque en muchas ocasiones

este tiempo es más que suficiente. Si fuese preciso obtener más tiempo se deberían diseñar sistemas eléctricos.

El esquema del sistema temporizador es el que puedes ver en la ilustración.

Cuando entra presión por la válvula de regulación de flujo, esta lo envía hasta el depósito, que la va acumulando

hasta que, al llegar a un determinado valor, se abre y activa la válvula 3/2.

En la siguiente ilustración puedes ver una secuencia de su funcionamiento, montado en un circuito que retarda

la carrera de retroceso del vástago del cilindro cuando este choca con el final de carrera.

En “a” el circuito está parado y cuando se pulsa la válvula 3/2, el vástago

inicia la carrera activa, hasta que choca con el final de carrera “b”. En ese

instante, el final de carrera cambia de posición y comienza a enviar una

señal a la válvula 5/2, pero

en su recorrido se a

colocado una válvula de

regulación de flujo, por lo que la cantidad de aire comprimido que envía es

pequeña y se comienza a llenar el depósito. Transcurrido cierto tiempo el

depósito adquiere la presión adecuada y envía la señal a la 5/2 para que se

inicie el ciclo.


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Ejemplo de proyecto de circuito temporizado

En la siguiente ilustración se puede ver a un operario que está trabajando en una maquina neumática para fabricar

protectores de manteles (Posa pavas) los cuales cumplirán la función de proteger los manteles de elementos cuya

temperatura los podrían dañar (Pavas, ollas, fuentes, teteras, etc.). Los mismos están formados por una base de

madera y sobre ella, tienen adherido un acabado plástico.

La primera operación será poner la madera debajo del pistón, untar la cola de unión y después poner el acabado

plástico. Ahora activa la válvula 3/2 y el cilindro inicia la carrera activa hasta chocar contra la base, donde se

encuentra el final de carrera. El sistema temporizador retarda el tiempo suficiente para que la cola de contacto

empiece a adherir los materiales.

Campos de aplicación de la neumática y la

hidráulica.

En la actualidad las aplicaciones de la oleo hidráulica y

neumática son muy variadas, esta amplitud en los usos

se debe principalmente al diseño y fabricación de

elementos de mayor precisión y con materiales de mejor

calidad, acompañado además de estudios mas

acabados de las materias y principios que rigen la

hidráulica y neumática. Todo lo anterior se ha visto

reflejado en equipos que permiten trabajos cada vez con

mayor precisión y con mayores niveles de energía, lo que sin duda ha permitido un creciente desarrollo de la

industria en general.

Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos, móviles e industriales:

Aplicaciones Móviles

El empleo de la energía proporcionada por el aire y aceite a presión, puede aplicarse para transportar, excavar,

levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como:

• Tractores • Grúas • Retroexcavadoras • Camiones recolectores de basura • Cargadores frontales • Frenos y suspensiones de camiones • Vehículos para la construcción y manutención de carreteras • Etc.


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Aplicaciones Industriales

En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar

y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad

la energía proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros:

• Maquinaria para la industria plástica

• Máquinas herramientas

• Maquinaria para la elaboración de alimentos

• Equipamiento para robótica y manipulación automatizada

• Equipo para montaje industrial

• Maquinaria para la minería

• Maquinaria para la industria siderúrgica

• Etc.


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Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehículos automotores, como automóviles, aplicaciones

aeroespaciales y aplicaciones navales, por otro lado se pueden tener aplicaciones en el campo de la medicina y en

general en todas aquellas áreas en que se requiere movimientos muy controlados y de alta precisión, así se tiene:

Aplicación automotriz: Suspensión, frenos, dirección, refrigeración, etc.

Aplicación Aeronáutica: Timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores, equipos de mantenimiento

aeronáutico, etc.


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Aplicación Naval: Timón, mecanismos de transmisión, sistemas de mandos, sistemas especializados de

embarcaciones o buques militares.

Medicina: Instrumental quirúrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas e instrumental odontológico,

etc.

La hidráulica y neumática tienen aplicaciones tan variadas, que pueden ser empleadas incluso en controles

escénicos (teatro), cinematografía, parques de entretenciones, represas, puentes levadizos, plataformas de

perforación submarina, ascensores, mesas de levante de automóviles, etc.

Ventajas y desventajas de la hidráulica y neumática

Los sistemas de transmisión de energía oleo hidráulicos y neumáticos son una garantía de seguridad, calidad y

fiabilidad a la vez que reducen costos.

La Seguridad es de vital importancia en la navegación aérea y espacial, en la producción y funcionamiento de

vehículos, en la minería y en la fabricación de productos frágiles. Por


110

ejemplo, los sistemas oleo hidráulicos y neumáticos se utilizan para asistir la dirección y el frenado de coches,

camiones y autobuses. Los sistemas de control oleo hidráulico y el tren de aterrizaje son los responsables de la

seguridad en el despegue, aterrizaje y vuelo de aviones y naves espaciales. Los rápidos avances realizados por la

minería y construcción de túneles son el resultado de la aplicación de modernos sistemas oleo hidráulicos y

neumáticos.

La Fiabilidad y la Precisión son necesarias en una amplia gama de aplicaciones industriales en las que los usuarios

exigen cada vez más una mayor calidad. Los sistemas oleo hidráulicos y neumáticos utilizados en la manipulación,

sistemas de fijación y robots de soldadura aseguran un rendimiento y una productividad elevados, por ejemplo, en

la fabricación de automóviles.

En relación con la industria del plástico, la combinación de la oleo hidráulica, la neumática y la electrónica hacen

posible que la producción esté completamente automatizada, ofreciendo un nivel de calidad constante con un

elevado grado de precisión.

Los sistemas neumáticos juegan un papel clave en aquellos procesos en los que la higiene y la precisión son de

suma importancia, como es el caso de las instalaciones de la industria farmacéutica y alimenticia, entre otras.

La Reducción en el costo es un factor vital a la hora de asegurar la competitividad de un país industrial.

La tecnología moderna debe ser rentable y la respuesta se encuentra en los sistemas oleo hidráulicos y

neumáticos. Entre otros ejemplos, cabe citar el uso generalizado de estos sistemas en la industria de carretillas

elevadoras controladas hidráulicamente, las máquinas herramientas de alta tecnología, así como los equipos de

fabricación para procesos de producción automatizada, las modernas excavadoras, las máquinas de construcción y

obras públicas y la maquinaria agrícola.

Con respecto a la manipulación de materiales y para citar unos ejemplos, los sistemas oleo hidráulicos permiten

que una sola persona pueda trasladar, fácil y rápidamente, grandes cantidades de arena o de carbón.

Ventajas de la Neumática

El aire es de fácil captación y abunda en la tierra

El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen riesgos de chispas.


111

Los actuadores pueden trabajar a velocidades razonablemente altas y fácilmente regulables

El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por efecto de golpes de ariete. Las sobrecargas no

constituyen situaciones peligrosas o que dañen los equipos en forma permanente.

Los cambios de temperatura no afectan en forma significativa. Energía limpia Cambios instantáneos de sentido

Desventajas de la neumática

En circuitos muy extensos se producen pérdidas de cargas considerables Requiere de instalaciones especiales

para recuperar el aire previamente empleado Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar

grandes fuerzas Altos niveles de ruido generado por la descarga del aire hacia la atmósfera

Ventajas de la Oleo hidráulica

Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o mementos de giro El aceite empleado en el sistema es fácilmente

recuperable Velocidad de actuación fácilmente controlable Instalaciones compactas Protección simple contra

sobrecargas Cambios rápidos de sentido

Desventajas de la Oleo hidráulica

El fluido es más caro. Perdidas de carga. Personal especializado para la manutención. Fluido muy sensible a la

contaminación.

Motores neumáticos


112

Ejemplos de actividades en sistemas Neumáticos: A) Mando de un cilindro de simple efecto

Cuando el cilindro (1.0) no tiene alimentación de aire se

mantiene cerrado por la acción del resorte.

Accionando la válvula 3/2 (1.1), se extiende el

cilindro de simple efecto (1.0).


113

Al desenclavar la válvula 3/2 (1.1) el aire comprimido en el cilindro (1.0) se conecta con la atmosfera a

través del silenciador, retrayéndose el cilindro por la

acción del resorte.

B) Regulación de la velocidad de un cilindro de simple efecto al avance.

Para la regulación de la velocidad de avance se intercala entre la válvula direccional y el cilindro una

válvula reguladora de caudal (1.02). La válvula tiene una “vía libre” aunque sólo en un sentido (en este caso

sólo puede pasar por esta “vía libre” el aire cuando sale del cilindro ya que existe una válvula de retención

en esa vía que sólo permite la circulación

en un sentido) Cuando el aire circula hacia

el cilindro se ve obligado a pasar por esta

regulación pudiéndose controlar así el

tiempo de llenado y por ende la velocidad

de avance del cilindro.


114

C) Regulación de la velocidad de un cilindro de simple efecto al retroceso.

Para la regulación de la velocidad de avance se intercala entre la válvula direccional y el cilindro una

válvula reguladora de caudal (1.02).

162


115

La válvula tiene una “vía libre” aunque sólo en un sentido (en este caso sólo puede pasar por esta “vía

libre” el aire cuando entra al cilindro ya que existe una válvula de retención en esa vía que sólo permite la

circulación en un sentido)

Cuando el aire sale del cilindro se ve obligado a pasar por esta regulación pudiéndose controlar así el

tiempo de vaciado y por ende la

velocidad de retroceso del cilindro.


116

D) Regulación de la velocidad de un cilindro de simple efecto al avance y al retroceso (por separado).

Para la regulación de las velocidades de avance y retroceso de un cilindro de simple efecto deben conectarse dos

válvulas reguladoras de caudal entre la válvula direccional y el cilindro (1.02 y 1.03). Las válvulas deben conectarse

en una en sentido opuesto a la siguiente.

Cuando el aire circula hacia el cilindro puede pasar a través de la “vía rápida” de la válvula 1.02 y por la

regulación de la válvula 1.03, controlándose así el tiempo de llenado y por ende la velocidad de avance del

cilindro.


117

Cuando el aire circula desde el cilindro puede pasar a través de la “vía rápida” de la válvula 1.03 y por la

regulación de la válvula 1.02, controlándose así el tiempo de vaciado y por ende la velocidad de retroceso

del cilindro.

E) Mando de un cilindro de simple efecto desde dos puntos con un

selector de circuito.

El selector de circuito o válvula “o”

(1.6) es una válvula con dos entradas

y una salida que permite controlar un

actuador desde dos mandos (válvulas

direccionales 1.2 o 1.3).


118

Al accionar la válvula direccional 1.2 en la válvula “o” 1.6 se conectan la entrada X con la salida A

obturándose la conexión Y, permitiéndose de esta manera la apertura del cilindro 1.0

Al desactivarse la válvula direccional 1.2 en la válvula “o” 1.6 permanecen conectadas la entrada X con la

salida A obturándose la conexión Y,

permitiéndose de esta manera el cierre

del cilindro 1.0


119

Al accionar la válvula direccional 1.3 en la válvula “o” 1.6 se conectan la entrada Y con la salida A

obturándose la conexión X, permitiéndose de esta manera la apertura del cilindro 1.0

Al desactivarse la válvula direccional 1.3 en la válvula “o” 1.6 permanecen conectadas la entrada Y con la

salida A obturándose la conexión Y,

permitiéndose de esta manera el

cierre del cilindro 1.0


120

F) Mando de un cilindro de doble efecto I

Cuando la válvula direccional 4/2 (1.1) está en reposo el aire circula pasando del conector P al B y de ahí al

cilindro (1.0) que se mantiene retraído ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión A R).

Cuando la válvula direccional 4/2 (1.1) se acciona el aire circula pasando del conector P al A y de ahí al

cilindro (1.0) que comienza a extenderse ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión B

R).


121

Mientras la válvula direccional 4/2 (1.1) se queda enclavada el aire circula pasando del conector P al A y de

ahí al cilindro (1.0) que queda abierto ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión B R).

Al desenclavar la válvula (1.1) el cilindro (1.0)

se cierra volviendo a la posición inicial


122

G) Mando de un cilindro de doble efecto II

Cuando la válvula direccional 5/2 (1.1) se acciona el aire circula pasando del conector P al B y de ahí al

cilindro (1.0) que comienza a extenderse ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión A

R).

Cuando la válvula direccional 5/2 (1.1) se acciona el aire circula pasando del conector P al A y de ahí al

cilindro (1.0) que comienza a extenderse ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión B

R). Al desenclavar la válvula (1.1) el cilindro

(1.0) se cierra volviendo a la posición inicial


123

H) Regulación de la velocidad de un cilindro de doble efecto I

Si se colocan válvulas reguladoras de caudal en los escapes de la válvula direccional 5/2 (1.1) cuando el

aire sale del cilindro por el escape R su caudal

se regula, regulando de esta manera la

velocidad de cierre del cilindro. Si se colocan

válvulas reguladoras de caudal en los escapes

de la válvula direccional 5/2 (1.1) cuando el

aire sale del cilindro por el escape S su caudal

se regula, regulando de esta manera la

velocidad de apertura del cilindro.


124

I) Regulación de la velocidad de un cilindro de doble efecto II

Para la regulación de velocidad de apertura y cierre del cilindro de doble efecto (1.0), se intercalan dos

válvulas reguladoras con “vía rápida) (1.02 y 1.03) entre la válvula direccional 4/2 (1.1) y el cilindro. Cuando

el aire ingresa al cilindro a través de

conector B de la válvula direccional 4/2

(1.1), pasa por la regulación de caudal

de la válvula 1.02, mientras que el aire

que sale del cilindro lo hace por la vía

rápida de la válvula 1.03, regulándose

así la velocidad de cierre del cilindro.

Cuando el aire ingresa al cilindro a

través de conector A de la válvula

direccional 4/2 (1.1), pasa por la

regulación de caudal de la válvula 1.03,

mientras que el aire que sale del cilindro

lo hace por la vía rápida de la válvula

1.02, regulándose así la velocidad de

apertura del cilindro.


125

J) Mando de un cilindro de doble efecto mediante dos finales de carrera (retroceso y avance del cilindro de

forma automática).

Para comandar el cilindro de doble efecto

1.0 en forma automática, se utiliza en este

caso una válvula direccional 4/2 con pilotaje

neumático (1.1). Este pilotaje se comanda

desde los fines de carrera 1.2 y 1.3 (válvulas

3/2). La válvula 3/2 (0.2) es la que comanda

la alimentación de aire a la válvula 1.1


126

Al enclavar la válvula 0.2, el aire ingresa por el lado izquierdo del cilindro (1.0) empujando a este hacia la

derecha.

Cuando el cilindro que avanza hacia la derecha alcanza el fin de carrera 1.3, lo acciona activándose el

piloto Y y cambia la posición de la válvula 1.1,

en este momento el cilindro invierte el sentido

de su avance, haciéndolo ahora hacia la

izquierda hasta alcanzar el fin de carrera 1.2,

en este punto el ciclo se reinicia.


127

FUNDICIÓN


128

En la industria la fundición es muy importante para construir máquinas e infinidad de piezas en distintos

tamaños y formas, para ello se desarrollan conocimientos técnicos tan diversos como son el dibujo industrial, la mecánica de los cuerpos sólidos y fluidos. En este proyecto buscamos encontrar nuevos criterios para diseñar modelos, incluyendo software y programas para este, conocer algunos procesos de fundición utilizando moldes permanentes y moldes desechables, logrando con ello rapidez, eficiencia, calidad y economía en los modelos para fundición.

Un modelo para fundición es el elemento que sirve para la obtención de los moldes de arena. Estos se logran cuando la arena se comprime alrededor del modelo y ambos están dentro de una caja de moldeo. Cuando se termina de compactar la arena se extrae el modelo y después de cerrar el molde, se vacía el metal líquido para que llene las cavidades del mismo. Los modelos deben estar bien diseñados a fin de evitar dificultades de moldeo, o bien desecho por excentricidades, formación de grietas y otros defectos más. Los defectos anteriores pueden evitarse si se prevén las formas adecuadas de los modelos para facilitar el moldeo.

Este proyecto consiste en obtener una pieza metálica a través del vaciado de metal en un molde, el proyecto abarcará todos los aspectos fundamentales para la fundición en arena, desde la selección de la pieza hasta la fundición y desmolde de la misma. Desarrollaremos métodos de prueba, enfocándonos a la fundición en arena, y realizando un modelo de una pieza específica.

Se investigarán todos y cada uno de los aspectos que intervengan en este tipo de modelos, desde los más sencillos hasta los más complejos, para poder obtener una pieza con mejor calidad y tener un resultado favorable.

INTRODUCCIÓN A LA FUNDICIÓN.

La obtención de piezas metálicas a través del vaciado de metal fundido en un molde, se conoce como proceso de

fundición. En base al metal fundido, las fundiciones se clasifican como sigue:

Fundiciones de Hierro.

Hierro Gris: Hierro con alto contenido de carbón.

Hierro Blanco: Hierro con medio contenido de carbón. Hierro Dúctil: Hierro con grafito esferoidal.

Aleaciones de hierro gris: Hierro más elementos aleados.

Hierro Maleable: Hierro blanco recocido con grafito en forma nodular.

Fundición de Acero


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Acero al carbón.- Aleaciones de hierro con cantidades bajas de carbón. Aceros aleados.- Aceros con algunos

elementos de aleación especiales.

Fundición de metales no ferrosos.

Bronce y Latón.- Aleaciones con metal base el cobre más otros elementos de aleación.

Aluminio y aleaciones.- Aleaciones con metal base el aluminio más otros elementos de aleación.

Magnesio y aleaciones.- Aleaciones con metal base el magnesio más otros elementos de aleación.

Por el método de moldeo empleado, las fundiciones se clasifican en:

a) Fundición a la arena

Proceso de moldeo cuyo principal componente es arena sílica, que se utiliza para hacer el molde; el metal vaciado en el molde de arena una vez que solidifica, se obtiene las piezas fundidas.

b) Fundición en molde permanente Los moldes permanentes son de acero o fundidos en

hierro y son usadas para recibir el metal fundido.

a) Fundición a Presión

El metal fundido es vaciado bajo presión en un molde metálico.

b) Fundición por revestimiento

Proceso a veces conocido como “a la cera perdida” o fundición de precisión, en el cual, se utiliza un modelo desechable de cera, plástico o mercurio congelado, revestido de material refractario, cuando el metal se vacía sobre el modelo, se expulsa o volatiza.

c) Proceso de molde lleno

Técnica de moldeo donde se utiliza un modelo de polietileno que se moldea en arena y sin extraerlo se vacía el metal fundido y se va gasificando en cuanto hace contacto el metal.

d) Fundición centrifuga

El metal se vacía en un molde de arena o metálico el cual gira sobre su eje vertical u horizontal.


130

SECCIONES DE UNA PLANTA DE FUNDICIÓN.

Sección de moldeo.- Es la sección donde se realiza la fabricación de los moldes, los cuales pueden ser fabricados según la necesidad, como sigue:

Arena en Verde

Arena Seca

Moldes con “Pintura”

Moldes en “Cáscara” (shell)

A su vez el moldeo se puede realizar en piso, en banco o con máquina de moldeo. La fabricación de corazones o formas de arena insertadas para el moldeo de cavidades internas de la pieza también se realizan en la sección de moldeo. Los corazones pueden ser preparados con arena aglutinadas con aceite, arena aglutinada con silicato, o arena aglutinada con resinas termofraguantes.

Algunos corazones requieren ser cocidos y almacenados, para hacer usados en periodos de tiempo

relativamente cortos.

Sección de Fusión.- Para la fusión de metales se utilizan, diferentes tipos de hornos como son:

El horno de cubilote para hierros y aleaciones de hierro.

Hornos eléctricos para la producción de aceros.

Hornos de Crisol para la producción de metales no ferrosos.

Hornos de Aire o reverbédero para producir aceros.

Sección de Limpieza.- es donde se eliminan las alimentaciones y mazarotas de las piezas para después remover la arena de la superficie con diferentes métodos, ya sea en forma manual o por golpeteo o por chorro abrasivo.

Departamento de Control de Calidad.- es el responsable de verificar la composición química del metal, así como controlar que las propiedades físicas sean mantenidas dentro de límites estándar. Se comprueban también las dimensiones de la pieza fundida, así sus acabados.

Se inspecciona que las piezas se encuentren libres de defectos y en su caso realizar inspecciones por técnicas no destructivas, a fin de garantizar la calidad de la pieza.

¿Para qué se Moldea? El objetivo del Moldeo es la obtención, de una pieza, en base al grabado en la tierra de la pieza que se desea obtener. Por otra parte existen piezas mecánicas, por ejemplos de autos que no se fabrican más y en caso de que estas se rompan generalmente se vulva a obtener la pieza en base al moldeo. El proceso de moldeo es un procedimiento de fabricación de objetos metálicos basado en verter el metal fundido en la cavidad de un molde, para obtener tras la solidificación y enfriamiento una pieza que es reproducción


131

de la cavidad del molde. Puede utilizarse tanto para formas simples como complejas. Reduce o elimina los costos de otros procesos de fabricación, como el mecanizado, deformación plástica. Rentable para bajos volúmenes de producción Pueden utilizarse un gran número de aleaciones Reducido número de desperdicios generados en el proceso, que en cualquier caso se vuelven a fundir

TIPOS DE ARENA

ARENA. Es un material granular, resultante de la desintegración de las rocas; el término se refiere al tamaño

del grano y no a la composición mineral. El diámetro de los granos puede variar entre 0.05 a 2.0 mm (6a 270

mallas). La mayoría de las arenas de fundición se componen básicamente de cuarzo y sílice. Las arenas utilizadas en el moldeo en verde se pueden clasificar de la siguiente en:

Arenas naturales.

Es la obtenida directamente de depósitos naturales debido a la alteración de rocas feldespáticas caracterizadas por la materia arcillosa que envuelve a los granos de arena. Las arenas naturales normalmente contienen altos porcentajes de arcilla entre 5 a 20% que no es refractaria.

También se caracterizan por las grandes cantidades de finos que aumentan con su uso en la fundición, lo que provoca un aumento en la cantidad de agua para su preparación, disminuyendo la permeabilidad y punto de fusión de la arena.

Una arena natural puede contener cantidades variables de otras tantas impurezas. Las sustancias o

materiales que contienen principalmente son:

Carbonatos de calcio y/o magnesio. Oxido de fierro. Mica.

Sales de sodio y potasio.

Arenas sintéticas.

Las arenas sintéticas son aquellas que para propósitos de fundición se mezclan enriqueciéndolas con diferentes aditivos y/o aglutinantes especiales, con los que se les imparten mejores propiedades de plasticidad, moldeabilidad y resistencia a la temperatura, ya que por naturaleza se encuentran libres de arcilla y de materias orgánicas.

Una de las ventajas de estas arenas sintéticas con respecto a las arenas naturales es que son más económicas, presentan mayor uniformidad en el tamaño y distribución del grano, por lo cual pueden controlarse más eficientemente. También tienen una mayor permeabilidad en los moldes los moldes pueden apisonarse más fuertemente, reduciendo el problema de arrastre de arena, fracturas y otros defectos asociados con los aprietes flojos, así como el poder de obtener piezas dentro de márgenes más estrechos de exactitud en lo que respecta a dimensiones del modelo.

Las arenas sintéticas tienen más alta refractariedad, por lo cual se obtienen piezas más limpias y permite

elevar a altas temperaturas el metal para el vaciado de piezas con espesores pequeños. Las arenas

sintéticas son más durables y económicas, porque para reacondicionarse el sistema se requiere adiciones


132

bajas de aglutinantes, siendo posible un control más estrecho y disminuyendo así la posibilidad de rechazar

una pieza. Así mismo, para clasificar las arenas se consideran varios factores. Una primera clasificación

puede basarse en su contenido de arcilla y en el se distinguen cuatro grupos:

1. Arenas arcillosas o tierras grasas, cuyo contenido de arcillas es superior al 18%.

2. Arenas semigrasas, cuyo contenido de arcilla va del 8 a 18%. 3. Arenas magras, cuyo contenido de arcilla va del 5 al 8%.

4. Arenas silíceas o sintéticas, cuyo contenido de arcilla es inferior al 5%.

MOLDEO DE ARENA EN VERDE

Se denomina moldeo en verde cuando el estado de la arena en el molde contiene una húmeda relativa en toda su masa.

Las ventajas de este moldeo son:

- Es un procedimiento sencillo. - Se obtiene un enfriamiento rápido de la pieza.

- La impresión de la cavidad se obtiene con relativa precisión.

Los problemas comunes son:

- La poca resistencia del molde - No tiene resistencia en la erosión. - Existe un templado superficial en las piezas (perjudicial para el maquinado)

- Requiere de mano de obra calificada.

MOLDEO EN VERDE CON SECADO SUPERFICIAL

Es la operación del moldeo en verde pero además se realiza un secado en las caras de contacto a fuego directo.

Las ventajas de este moldeo son:

Vaciar piezas más pesadas, debido a un aumento en la resistencia del molde.

Se evita el templado superficial en buena medida. Se mejora el acabado superficial.

MOLDEO EN VERDE Y SECADO COMPLETO.

El secado completo de un molde en verde se logra haciendo pasar el molde en hornos de secado en tiempos preestablecidos.


133

Las ventajas son:

Se obtiene la mayor resistencia del molde. La calidad de gases a evacuar es mínima.

No hay templado superficial en las piezas y se facilita el maquinado. Se obtiene un buen acabado superficial.

Sus desventajas son.

Es un procedimiento lento. Se eleva el costo de fabricación.

Debido a su alta resistencia, impide la libre contracción del material.

En general resulta ser más económico utilizar el tipo de arena en verde ya que no requiere del uso de una estufa de secado que consumirá gas o energía eléctrica e implicará más horas de proceso, por lo cuál resulta propicio para la producción de grandes lotes de moldes; pero no todo tipo de pieza podrá ser producida bajo este sistema, principalmente para aquellas de gran peso, pues puede causar una serie de defectos que podrían originar el rechazo de la pieza. Cabe mencionar que no toda la arena que integra el molde requerirá de un cuidado o control estricto, por lo cuál se tiene otra clasificación según su clasificación en el moldeo:

Arenas de cara o de careo. Arenas de relleno.

Arenas para corazones.

AGLUTINANTES

Un aglutinante se define como un material que tiene la propiedad de unir los granos de arena para proporcionarles resistencia.

Las arenas sintéticas solas no podrían utilizarse para propósitos de moldeado, por lo que las arenas de fundición son en verdad mezcladas de tres o más ingredientes básicos que proporcionan las propiedades de resistencia y plasticidad que requiere para ser moldeables; además se le agregan otros materiales para impartirles propiedades adicionales de que carece la arena sola, necesarias para el buen comportamiento en su utilización.

Los aglutinantes utilizados en las mezclas para corazones, son similares en los utilizados en las mezclas para moldeo. A continuación se exponen los más importantes tipos de aglutinantes utilizados en la fundición.

Bentonita sódica.

Es un aglomerante inorgánico cuya finalidad es, fundamentalmente, ligar o unir la arena del sistema en verde, para elevar la resistencia a la compresión en verde, en seco y en caliente; para prevenir la erosión y el corte y para permitir la expansión de la arena sílica.

MODELOS PARA FUNDICIÓN


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Los modelos son herramientas principales de la que se valen los fundidores para hacer las piezas coladas. Aun cuando se desee hacer una sola pieza, será necesario contar con un modelo al cual en la generalidad de las veces será útil para fabricar una mayor cantidad de piezas. El contar con un modelo apropiado se convierte por lo anterior, en la primera etapa de la elaboración de piezas coladas.

Puede definirse un modelo como una réplica de la pieza que se desea obtener. Al diseñador hay que tener en cuenta la disminución de las dimensiones ocasionadas por la contracción de la pieza al enfriarse,

la rugosidad de las superficies por la calidad de la arena y los alojamientos para los corazones. Los pesos de los modelos pueden variar entre unos granos y 50 ó 60 ton. De ahí que los tamaños de los modelos son muy variados.

Figura No. 5

Figuro No. 6

MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MODELOS

El número de piezas a realizarse con un modelo determinará el criterio de selección del material del mismo, que puede ser madera, metal, poli estireno, plástico, resina epóxica, cera o bien mercurio congelado.

Sin duda que la vida útil del modelo y su precisión son factores que influyen también para la selección del material. Para moldear 10 veces o más, con un mismo modelo conviene hacerlo metálico (de aluminio o

aleaciones de aluminio) que resisten mas el desgaste. Puede fabricarse también de bronce o de hierro


135

gris ya que a veces el desgaste es excesivo cuando se tienen que calentar, como en el caso del modelo

en cáscara.

Maderas:

Se tienen dos tipos de maderas:

Duras: Maple, Encino y Ébano

Blandas: Pino blanco, cedro, caoba y abeto

La utilización de cada uno de estos tipos de maderas está en función de la cantidad de piezas que se fabricarán con el modelo. Las maderas duras tienen una magnífica resistencia a la abrasión, sin embargo como inconvenientes se tienen su fragilidad y la dificultad para ser trabajadas. Toda madera que se emplee para la fabricación de modelos, deberá estar perfectamente sazonada o estofada y almacenarse para impedir la reabsorción de agua.

Es extremadamente importante mantener la humedad en la madera, es un valor bajo y constante para

impedir el alabeo, el hinchamiento y las costosas reparaciones que tengan que hacerse a los modelos,

durante su uso y aún antes, en lo que toca a corrección dimensional. Los modelos sueltos son

generalmente de construcción de madera. Las placas modelo se construyen en ocasiones de modelos

de madera, montados en una placa metálica o en otras completamente de madera, aun cuando lo más

recomendable es hacerlas completamente de metal. Los modelos maestros si son hechos

generalmente de madera

Metales

Los metales más usuales en la fabricación de modelos son: Hierro colado, bronce, aluminio y magnesio; en ocasiones se utilizan también aleaciones plomo-bismuto. Considerándose el sistema de moldeo en verde, a máquina y dependiendo del tipo de aleación en el metal, se tienen las siguientes cantidades prácticas del número de moldes que pueden hacerse a partir de modelos de diferentes metales, sin que estos sufran deformaciones que excedan del 0.010 pulg.

Hierro colado 90,000 a 140,000 moldes Bronce 70,000 a 120,000 moldes

Aluminio 40,000 a 110,000 moldes Magnesio 50,000 a 70,000 moldes

Compuestos más de 110,000 moldes

Considerando las cifras antes mencionadas, se recomienda la utilización del hierro colado por su resistencia a la abrasión, a la deformación y alojamiento. Por lo que respecta al aluminio, existe una variedad grande de aleaciones de este metal que puedan utilizarse para fabricar modelos que son el duraluminio, alto silicio, etc.

Plásticos

Los más usuales en la fabricación de modelos son las resinas epóxicas y la resina poliéster reforzada con fibra de vidrio. Otros son los plásticos acrílicos, el polietileno, el estireno, el acetato. La resistencia a los agentes químicos, su moldeabilidad y propiedades a la abrasión hacen de la fibra de vidrio y de las resinas epóxicas un material muy adecuado para la fabricación de modelos. Algunos modelos hechos


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con esta resinas resisten hasta 40,000 moldeadas sin presentar alteraciones dimensiónales. Otros

Se tienen materiales como la cera, el yeso, el concreto refractario, el barro y el más moderno la espuma plástica. El uso de cada uno de estos materiales es bastante específicos y depende del tipo, tamaño y de la cantidad de Piezas por hacerse.

TIPOS DE MODELOS

Existen varios tipos de modelos los cuales se utilizan, dependiendo de los requerimientos en cuanto al tipo, tamaño y peso de la pieza a fabricar, el volumen de producción, la fundición y las facilidades de fabricación:

Modelos sueltos.

Modelos sueltos con sistema de colada incorporada.

Modelos placa modelo.

Modelos especiales

Modelo con caja de corazones.

MODELOS SUELTOS.

Pueden considerarse a este tipo de modelos con acoplamiento simple de las piezas a fabricarse en las cuales se han incorporado las tolerancias y las plantillas de los corazones. Cuando se utilizan este tipo de modelos la línea de partición del molde debe hacerse a mano. El sistema de coladas y alimentación también se hace a mano y finalmente la separación de modelo y molde se efectúa también manualmente teniendo necesidad de aflojar previamente el modelo para poder separarlo del molde, consecuentemente en ese momento se tiene una variación dimensional. Aún

cuando la utilización de este tipo de modelo es cosa común en nuestro medio, en la mayoría de los casos podría eliminarse su utilización, ya que la producción de moldes que se obtiene es baja y costosa. Ver figura 7.

Fig. 7

MODELOS SUELTOS CON SISTEMA DE COLADA INCORPORADO.

Son una mejora de los modelos simples, ya que siendo el sistema de colada parte del modelo, elimina la necesidad del trabajo a mano para hacer dicho sistema. Con este tipo de modelos se obtiene una más


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rápida elaboración de moldes para pequeñas cantidades de piezas. Ver figura 8.

Fig. 8

CONSIDERACIONES SOBRE LOS TIPOS DE MODELOS 1 Y 2.

En piezas coladas de forma sencilla tales como bloques tales como bloques rectangulares, cilíndricos para bujes, etc., es posible tener modelos con una

Superficie plana en la parte superior y por lo tanto con una línea recta de partición en la junta entre las partes superior e inferior del molde.

Las peculiaridad de diseño de algunas piezas hacen imposible tener una superficie de partición plana y así los modelos que se utilizan para hacer los moldes requieren la utilización de tarimas o camas especiales de madera, aluminio o de arena.

Cuando se requiere hacer una cantidad considerable de piezas con modelos de línea de partición irregular,

es ventajoso tener el modelo hecho en dos partes, partiendo en una superficie plana para facilitar el

moldeo.

La parte superior y la inferior se unen exactamente con pernos ya sea de madera o de metal. Un modelo del tipo mencionado, requiere más tiempo y más dinero para su fabricación, pero el costo adicional se justifica por el ahorro obtenido en el tiempo de elaboración de los modelos.

MODELOS PLACA MODELO

La producción de cantidades grandes de piezas pequeñas, requiere el uso de este tipo de modelos. En estos la parte superior y la parte inferior del modelo están montadas en los lados opuestos de una placa de metal o de madera que siguen la línea de partición. Las placas modelo también se hacen de una sola pieza, caso en el cual tanto la placa como los modelos se hacen colados en moldes de arena o de yeso, en este caso se llaman placas modelo integrales. El sistema de colada generalmente va


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incorporado en la misma placa. Placa modelo generalmente se utilizan en máquinas de moldeo para obtener máxima velocidad de fabricación aún cuando en ocasiones son susceptibles de ser utilizados en bancos de moldeo con pizonetas manuales.

El costo de fabricación de estas placas modelo de justifica por el aumento en la producción y la obtención de mayor exactitud dimensionalmente en las piezas coladas. Una importante limitación en la utilización de este sistema es el peso del molde que puede ser manejado por el moldeador, que oscila entre 40 a 50 kg, ver figura 9 y 10:

Fig. 9

Fig. 10


139

PLACAS SUPERIOR E INFERIOR

Consisten en modelos de la parte superior e inferior de la pieza montados en diferentes piezas. Así las mitades inferior y superior de los moldes pueden ser elaboradas al mismo tiempo por diferentes trabajadores y/o en diferentes máquinas. El moldeo de piezas coladas medianas o grandes con la utilización de máquinas de moldeo se facilita bastante con este tipo de equipo de modelos. La fabricación de placas modelo separadas superior e inferior es la más costosa, pero usualmente se justifica por el aumento

considerable de producción y la facilidad de fabricación de piezas grandes que no pueden manejarse con el equipo de placas modelo. Figura 11

Figura 11. Placa modelo de aluminio para altas producciones.

La fabricación de moldes mediante el uso de placas separadas requiere un alineamiento exacto de las dos mitades por medio de guías, bujes y pernos de localización para asegurarse de obtenerse piezas no variadas.

MODELOS ESPECIALES

Cuando los tipos de modelos mencionados anteriormente, no son aplicables existe la necesidad de recurrir a modelos especiales.

a). Para piezas muy grandes se utilizan los modelos esqueleto o linternas. Este tipo se usa para moldes

grandes hechos manualmente en su mayoría.

b). Otro tipo especial de modelos son las tarrajas las cuales se utilizan para fabricar moldes de piezas

simétricas.

c). Modelos maestros. Son modelos generalmente hechos de madera, los cuales son utilizados para hacer los modelos para alta producción. Se pueden colar varios modelos para producción hechos con el modelo maestro y montar esos modelos en las placas correspondientes después de haberlos acabado a sus dimensiones apropiadas. En la manufactura de un modelo maestro deben incorporarse ciertas tolerancias tales como la conocida doble contracción.

CAJAS DE NOYOS

Aún cuando en ocasiones no se les clasifique como modelos, las cajas de corazón son una parte esencial del equipo de modelos para elaborar una pieza que requiera corazones. Las cajas de corazones se construyen de madera y de metal (hierro gris). El plástico no tiene mucha aplicación, la caja más sencilla se muestra en la figura, hecha de una sola pieza y el corazón de elaboración sencilla. Figura. 11 y 12.


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Suelen hacerse cajas de corazones múltiples para alta producción y cajas complicadas con paredes móviles para corazones difíciles. Los corazones que no tienen ninguna superficie plana requieren equipo especial para su manufactura tal como los secadores que son placas usualmente metálicas que siguen la

conformación del corazón y lo soportan para poder sacarlo de la caja de corazones y posteriormente someterlo al proceso de endurecimiento por cocción o curado, y así evitar su deformación.

fig. 11 Figura 12. Caja modelo sencillo de madera de dos piezas FABRICACIÓN DE NOYOS

El corazón o macho es toda aquella porción del molde preparada por separado y que el objeto de crear un hueco al insertarse en el molde.

El corazón es una sección costosa del molde, ya que hay que utilizar siempre una nueva arena para controlar mejor sus propiedades, tales como: resistencia al choque con el metal al ser vertido en el molde, resistencia a la abrasión, permeabilidad colapsibilidad o desmoronado, resistencia a las altas temperaturas (refractariedad) y elasticidad (para permitir la libre contracción de metal solidificante). Los corazones van colocados en el molde sobre unas plantillas de apoyo, a fin de evitar movimientos del corazón durante el vaciado del metal líquido al interior del molde.

La fabricación de los corazones, que puede ser bajo varios procesos, es una operación importante y

decisiva para la obtención de una pieza con las propiedades y características deseadas, por lo que debe

controlarse muy de cerca su elaboración.

Para elaborar un corazón existen varias formas, entre las comunes, están los siguientes:

a). Utilizando cajas de noyos.

Estas cajas pueden ser de madera, metálica o de plástico, son secciones acoplables por medio de espigas de unión, en cuya parte hueca se apisona la arena, pudiéndose utilizar armaduras de refuerzos o varillas para aumentar la rigidez y resistencia del corazón. Para su extracción de este se quitan las mordazas de

sujeción de las secciones que componen la caja corazón y por medio de un mecanismo vibratorio a base de ligeras percusiones

sobre la caja se origina una holgura a fin de separar las dos secciones y desmoldar el corazón fabricado, colocando éste sobre una placa de secado.

Estas cajas pueden ser para elaborar un corazón o varios de acuerdo al número de impresiones con que

ésta cuenta, ver la figura 13:


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Figura 13 La figura muestra una caja modelo de madera

b). Utilizando máquinas de compresión neumática o máquinas sopladoras.

Este es un sistema rapidísimo y sirve para grandes producciones de corazones en serie; se emplea arena sílica aglomerada, la caja de corazón es generalmente metálica y cuenta con canales especiales para dar salida al aire. El relleno y la compresión de la arena se realizan en pocos segundos mediante la inyección de la arena por medio de aire comprimido en la caja de corazones, que es apretada automáticamente por medio de las mordazas accionada neumáticamente o mecánicamente, por el cabezal soplante y se inyecta la arena. c). Noyos al aceite (oil core).

Este proceso es el más común en las fundiciones pequeñas y medianas ya que además de ajustarse a todo tipo de metal por vaciar requiere poca inversión en equipo pero al mismo tiempo origina el uso de mucha mano de obra. Este proceso implica el uso de aceites (de linaza o de tipo vegetal) para la preparación de

la mezcla de arena que conformará del noyo.

Todo noyo fabricado bajo este proceso requerirá estufarse a una temperatura de 400 a 500ºC para que la mezcla de arena-aceite fragüe, de tal forma que adquiera las propiedades deseadas; tal operación puede llevarse a cabo en una estufa eléctrica o de gas. Este tipo de noyo no pueden ser almacenados más de una semana ya que requerirán ser secados nuevamente por el hecho de que absorben humedad del medio ambiente, por lo que se recomienda sean utilizados lo más rápido posible después de ser elaborados.

El Modelo: Generalmente es utilizando como matriz la copia de la pieza, elaborada en madera, yeso, bronce, etc. ¿Cuáles son las herramientas que necesito para trabajar? Palas: Son utilizadas para transportar la tierra de fundición a la zaranda grande, para zarandear la tierra que se va a utilizar. Pico: Se utiliza en tareas de desmonte de terreno, el cual posee dos campos diferentes los cuales cumplen diferentes funciones. Zaranda Grande: Es utilizada al inicio de la clase, para zarandear la tierra de fundición en un primer filtro, para posteriormente utilizarla para el moldeo de la pieza. Zaranda Chica: Se utiliza para zarandear la tierra, en un segundo filtro para comenzar a compactar la tierra utilizando el bate talón. Tablero: Se coloca en primer lugar, debajo de la caja, y es una madera de forma rectangular. Cajas: Caja de Moldeo: Es una estructura rectangular hecha de acero y sirve para moldear la pieza. A su vez consta de dos cuerpos, en la parte inferior se denomina “Bajera” cuenta con unas orejas que en el momento de moldear primero van para abajo, y a la parte superior “Sobrebajera” que se coloca arriba de la bajera por medios de “Pernos” que se incrustan dentro de las “orejas”.

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Pickaxe.jpg

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Bate Talón: Es una varilla de hierro en forma de “T”, y sirve para compactar la tierra en una primera fase. Taco de Colada: Es un cilindro de madera, que se coloca al principio de la segunda fase del moldeo

con el fin de construir un canal en donde va a

pasar la colada. Bate Plano: Al igual que el bate talón, sirve para compactar la tierra en la parte final, como retoque de la misma asegurando de que se compacte bien. Aguja de Aire: Está compuesto de una varilla de hierro fino, y un mango de madera la cual sirve para dar orificio alrededor de molde en la parte de la tierra para que de esta manera provocar orificios en donde puedan escapar los gases de la colada. Regla: Es un fleje de hierro de forma angular a 90º, que se utiliza para nivelar la sobrebajera antes de desarmar la caja. Técnicas Operativas del Moldeo: a) En primer lugar se zarandea la tierra con la zaranda grande. b) En segundo lugar se coloca el tablero, y encima de ella la bajera con las orejas hacia abajo. c) En tercer lugar, se coloca la pieza arriba del tablero y adentro de la bajera, y se le rocía con talco separador o arena. d) En tercer lugar, se rocía con tierra en dos centímetros zarandeada con la zaranda fina o chica. e) En cuarto lugar, se coloca tierra zarandeada con la zaranda grande y se compacta con el bate talón, la tierra se coloca de a tres centímetro. f) Una vez que la tierra llega al nivel de la caja se nivela con la regla. g) Se da vuelta la bajera y se coloca la sobrebajera, y en este paso se le agrega el Taco de colada, en un lugar en donde se va a canalizar más rápido la colada. h) Rociamos nuevamente con talco separador o arena, y volvemos a repetir el paso de colocación de tierra y compactación. i) Una vez terminada, procedemos a dar orificios con la aguja de aire, y posteriormente separamos la bajera de la sobrebajera y extraemos la pieza.


143

¿Qué Metal utilizamos en la Sección? Para el proceso de Fundición de metales, en primer lugar una vez obtenido el Molde, se procede a la colocación del metal fundido que para el trabajo práctico utilizamos el Aluminio, pero también para determinados trabajo utilizamos Bronce. Metales No Ferrosos: Aluminio: Es un metal no-ferroso de gran conductibilidad, es de color gris claro y tiene un punto de fusión de 650 ºC aproximadamente. En la tabla periódica de Química lo encontramos simbolizado con las letras AL, que en latín son las dos primeras letras de la palabra Aluminio. Bronce: El Bronce es una aleación de Cobre y Estaño, para obtener Bronce Blando para elaboración de piezas artística como estatuas, etc. Ahora si queremos obtener Bronce duro para la obtención de piezas mecánicas de repuestos debemos agregarle al Cobre y al Estaño, Aluminio en una proporción de acuerdo a la dureza que se desea obtener. Razón por la cual no se le encuentra simbolizado en la tabla periódica de química. Su punto de Fusión es aproximadamente de 850 ºC, es de color amarillo fuerte. Fusión de los Metales: El proceso de Fusión se realiza, utilizando el Horno de Fusión, que en el caso de la Escuela se utiliza horno a gas. Está compuesto por un ventilador industrial que emite aire, el cual es mezclado dentro del quemador que está ubicado dentro de la Tobera; y produce llama que con dicho calor se logra calentar el crisol que va dentro del horno en donde se encuentra los metales a fundir. Según la Física “Fusión es el paso del Estado Sólido a Liquido” después cuando colocamos la colada en la caja, se produce el otro paso de la Física la cual es “Solidificación, la cual es el paso del estado Liquido al Sólido”. Fundición y Colado de Materiales: Según la clase de piezas que debe proyectar y/o elaborar el técnico en la ejecución de sus proyectos utiliza: Metales laminados o perfilados Metales forjados Elementos metálicos unidos entre sí por medio de ensambles o soldadura Piezas metálicas obtenidas por fundición o colado. Estas últimas constituyen en la mayoría de los casos la parte preponderante de las máquinas.


144

UN BUEN MODELO DE FUNDICIÓN DEBE CUMPLIR CON LOS

SIGUIENTES REQUISITOS

ÁNGULOS DE EXTRACCIÓN.

Al tener preparado el molde es necesario abrirlo en 2 o más partes para poder extraer el modelo, para lo cual es necesario que este tenga en todas sus caras normales a la línea de partición, una inclinación que permita su extracción, sin que el modelo arrastre arena consigo.

Para determinar el ángulo de extracción β de los modelos, se recomiendan los valores que se dan en la tabla. Ver figuras No. 15 y No. 16.


145

ALTURA DEL MODELO

ÁNGULOS DE SALIDA Y PENDIENTES

De 1 a 10 mm 3°

De 11 a 20 mm 2°

De 21 a 35 mm 1°

De 36 a 65 mm 0° 45’

De 66 a 150 mm 0° 30’

De 151 a 250 mm 1.5 mm

De 251 a 400 mm 2.5 mm

De 401 a 600 mm 3.5 mm

De 601 a 800 mm 4.5 mm

De 801 a 1000 mm 5.5 mm

Tabla No. 2 Ángulos de salida y pendientes

CONTRACCIÓN METÁLICA.

Al solidificar los metales o aleaciones se contraen y disminuyen su volumen, este fenómeno origina una reducción en las medidas de la pieza, por lo cual los modelos al ser proyectados, deben contener en sus dimensiones el por ciento de contracción del metal o aleación. Ver figura No. 16

Figura No. 16

SOBRE ESPESORES DE MAQUINADO.

Al proyectar las dimensiones para un modelo también se debe tomar en cuenta aquellas superficies que se maquinan, a fin de dar un sobre espesor de material para el maquinado. Existen diferentes criterios y normas al respecto.


146

FORMAS QUE FACILITEN EL MOLDEO.

Al diseñar las formas de los modelos se deben prever que el modelo se facilite. Esto en ocasiones implica que la forma del modelo no sea semejante a la pieza que se desea obtener. Ver figura No. 17

Figura No. 17


147

DIMENSIONES DE LAS PLANTILLA.

Las plantillas son necesarias cuando la pieza es hueca y sirven para formar la cavidad en el molde que servirá de apoyo al corazón. Como una orientación, en piezas cuya sección del corazón es cilíndrica y se apoya en los extremos, las dimensiones de las plantillas son: figuras 18. 19, 20.

Figura No. 18

Figura No. 19

Existen otros casos en que el corazón se apoya solamente en un extremo, y el dimensionamiento de la plantilla depende de un cálculo matemático para obtener en este caso el centro de gravedad de la base de apoyo del corazón.

Figura No. 20


148

COLORES UTILIZADOS.

Por sus formas algunos modelos resultan complicados de identificar claramente, por lo cual se pintan sus partes de colores, cada color corresponde a una parte o superficie especifica según la norma que se este utilizando. Ver tabla No. 7.

Superficie o parte de la

superficie

Acero

moldeado

Fundición

gris

Fundición

maleable

Fundición de metales pesados

Fundición de metales

ligeros

Color de fondo para superficie en el modelo y en

la caja de machos que quedan sin maquinar en la

pieza fundida

azul

rojo

gris

amarillo

Verde

Las superficies a maquinar

en la pieza fundida

Listas

amarillas

Listas

amarillas

Listas

amarillas

Listas

amarillas

Listas

amarillas

Asientos de partes sueltas del modelo (pieza a encajar) en el modelo o en la caja de

machos, así como para tormillos de piezas sueltas

Ribeteado en negro

Sitios para enfriadores y marcas para colocación de

clavos

rojo

azul

rojo

azul

Azul

Asientos de machos o

plantillas negro

Medias cañas Si en caso especial no se aplican medias cañas, se marcan con

rayado en negro, indicando el radio.

Mazarotas perdidas o bebederos, sobre espesores de maquinado por motivos

técnicos de fundición

Listas negras y rotulado correspondiente

Nervios o salientes del

modelo

En el color del fondo del modelo o sin pintar, pero con listas

negras

Negro o con marcas negras

Calibres y tolerancias Barniz incoloro

Zonas para rasqueteado azul rojo gris Amarillo verde

Tabla No. 7. Corresponde a la norma alemana DIN 1511

SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN.

Son muchos los factores que se deben controlar para obtener una buena pieza de fundición, uno de estos factores es debido al recorrido que efectúa el metal en el molde y su solidificación. Para diseñar un sistema de alimentación correcto, se requiere conocer los principios de flujo de fluidos y características de solidificación del metal vaciado.

El metal líquido se introduce a la cavidad del molde a través de un “sistema de alimentación”

compuesto de cuatro partes principales: el basín, un bebedero, un canal y los ataques. El metal se

vacía primeramente en el basín y pasa el bebedero vertical, después luye a través del canal

(previamente tallado en la arena del molde) y por ultimo pasa por los ataques, para llegar a la

cavidad del molde. Fig. 22.


149

Figura No. 22

Los metales en estado líquido absorben gases. El líquido erosiona el material del molde durante el flujo del metal, y además sufre el proceso de solidificación y su contracción en volumen, razones por la cuales los sistemas de alimentación deben diseñarse con el siguiente criterio:

a) El metal debe fluir a través del sistema de alimentación con el mínimo de turbulencia para evitar la oxidación del metal, el atropamiento de aire, la aspiración de gases en el molde, el eliminar las inclusiones de sustancias o erogaciones en el molde, inclusive evitar también la formación de escoria.

b) El metal debe entrar a la cavidad del molde de una manera tal que los gradientes de temperatura sea tanto en el fondo como en la superficie del molde de tal forma que la solidificación sea progresiva y en dirección de la mazarota o cargador.

La primera condición al diseñar un sistema de alimentación es la de reducir los efectos en las

piezas causadas por inclusiones de escoria, erosiones y gases atrapados. La segunda condición es

la de evitar los defectos causados por la contracción y una alimentación inadecuada. La tercera

condición es producir piezas a un costo competitivo con otros procesos de manufactura.

COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ALIMENTACIÓN.

Basín: Los sistemas de alimentación inician con un basín o recipiente, destinado a recibir el metal

líquido de la cuchara de vaciado y deben a su vez mantener el resto del sistema lleno de metal

líquido, también deberá ayudar a retener la escoria e inclusiones antes de que fluya a través del

sistema. La figura 2 muestra el corte de un diseño de basín que permite tal función.


150

(Figura 23.)

Figura No. 23

Bebedero: El diseño correcto de un bebedero es extremadamente importante para el futuro de una buena pieza de fundición. Debe ser cónico en vez de recto, con la menor área en el fondo a fin de minimizar el efecto de vértice y evitar el atropamiento de burbujas de aire durante vaciado del metal. El área transversal de bebedero puede ser circular, fig. 3 (a), aunque también en resultados recientes de investigación recomienda el área transversal rectangular. Fig. 24.

Pozo (Base del fondo del bebedero): No debe tener aristas ni esquinas, se recomienda la forma circular y el fondo plano para reducir la tendencia a la turbulencia y la aspiración de aire. La fig. 24 muestra un pozo con estas características.

Figura No. 24


151

Canal: Son de sección rectangular y se deben diseñar de forma tal que permita distribuir el metal en forma uniforme a la pieza. Fig. 25 y 26

Figura No. 25

Ataques: Se conocen también como entradas y son la ultima parte del sistema de alimentación y a su vez es la parte del sistema que tiene contacto con la cavidad del molde. Por regla general los ataques son de sección rectangular y pueden estar arriba del plano de participación o por debajo. Los ataques o entradas deben estar distribuidos en forma conveniente a la pieza. En la fig. 26 se ilustra la posición de los ataques respecto al plano de participación.

Figura No. 26

La cantidad del metal que fluye por los ataques o entradas hacia la cavidad de la pieza varía en función de la distancia entre ellos, fig. 8 (a), de su orientación fig. 27 (b), así como de el área transversal del canal y de los ataques. Figuras. 27


152

Figura No. 27

DEFECTOS EN PIEZAS FUNDIDAS

Los defectos en piezas fundidas son indeseables y en muchas ocasiones difíciles de detectar, inclusive existen defectos internos que sólo a través de métodos de inspección especiales se pueden identificar.

El origen del defecto puede ser debido a una causa o a varias de ellas y es motivo de un análisis cuidadoso llegar a determinarla.

Sin duda que la experiencia del fundidor es necesaria para determinar el origen del defecto y así poner en práctica acciones correctivas a fin de reducir o anular los defectos en la producción de piezas fundidas.

CAUSAS QUE ORIGINEN DEFECTOS EN PIEZAS FUNDIDAS.

Las causas que originan los defectos pueden clasificarse principalmente en cuatro, a saber:

Causas debidas al equipo utilizado durante el proceso.


153

Causas debidas al cambio de estado líquido del metal al estado sólido.

Causas debidas al diseño o concepción de la pieza.

Causas debidas a las operaciones realizadas durante el proceso.

Defectos con origen en el equipo utilizado.

Son el resultado de errores en la fabricación de los modelos y cajas de corazón que se usan para la ejecución de los modelos de arena y se deben principalmente a errores en el cálculo de las tolerancias de contracción del metal, causando errores de dimensión cuando la pieza solidifica.

La inspección de las dimensiones de un modelo o caja de corazón nueva son en ocasiones difíciles de realizar, pero necesarias a fin de evitar este tipo de defectos.

También es común que se realicen moldes de arena con cajas de moldeo con pernos de

localización o agujeros para pernos desgastados, lo cual permite un “deslizamiento” en las caras en

contacto común de la tapa superior e inferior de en desfasamiento entre la mitad superior y la mitad

inferior de la pieza, produciéndose el defecto.

Defectos con origen en el cambio de estado líquido al sólido del metal.

Las aleaciones metálicas durante el periodo de solidificación sufren una o varias contracciones metálicas (disminuciones de volumen), las cuales deben preverse por el fundidor y por el modelista ya que pueden ser el origen de diversos defectos en la pieza fundida.

El fundidor deberá estudiar el enfriamiento que irá sufriendo la pieza hasta alcanzar la temperatura ambiente para prever un buen diseño del sistema de alimentación, realizar un cálculo adecuado para su mazarotas empleadas, decidir si es necesario el empleo de enfriadores, así como el empleo de materiales exotérmicos. También decidirá entre otras cosas algunas recomendaciones prácticas en cuanto al moldeo de la pieza.

El modelista por su parte como se menciona en 3.1 deberá fabricar su modelo tomando en cuenta principalmente la contracción sólida propia de los metales, aplicando el cálculo correcto a cada dimensión de la tolerancia de contracción, a fin de evitar los defectos de dimensión.

Al modelo también deberá aplicarse los sobré espesores| de maquinado recomendado y ángulos de salida adecuados.

Defectos con origen en las operaciones realizadas durante del proceso.

Son diversas las operaciones que se realizan durante el proceso de fundición y un control deficiente en ellas dará por resultado mala calidad en las piezas de fundición.


154

Las operaciones a continuación mencionadas son sólo algunas de las que se realizan en el proceso de fundición.

FUSIÓN Temperatura de fusión, orden de adición de los elementos aleados, empleo de fundentes, desgasificantes, afinadores de grano.

VACIADO Temperatura de vaciado, velocidad de vaciado, eliminación de nata y escoria.

MOLDEO Apisonado, empleo de pinturas, empleo de arena de careo, salidas de gases, manejo y transportación del molde, asentamiento de corazones.

DESMOLDEO Velocidad de desmolde, método de desmolde.

LIMPIEZA DE PIEZA Sistema de limpieza, manejo de la pieza, rebabeo de la pieza.

PREPARACIÓN Y MANTENIMIENTO DE ARENA Orden de adición, tiempo

de mezclado, manejo y conservación.

Defectos con origen en el mal diseño o concepción de la pieza.

Para diseñar o proyectar una pieza de fundición, es necesario que estas tengan formas y espesores adecuados.

DEFECTOS COMUNES

Porosidad.- Es causada por los gases que

durante el vaciado del metal en el molde, no tienen

una salida fácil al exterior. Si la porosidad está

distribuida de manera uniforme en la pieza, es

señal de que el gas estaba ya disuelto con el metal

antes del vaciado. Ver figura 44

Figura No. 44

Rechupe.- Es un hueco dejado en la pieza como resultado de la contracción líquida y de solidificación propia de

los metales.

Ver figura 45

Figura No. 45

Sopladura.- Agujero en la pieza fundida causada por el gas atrapado durante la solidificación.


155

Estos huecos alcanzan hasta la superficie. La sopladura puede ser causada también por arena demasiado húmeda. Ver figura No. 46

Figura No. 46

Grietas.- las grietas en caliente o roturas en caliente se producen cuando hay una rigidez en el molde que origina un esfuerzo de tracción en la pieza (fig.4). Otro caso es cuando un corazón es demasiado duro para desintegrarse y la pieza no tiene una libre contracción. Ver figura No. 47

Figura No. 47

Llenado incompleto.- Es el resultado de la solidificación del metal antes de que el molde sea llenado. Esto ocurre también por tener un sistema de alimentación deficiente. Ver figura No. 48

Figura No. 48

Explosiones de arena.- Son granos de arena incrustados en la pieza debido a un apisonado flojo o un excesivo impacto del metal contra la superficie del molde. Ver figura No. 49

Figura No. 49

Noyos desplazados.- El desplazamiento de un corazón es causado por descuido del operario por accidente. También puede contribuir la incidencia del metal contra un costado del corazón. Ver figura No. 50


156

Figura No. 50

Higiene y Seguridad en el Taller:

Es importante tomar conciencia de los accidentes, que pueden ocurrir en el taller. Por eso debemos prestar atención en el momento de trabajo, y no debemos jugar ni desatender. “En caso de accidente debemos avisar en forma rápida al Profesor” Los Elementos de Protección de Taller que debemos utilizar son los siguientes: Ropa de Grafa (Camisa y Pantalón) -Cascos – Guantes – Zapato de Cuero con puntera de Acero – Guantes y Delantal de Amianto – Mascara Antigas. Tanto las Alumnas como los Alumnos deben estar en el momento de trabajo, con el Cabello recogido, quedando prohibido el cabello suelto o peinado tipo cola de caballo, trenzas, etc. A continuación ilustraciones referentes a la forma adecuada del cómo se debe desenvolver en el taller, según la ley 19587 y 24557 de Higiene y Seguridad en el trabajo: Protección de la cabeza: La protección destinada a la cabeza comprenderá: cráneo, cara, cuello y según las circunstancias, ojos y oídos. Protección craneana: El casco de seguridad, básicamente, ha sido diseñado para proteger la cabeza del trabajador contra golpes, caídas de objetos, y choques eléctricos. Dado que el cráneo alberga al cerebro, centro de todas las funciones del organismo, su protección de los peligros es de vital importancia. La eficacia con que actúen los distintos equipos de protección reside originalmente en la resistencia del material y su sistema de amortiguación, por una parte; y por otra en la distancia de suspensión que haya entre el armazón del casco de seguridad y la parte superior de la cabeza del usuario, fijándose así la magnitud de protección que ofrece contra los impactos y la penetración. Esquema básico de partes componentes de un casco de seguridad


157

Protección facial:

Para la protección del rostro observamos las siguientes variantes:

Pantallas abatibles con arnés propio.

Pantallas abatibles sujetas al casco de protección.

Pantallas con protección de cabezas fijas o abatibles.

Pantallas sostenidas con la mano.

Protección ocular: La vista se encuentra expuesta a una considerable variedad de riesgos en los trabajos. Superando las medidas de control que puedan suministrarse en el origen de los riesgos, partículas volantes de polvo (por mencionar un ejemplo) pueden causar lesiones en los ojos al ser removidas por corrientes de aire o viento, inclusive en ocupaciones consideradas no peligrosas.


158

Recomendaciones básicas de seguridad e higiene en el aula

taller


159

Introducción

Esta parte del material de apoyo, no pretende ser un tratado sobre prevención de accidentes sino, como su nombre

indica, recomendaciones básicas, pero muy importantes.

El no cumplir cualquiera de ellas puede ser motivo de accidentes y enfermedades profesionales.

Tiene en cuenta que la mayoría de las desgracias que ocurren en el trabajo con herramientas se han producido por

causas que fácilmente se podrían haber evitado.

Sigue estas recomendaciones; te ayudarán a trabajar mejor y sobre todo más seguro, cualquiera que sea tu

actividad dentro de la escuela y en un futuro.

Coméntalas con tus compañeros, con tus amigos, en el seno de tu familia, no olvides que en el hogar ocurren el

doble de accidentes que en las fábricas. Piensa que a tu alrededor hay personas queridas que también se verían

involucradas ante un accidente que pudieras sufrir. Aunque sólo fuera por ellas, bien merece la pena trabajar con

seguridad.

Observa las siguientes figuras

Para que el trabajo en el taller no resulte peligroso tenemos que conocer y respetar todas estas normas que

veremos a continuación.


160

Normas de seguridad Generales:

No lleves collares,

Mantén las manos anillos o ropa ancha Ten limpia y

limpias y secas porque puedes ordenada la mesa

engancharte y el taller


161

Del aula

Cuadro de señales

Apréndete donde están las puertas Respeta las señales. Existen cuatro de entrada, salida, extintores, tipos de señales: obligación, de alarmas y elementos como gafas de peligro, de auxilio ( emergencia ) y de protección, guantes, etc. prohibición

Tipo Indican Forma

Obligación Es obligatorio usar las protecciones indicadas

Circular, con el borde blanco, el fondo azul y la figura blanca

Peligro

Avisa del peligro de utilizar algún material o herramienta

Triángulo equilátero, con el borde negro, el fondo amarillo y la figura negra

Auxilio Ayudan y nos informan de los equipos de socorro

Rectangulares, con el borde blanco, el fondo verde y la figura blanca

Prohibición Prohíben las actividades que pueden ser peligrosas

Circulares, con el borde y una línea que atraviesa en roja, el fondo blanco y la figura negra


162

Ejemplos Obligación Peligro

Auxilio

Prohibición De la tarea

Orden y limpieza

Comprueba que

Tienes que No toques

Utiliza la las herramientas

conocer cómo se aquellos

herramienta están en

emplea cada una materiales y

apropiada para perfecto estado

de las herramientas

cada tarea antes de

herramientas que no conozcas

utilizarlas


163

Mantén tu equipo de seguridad en perfecto estado de conservación y cuando esté

deteriorado pide que sea cambiado por otro. Lleva ajustadas las ropas de trabajo; es peligroso llevar partes

desgarradas, sueltas o que cuelguen.

En trabajos con riesgos de lesiones en la cabeza utiliza el casco.

Si ejecutas o presencias

trabajos con proyecciones,

salpicaduras,

deslumbramientos, etc.

Utiliza gafas de seguridad. Si

hay riesgos de lesiones para

tus pies, no dejes de utilizar

el calzado de seguridad. Cuando trabajes en alturas colócate el cinturón de seguridad. Tus vías respiratorias y

oídos también pueden ser protegidos: infórmate.

Herramientas manuales


164

Utiliza las herramientas manuales sólo para sus fines específicos. Inspecciónalas periódicamente. Las

herramientas defectuosas deben ser retiradas de uso.

No lleves herramientas en los bolsillos salvo que estén adaptados para ello. Cuando no la utilices deja las

herramientas en lugares que no puedan producir accidentes.

Electricidad

Toda instalación debe considerarse bajo tensión mientras no se compruebe lo contrario con los aparatos

adecuados, no realices nunca reparaciones en instalaciones o equipos con tensión.

Asegúrate y pregunta. Si trabajas con máquinas o herramientas alimentadas por tensión eléctrica, aíslate. Utiliza

prendas y equipos de seguridad.


165

Si observas alguna anomalía en la instalación eléctrica, comunícala. No trates de arreglar

lo que no sabes. Si los cables están gastados o pelados, o los enchufes rotos se corre un grave peligro, por lo que

deben ser reparados de forma inmediata.

Al menor chispazo desconecta el aparato o máquina. Presta atención a los calentamientos anormales en

motores, cables, etc. Notifícalo. Si notas cosquilleo al utilizar un aparato, no esperes más: desconéctalo.

Notifícalo. Presta especial atención a la electricidad si trabajas en zonas con humedad.

El riesgo de incendios

Conoce las causas que pueden provocar un incendio en tu área de trabajo y las medidas

preventivas necesarias. Recuerda que el buen orden y la limpieza son los principios más importantes en la

prevención de incendios. Controla las chispas de cualquier origen ya que pueden ser causa de muchos incendios.

Ante un caso de incendio conoce tu posible acción y cometido. Los extintores son fáciles de utilizar, pero sólo si se

conocen; entérate de cómo funcionan.


166

Si manejas productos inflamables, presta mucha atención y respeta las normas de seguridad.

Medios de protección contra incendios

El tetraedro del fuego representa a los 4 elementos necesarios para que el fuego pueda originarse:

· Calor

· Combustible

· Oxígeno

· La Reacción Química entre ellos.

El oxígeno y el combustible se encargan de mantener la combustión, el calor lleva al combustible a su estado de

ignición y la reacción entre los elementos permite que el fuego se origine. La privación de cualquiera de estos 4

elementos hará que el fuego no pueda generarse y en esto se basa el concepto de prevención del fuego.


167

La seguridad contra incendios

El concepto moderno de seguridad contra incendios es la práctica que nos permite evitar las causas de un

accidente y, en el caso de que este sucediera, limitar los efectos del mismo y sus consecuencias.

Tiene tres aspectos principales:

· PREVENCIÓN: neutralizando las causas físicas químicas y las causas humanos ·

CONTROL: efectuada sobre un evento existente, limitando las consecuencias de un

accidente. · EXTINCIÓN: tiene como objeto limitar los efectos de un incendio, reducir sus

dimensiones, violencia de combustión y, en lo posible, extinguirlo.

Prevención

Las causas que provocan un Incendio son múltiples entre ellas podemos mencionar:

Causas físico químicas

Sobrecargas en Instalaciones Desperfectos en equipos eléctricos Falta de control en llamas abiertas u otras fuentes

de calor Colocar elementos combustibles cerca de fuentes de calor o llama. Instalaciones eléctricas precarias e

irregulares.

Causas Humanas

Fumar en lugares no autorizados Arrojar fósforos o colillas encendidas desaprensivamente Falta de orden y

limpieza

Control

El personal deberá tener presente la ubicación de los extintores más cercanos a su lugar de trabajo y conocer las

rutas de escape para proceder a una evacuación ordenada y segura. Es importante la capacitación del personal en

cómo actuar ante un incendio utilizando los equipos disponibles y la participación en los simulacros de evacuación

y las pruebas de alarmas para el reconocimiento sonoro de las mismas.

Extinción


168

Agente extintor es todo aquello que apaga, sofoca, enfría, o inhibe la combustión, contrarrestando uno o más de los

cuatros elementos que integran la reacción en cadena (el tetraedro del fuego)

Clase de Extintores

Su denominación se debe al agente extintor y si son portátiles o fijos. Pueden ser a base de agua, espuma, polvos

químicos, arena, etc.

Extintores Portátiles:

Cuentan con la característica de ser transportables por una persona. Se tiene como ejemplo: un balde de arena o

matafuegos (utilizados por excelencia en todos los ámbitos industriales, comerciales, familiares, etc.).

Extintores Fijos:

· Hidrantes: Es un dispositivo instalado en la red de distribución exclusivo para agua de incendio ya sean en

redes públicas o privadas.

· Bocas de incendio: son casetas fijadas a los muros que constan de una manguera y una lanza, alimentadas

por una red de incendio o una cisterna.


169

Sistema de rociadores: sistema alimentado por agua, que en la mayoría de los casos es automático y alimentado

por la red principal de incendio.

Agente extintor

Agua: el principio de extinción es enfriar y sofocar el fuego. Sirve para extinguir fuegos A

o sea de elementos sólidos como papel, madera, etc. No usarlos en fuegos de instalaciones eléctricas.

Espuma: la mezcla de espumigeno con agua forma el espumante, al dosificarle aire se forma la espuma. Esta

cubre la superficie de líquidos combustibles o superficies, refrigerándolos y aislándolos del oxígeno.

Anhídrido Carbónico: la principal función es extinguir el oxigeno o sea que actúa por


170

Sofocación. Sirve para fuegos eléctricos (C) y para fuegos de líquidos combustibles como solventes o pinturas y

gases combustibles (B)

Polvo Químico Triclase: ejerce el poder de extinción por enfriamiento y supresión de la reacción química. Son

adecuados para los fuegos A, B y C. Pero ejerce un efecto corrosivo en los materiales.

Haloclean e Inergen: En el Haloclean los compuestos halogenados han sido reemplazados por otras sustancias

que no dañan el ambiente. El Inergen esta compuesto por 42% de Nitrógeno, 50% de Argón y 8 % de Anhídrido

Carbónico. Ambos son utilizados en los centros de cómputos, servers, gabinetes de computación y eléctricos.

Extintores a base de Acetato de Potasio: Estos extintores contienen una solución a base de acetato de potasio,

para ser utilizados en la extinción de fuegos de aceites vegetales no saturados para los que se requiere un agente

extintor que produzca un agente refrigerante y que reaccione con el aceite produciendo un efecto de saponificación

que sella la superficie aislándola del oxigeno. La fina nube vaporizada previene que el aceite salpique, atacando

solamente la superficie del fuego. Los extintores a base de acetato de potasio para fuegos de clase K fueron

creados para extinguir fuegos de aceites vegetales en freidoras de cocinas comerciales.

Extintores más convenientes según la clase de fuego


171

Uso del extintor de fuego

Teniendo en cuenta el tipo de fuego que va a combatir, tome uno de los extintores que están a su alcance. Quite el

precinto de material plástico que retiene la traba de la palanca de accionamiento y retírela girándola sobre sí misma

y tirando hacia afuera. Desenganche con una mano (1) la manguera de goma que se encuentra lateral al extintor,

estírela, ubíquese a una distancia aproximada de 3 metros de la base del fuego, manteniendo el extinguidor en

posición vertical dirija la boquilla hacia dicha base, con la otra mano (2) presione la palanca y desplácela en forma

horizontal y alternativamente. A partir de ese instante deberá tener en cuenta que, accionando el extintor en forma

continua, se descargará en aproximadamente 50 segundos. Al accionar el extintor, nunca se ubique frente al viento.

Combata el fuego con la salida de escape a su espalda. Es conveniente atacar el foco de incendio con dos o tres

matafuegos a la vez para poder lograr una acción más eficiente e impedir la reignición. Nunca se debe dar por

extinguido un fuego y perder el control sobre el mismo ya que se puede reiniciar, si todavía hay combustible, aire y

calor en el lugar.

Emergencias

Preocúpate por conocer el plan de emergencia. Conoce las instrucciones de la escuela al respecto. Sigue las

instrucciones que se te indiquen y, en particular, de quien tenga la responsabilidad en esos momentos.

No corras ni empujes a los demás; si estás en un lugar cerrado busca la salida más cercana sin atropellamientos.

Usa las salidas de emergencia, nunca los ascensores o montacargas.

Presta atención a la señalización. Te ayudará a localizar las salidas de emergencia.


172

Tu ayuda es inestimable para todos. Colabora. La serenidad y la calma son imprescindibles en casos en

emergencia.

Accidentes

Mantén la calma pero actúa con rapidez. Tu tranquilidad dará confianza al lesionado y a los demás. Piensa antes de

actuar. Asegúrate de que no hay más peligros. Asegúrate de quien necesita más tu ayuda y atiende al herido o

heridos con cuidado y precaución. No hagas más de lo indispensable; recuerda que tu misión no es reemplazar al

profesor y mucho menos al médico. No des jamás de beber a una persona sin conocimiento; puedes ahogarla con

el líquido. Avisa inmediatamente por los medios que puedas al profesor o a cualquier personal que pueda

comunicarse con el médico o servicios de socorro.


173

Sistemas Tecnológicos

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