Trabajo y energía

Trabajo y energía son dos conceptos que empleamos en la vida cotidiana, sin duda. Trabajo es una palabra que con sólo oírla ya ponemos mala cara… pero sin duda, todos admitimos que el trabajo es necesario pues, de otro modo, nuestra sociedad no funcionaría. Veamos algunas expresiones que emplean la palabra trabajo…

– He encontrado un trabajo con un sueldo aceptable

– En estos tiempos de crisis es difícil encontrar trabajo

– Hacer este mueble me llevó mucho trabajo

– ¡Menudo trabajo!

En definitiva… el trabajo se asocia a actividad, normalmente pagado. Pero todos sabemos que el trabajo no tiene porque ser remunerado. Si te dedicas a ordenar tu habitación, nadie duda que has realizado un trabajo, pero claro, ¡No esperarás que te paguen por ello! La recompensa está en que cada cosa está en su sitio y, por lo tanto, es más fácil de encontrar. ¿Y qué decir de los estudios? ¿Acaso no os quejáis de que es mucho trabajo para lo que pagan?. ¡Bueno! Está claro que trabajo es una palabra que se asocia a cambio, actividad,…  Si te dicen, “tienes que mover esas pesadas cajas hasta la otra habitación”, pero resulta que son tan pesadas que no hay forma de moverlas, quien te ha pedido el trabajo, al ver el resultado dirá ” ¿todavía no las has movido?”  y tú, indignado, dirás “no veas lo que he sudado para intentar moverlas”. Efectivamente, lo has intentado, pero la realidad es que las cajas siguen en su sitio. Por lo tanto, no has hecho ningún trabajo porque ¡no hay ningún resultado, ningún cambio!. Así, está claro que para que exista trabajo debe producirse algún cambio que se traduce en un desplazamiento de la carga. Evidentemente, para que se desplace la carga debes ejercer una fuerza sobre la misma. Así, el trabajo se define como…

Trabajo = Fuerza · desplazamiento

En realidad, esta expresión algebraica, siendo mucho más formales, es  más compleja ( ) , pero no nos compliquemos las cosas.

En resumen: para que se produzca un trabajo, debe producirse un cambio en forma de desplazamiento, para lo cual se debe ejercer una fuerza. Fuerza y movimiento: los elementos fundamentales del trabajo. Si no existe ninguno o alguno de estos elementos, no se puede producir trabajo.

¿Y la energía? Es otro concepto habitual en nuestro vocabulario. Se asocia como algo positivo. Cuando decimos que alguien “está lleno de energía”, entendemos que esa persona es capaz de hacer muchas cosas, que es un persona muy activa. Quizás no lo hemos visto en acción, pero si nos lo cuentan creemos que tiene tiene capacidad para hacer muchas actividades.

Si te das cuenta, energía y trabajo son dos conceptos que se parecen mucho, pero en realidad no son lo mismo. La clave es… la energía es algo que se posee, mientras que el trabajo es algo que se está desarrollando, se está poniendo en marcha. Puedo ser un persona con mucha energía, pero sólo lo puedo demostrar si, gracias a esta energía, soy capaz de hacer un trabajo. Deducimos pues que la energía se libera en forma de trabajo. Una vez que he hecho el trabajo, pierdo la energía y debo reponerla consumiéndola de alguna fuente para tener la capacidad de hacer más trabajo.

En resumen: la energía es la capacidad que tiene algo para hacer un trabajo, o dicho de un modo aún más sencillo, la energía es “aquello” que se puede transformar en trabajo.

Pero… ¿de dónde sale la energía? La realidad es que la energía no surge de la nada, se transfiere de un sitio a otro, transformándose, consumiéndose, liberándose,… pero nunca destruyéndose. Es ese “algo” que fluye de aquí para allá de modo que, cuando se transfiere de un cuerpo a otro, hay un cambio, cambio que, en realidad, es TRABAJO. A esta idea se le llama “principio de conservación de la energía” y dice… “la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma“. ¿Lo vais pillando?

Como veis, trabajo y energía, en la vida cotidiana no es exactamente lo mismo que en física, pero si que tienen alguna relación.

Veamos un ejemplo. Cuando das una patada a un balón ocurre lo siguiente… la energía que tu posees se transfiere al balón (que estaba en reposo), mientras exista contacto entre el balón y tú, es decir, has realizado un trabajo. Tú has perdido un poco de energía y se la has pasado al balón. Sin embargo, cuando el balón ya no está en contacto contigo, sigue movíendose: se acabó la fuerza, pero ya hay movimiento, es decir, se acabó el trabajo (la transferencia de energía). Si se sigue moviendo el balón, es porque tiene energía. Ésta se va perdiendo mientras el balón rueda por el campo y se va frenando hasta que para.¿Se ha destruido la energía? ¿o se va a otra parte? Pues, aunque tú no lo aprecias, en realidad se ha transformado en calor, que se propaga por la tierra, el aire,… Así pues, la energía fluye constantemnete entre nosotros y, mientras lo haga, las cosas cambian. Si no fuese así, todo estará quieto, como si el tiempo se hubiese detenido.

Si haces clic en el dibujo que tenemos más abajo, accederás a un recurso muy ameno y  divertido,getileza de digital-text,  en el que aprenderás de una vez por todas la diferencia entre trabajo y energía. Además conocerás las diferentes fuentes de energía, las energías renovables y cómo ahorrar energía. ¡Ánimo!

Neumática

La neumática es la ciencia y la técnica que estudia el comportamiento y aprovechamiento práctico del aire comprimido, especialmente, para uso industrial.  En un garaje de un taller de mecánica, se emplea para los taladros atornilladores o palancas elevadoras, famoso es el martillo neumático que emplean los obreros para abrir pequeñas zanjas en la calle, apertura de puertas de tranvías, maquinaria de troquelado, estampado, … incluso, se emplean en robótica, pues los diferentes movimientos de algunos robots incluyen elementos neumáticos.

Para los alumnos de Bachillerato, os incluyo los enlaces a los apuntes de neumática que vemos en clase, algunos esquemas gráficos de los elementos más importantes y algunos esquemas de los circuitos neumáticos más comunes.

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pdf-iconthumbnail3Neumática: Apuntes de teoría

pdf-iconthumbnail3Esquemas de elementos neumáticos

pdf-iconthumbnail3Circuitos neumáticos basicos
También podéis descargar el programa FluidSim Neumática, el cual se ejecuta en Windows. Este software es una herramienta para la simulación de circuitos neumáticos. Si lo empleáis conjuntamente con aquello visto en clase, aprenderéis a familiarizaros con la neumática.

Haz clic AQUI para descarga FluidSim.

Haz clic AQUI para descargar el manual de neumática


Mecanismos: Presentaciones en PowerPoint

Para los chicos de tecnología industrial , ya podéis bajar las presentaciones en PowerPoint que hemos visto en clase. Son unos archivos pesados, así que tenéis que tomaros un tiempo para bajaros. Recordad que deben serviros como esquema, pero los apuntes de este tema ya los tenéis en Internet.

1. Mecanismos

2. Embragues, frenos y elementos de fricción

Máquinas y mecanismos: Apuntes de Tecnología Industrial

Para los alumnos de Bachillerato. Tenéis a vuestra disposición los apuntes con los contenidos sobre elementos de máquinas y sistemas. En concreto, nos centraremos en los mecanismos como elementos básicos de cualquier máquina. Espero que les saquéis partido.

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pdf-iconthumbnail301-Palancas y sistemas de poleas

pdf-iconthumbnail302-Ejes y árboles de transmisión. Ruedas de fricción

pdf-iconthumbnail303-Sistemas de poleas con correa

pdf-iconthumbnail304-Transmisión circular por engranajes

pdf-iconthumbnail305-Tipos de engranajes

pdf-iconthumbnail306-Mecanismos de transformación del movimiento

pdf-iconthumbnail307-Embragues, frenos y elementos de fricción

Animación: Procesos de fabricación mecánica

Para los alumnos de Tecnología Industrial, os publico la animación que hemos visto en clase en el que se presentan diferentes procesos de fabricación mecánica: moldeo, separación y corte, conformación en frío y en caliente, unión de pieza por soldadura, etc.

Recordad que está en inglés el texto, pero como sois unos hachas en la lengua de los anglosajones no tendréis problema. Os sugiero que les echéis un vistazo. Viendo los procesos es cómo se aprende a conocerlos.

Haz clic Aquí para ver la animación

Procedimientos de fabricación mecánica – apuntes

A los alumnos de Tecnología Industrial, os presento los apuntes del bloque III de contenidos, los procedimientos de fabricación mecánica. Todos los objetos que encontramos y utilizamos diariamente, como pueden ser los automóviles, los muebles, los electrodomésticos, los libros, etc, no se encuentran en la naturaleza, sino que han sido creados por el hombre, partiendo de materias primas de la propia naturaleza ya que, por medio de diversos procesos de fabricación, se les ha dado la forma apropiada para conseguir cubrir una necesidad o aumentar el bienestar humano.

Tras analizar algunos materiales de uso técnico, sus propiedades y su tipología, pasamos a describir los métodos que se emplean para fabricar diferentes elementos, artilugios y productos tecnológicos.

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pdf-iconthumbnail3Técnicas de moldeo

pdf-iconthumbnail3Fabricación por deformación del material

pdf-iconthumbnail3Fabricación por separación y corte del material

pdf-iconthumbnail3Fabricación por separación con calor y química

pdf-iconthumbnail3Uniones desmontables entre piezas

pdf-iconthumbnail3Uniones fijas entre piezas


Método de moldeo por arena

La fabricación de piezas metálicas de una forma y tamaño definidos, fundiendo un metal o aleación y vertiéndolo en moldes construidos previamente, es la técnica que se designa con el nombre de conformación por moldeo. Un molde es un recipiente que presenta una cavidad en la que se introduce el material en estado líquido que, al solidificarse, adopta la forma de la cavidad. A esta técnica también se le llama fundición o colada. Permite dar forma a muchos materiales con un buen acabado.

Para crear una pieza mediante esta técnica es preciso seguir una serie de pasos:

En primer lugar, se debe diseñar la pieza que se desea moldear empleando las herramientas gráficas oportunas.

Una vez que se ha realizado el diseño de la pieza que se desea fabricar, es necesario construir un modelo. Generalmente se elaboran en madera o yeso, de forma totalmente artesanal.

A partir del modelo se construye el molde, que puede ser de arena; si la pieza es hueca es preciso fabricar también los machos o noyos, que son unas piezas que recubren los huecos interiores. En todos estos pasos se debe tener en cuenta el material elegido para la fabricación de la pieza. El proceso de llenado del molde se conoce como colada.

El desmoldeo consiste en extraer la pieza del molde una vez solidificada. En muchos casos, y fundamentalmente cuando se requiere precisión, deben realizarse
tratamientos de acabado sobre las piezas obtenidas. Los materiales con los que se construyen las piezas suelen ser metales y aleaciones, y deben poseer las siguientes características:

– Punto de fusión bajo (para ahorrar combustible).
– Bajo coeficiente de dilatación en estado líquido (para que la contracción del metal sea pequeña).
– Bajo coeficiente de dilatación en estado sólido (para disminuir el peligro de formación de grietas durante el enfriamiento).

Cajas de moldeo

Cajas de moldeo

El método de moldeo por arena emplea como tal una variedad llamada sílice (SiO2). La arena se aglomera (compacta) gracias a la ayuda de agua y arcilla.

Antes de nada, deben contruirse o emplearse unas cajas de moldeo (de madera, acero, …) que contendrán la arena compactada junto al modelo. Se emplean dos cajas: La caja superior y la inferior (o de fondo). Ambas se unen con clavijas durante el moldeo. Se rellena la caja inferior con arena y se compacta. Se introduce el modelo. El modelo está dividido en dos mitades. En este caso se introduce la mitad del modelo. Se repite el proceso con la otra mitad, incorporando un canal, llamado bebedero por el que entrará el metal fundido y también se deja otro canal llamado mazarota que asegura la evacuación de los gases.Se abre el molde y se retiran los modelos. Se vuelven a unir las dos mitades sin olvidar los machos que ocupen el lugar de los huecos de la pieza final. Una vez secado el molde, se retiran las cajas de moldeo. Se vierte el metal fundido hasta rellenar el hueco originado por el modelo, dejando transcurrir el tiempo necesario para que el metal solidifique. A continuación, se rompe el molde y se elimina la arena que haya quedado adherida a la pieza, incluido el macho.

En los  siguientes vídeos podrás visualizar el proceso de creación del molde de arena

En este otro vídeo, además podrás visualizar cómo se emplea el molde de arena para verter el metal líquido y conseguir la pieza deseada.

Materiales de uso técnico

Para los alumnos de tecnología industrial os aporto los apuntes teóricos relativos a los materiales de uso técnico que incluyen: La madera y sus derivados, los plásticos, las fibras textiles, los materiales pétreos y los materiales cerámicos. Sacadle partido.

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pdf-iconthumbnail3La madera y sus derivados

pdf-iconthumbnail3Los plásticos

pdf-iconthumbnail3Las fibras textiles

pdf-iconthumbnail3Materiales pétreos y cerámicos

Metales no férricos: Tecnología industrial

Para los alumnos de Bachillerato, se presentan los apuntes sobre los metales no férricos. En concreto, hemos estudiado sólamente dos, los más extendidos: el cobre y el aluminio. Sacadle provecho.

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pdf-iconthumbnail3Metales no ferrosos

Metales férricos: Tecnología Industrial

Para los alumnos de Tecnología Industrial, ahí van los apuntes sobre las características generales de los metales, tipología, metales férricos, altos hornos y transformación de arrabio en acero. Espero que les saquéis partido.

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pdf-iconthumbnail3Los metales – Metales férricos

pdf-iconthumbnail3Los altos hornos

pdf-iconthumbnail3Esquemas gráficos sobre altos hornos

pdf-iconthumbnail3Transformación del arrabio en acero

Partes de un alto horno : Tecnologia Industrial

Para los alumnos de Tecnología industrial de Bachillerato, os presento esta animación que muestra un alto horno. Como recordarás de clase, un alto horno es una instalación industrial que transforma el mineral de hierro en un metal rico en hierro llamado arrabio, a partir del cual se puede obtener acero posteriormente.Las partes del alto horno son:

La cuba: Tiene forma troncocónica y constituye la parte superior del alto horno; por la zona más estrecha y alta de la cuba (llamada tragante) se introduce la carga. La carga la componen…

  1. El mineral de hierro: magnetita, limonita, siderita o hematite).
  2. Combustible: que generalmente es carbón de coque. Recuerda que este carbón se obtiene por destilación del carbón de hulla y tiene alto poder calorífico. El carbón de coque, además de actúar como combustible provoca la reducción del mineral de hierro, es decir, provoca que el metal hierro se separe del oxígeno.
  3. Fundente: Puede ser piedra caliza o arcilla. El fundente se combina químicamente con la ganga para formar escoria, que queda flotando sobre el hierro líquido, por lo que se puede separar. Además ayuda a disminuir el punto de fusión de la mezcla.El mineral de hierro, el carbón de coque y los materiales fundentes se mezclan y se tratan previamente, antes de introducirlos en el alto horno.

El resultado es un material poroso llamado sínter. Se introduce el sínter por la parte más alta de la cuba. La mezcla arde con la ayuda de una inyección de aire caliente (oxígeno), de forma que, a medida que baja, su temperatura aumenta hasta que llega al etalaje.

Etalaje: Está separada de la cuba por la zona más ancha de esta última parte, llamada vientre. El volumen del etalaje es mucho menor que el de la cuba. La temperatura de la carga es muy alta y es aquí donde el mineral de hierro comienza a transformarse en hierro. La parte final del etalaje es más estrecha.

El crisol: Bajo el etalaje se encuentra el crisol, donde se va depositando el metal líquido.Por un agujero, llamado bigotera o piquera de escoria se extrae la escoria, que se aprovecha para hacer cementos y fertilizantes.Por un orificio practicado en la parte baja del mismo, denominada piquera de arrabio sale el hierro líquido, llamado arrabio, el cual se conduce hasta unos depósitos llamados cucharas.

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Materiales de uso técnico: Propiedades generales y ensayos

Comienza un nuevo tema para los alumnos de Tecnología Industrial de Bachillerato.  En este caso se trata del análisis de los materiales de uso técnico para la fabricación. Hablaremos de las definiciones de las propiedades generales de los mismos y también los clasificaremos para, finalmente, hablar de los más usuales. Este es un tema que os introducirá a un bloque que, si estudias alguna ingeniería en el futuro, encontraréis probablemente, pues es fundamental y necesario que cualquier ingeniero conozca muy bien las propiedades generales de los materiales que va a emplear. Hoy en día, la ciencia de los materiales está en auge y cada año no son pocos aquellos que se innovan con propiedades fascinantes.

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Introducción-Propiedades generales de los materiales


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Ensayos con los materiales