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52 artículos

Actuadores neumáticos

Los actuadores neumáticos son mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico. La regulación de la inyección de este aire comprimido, necesario para su funcionamiento, se hace por medio de válvulas que, mediante un elemento móvil, pueden abrir, cerrar u obstruir parcialmente conductos de alimentación de este fluido. Los actuadores neumáticos son de dos tipos: cilindros y motores. En los primeros, la energía neumática se convierte en un movimiento lineal de vaivén mediante una trayectoria de avance y otra de retroceso, mientras que en los segundos se originan movimientos de rotación. Los cilindros están formados por un cuerpo cilíndrico cerrado por sus dos extremos y en cuyo interior se desliza un émbolo, sobre cuyas caras actúa el aire comprimido. Unida al émbolo se halla una biela que permite trasladar al exterior del dispositivo la energía generada en su interior. Los cilindros se construyen de acero, embutido sin costura y con su interior...

Acumulador de energía mecánica

Dispositivo capaz de almacenar energía mecánica y, posteriormente, cederla. Fundamentalmente son de dos tipos: volantes de inercia y elementos elásticos. Los volantes de inercia son discos muy pesados que se colocan en el extremo de un eje con la finalidad de regularizar el giro del mismo ante fluctuaciones de la fuerza que origina el correspondiente movimiento de rotación. Un ejemplo de ellos es el disco, generalmente de fundición, que se coloca en el extremo del cigüeñal de los motores de explosión a fin de eliminar las vibraciones que se producen en el eje como consecuencia de los esfuerzos que recibe procedentes de cada pistón. La acción del volante de inercia se basa en continuar en una determinada situación cuando ésta tiende a desaparecer. La inercia es la tendencia de los cuerpos a mantener su velocidad. Si ésta es nula, los cuerpos tienden a permanecer en reposo; si, por el contrario, alcanza un valor v, el cuerpo tiende a continuar siempre con esta velocidad. De esta...

Ciclo de Carnot

Ciclo termodinámico ideal, de rendimiento máximo y reversible entre dos fuentes de temperatura. Fue analizado en el volumen Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas adecuadas para desarrollar esta potencia (1824), debido al físico francés Sadi Carnot, de quien recibe su nombre. Los estudios de Carnot se basaron en la idea de que las máquinas térmicas son capaces de convertir el calor en trabajo mecánico. Un ejemplo de ellas es la máquina de vapor, en la que el calor originado al quemarse un combustible en una caldera se traduce en el movimiento de la máquina y el consecuente desarrollo de un trabajo. De forma general se puede decir que a toda máquina térmica se le suministra un calor, Q1 (el cual utiliza la máquina para generar trabajo mecánico), devolviendo un calor final, Q2, que es menor que el inicial. De esta manera, el rendimiento, R, del ingenio es:. Carnot estudió cómo obtener el mayor rendimiento posible, lo que le llevó a formular el...

Compresor neumático

Tipo de dispositivo utilizado para comprimir el aire necesario para accionar un sistema neumático. En dichos sistemas, la compresión del aire se produce mediante los correspondientes generadores, denominados compresores, los cuales pueden ser fijos (estaciones compresoras) o móviles. Estos últimos son de frecuente empleo en construcción o para alimentar dispositivos portátiles, tales como martillos, pistolas, ciertas apisonadoras, etc. En todo caso, y cara a la vida útil del compresor, es fundamental que el aire que se va a comprimir esté lo más limpio posible. Los compresores son de dos tipos: de desplazamiento y dinámicos. Los primeros se basan en ingresar aire en un cilindro, en cuyo interior se le somete a compresión por la acción de un émbolo. Los segundos funcionan tomando el aire y sometiéndolo a una aceleración en un dispositivo tipo turbina. Dentro de estos dos grandes grupos hay una variada tipología. Los compresores de desplazamiento engloban a los alternativos, que, a...

Concepto de sistema

¿Sería posible que una central nuclear funcionara si las personas responsables tuvieran que controlar ellas mismas todos y cada uno de los elementos y factores del proceso? ¿Podría construirse un microchip en estas condiciones, con su tan reducido tamaño y la complejidad de su diseño? ¿Podría operar un satélite artificial? La respuesta a todas estas preguntas es, obviamente, no. Gran parte de la tecnología desarrollada por el ser humano se compone de sistemas: agrupaciones de elementos mecánicos, eléctricos, neumáticos y de otra índole que, trabajando juntos, alcanzan un fin determinado. Un ejemplo de sistema puede ser un aserradero donde los troncos son recibidos, despojados de su corteza y troceados hasta llegar a las dimensiones deseadas; otro, una cadena de montaje de automóviles. Los sistemas ofrecen las ventajas de mejorar la eficiencia de los procesos productivos y facilitar el trabajo. Debido al desarrollo tecnológico los sistemas han llegado a hacerse tan complejos que no...

Cruz de Malta

La cruz de Malta o rueda de Ginebra es un dispositivo capaz de convertir un movimiento circular continuo en otro intermitente. La impresión externa es que se produce una transformación de un movimiento ininterrumpido en otro brusco, plagado de fases de marcha y detención. Se compone de una manivela, de una especie de disco dotado de un rodillo situado en un extremo y de una pieza de forma característica que recuerda la insignia de la Orden de Malta (de ahí su nombre), la cual presenta una serie de ranuras. Es muy frecuente la que posee seis de ellas, orientadas según los ejes de simetría de la pieza. Su funcionamiento depende de que, al girar la manivela, el rodillo encuentre o no una ranura. De esta manera, cuando la manivela ha efectuado un giro de 360º, la cruz de Malta sólo ha girado la parte comprendida entre dos muescas, permaneciendo inmóvil desde el engrane con una hendidura hasta que el rodillo encuentra la siguiente. La cruz de Malta fue un dispositivo transmisor del...

Disipador de energía mecánica

Dispositivo que permite reducir el contenido energético de cualquier componente de un sistema e, incluso, de la totalidad del mismo. Tienen una gran importancia los que contribuyen a la disminución o anulación de la energía cinética de elementos móviles de máquinas. Su actuación se lleva a cabo transformando dicha energía en calor, por medio de dispositivos llamados frenos, que actúan a través de dos elementos de los que uno es fijo y el otro es móvil.

Domótica

Tecnología que permite automatizar los diferentes sistemas (alumbrado, refrigeración, calefacción, etc.) y aparatos (lavadora, lavavajillas, etc.) que forman parte de la dotación de servicios y elementos de una casa, optimizando, a distancia, su gestión. Etimológicamente, el término domótica proviene del vocablo latino domus, casa, y de la palabra checa robotta, esclavo o sirviente. Modernamente, a estos sistemas y aparatos que se puede encontrar en cualquier vivienda se ha añadido la gestión de los sistemas de seguridad que se pueden instalar en la misma. La automatización de los sistemas y elementos que forman parte de una casa tiene múltiples aplicaciones y ventajas, desde el control a distancia de la puesta en marcha de electrodomésticos como el horno o servicios como la calefacción hasta la implantación de medidas de seguridad que alerten de la presencia de intrusos o averías de agua, gas, etc. Los elementos básicos que fundamentan un sistema domótico son los sensores, los...

Drones

Denominación coloquial aplicada a los vehículos aeronáuticos no tripulados. Los drones son aviones manejados a distancia, sin un piloto a bordo, con ayuda de sistemas informáticos o por control remoto. Estos vehículos se utilizan para numerosos fines civiles, especialmente en labores de vigilancia y para extinción de incendios. No obstante, son conocidos sobre todo por sus usos militares, en misiones de ataque y de reconocimiento. En su aplicación militar, los drones se diferencian de los misiles y otros tipos de proyectiles de guiado por control remoto en el hecho de que son vehículos reutilizables, empleados al modo de aviones convencionales aunque sin piloto a bordo. Se han diseñado en una amplia diversidad de formas y tamaños, y cuentan con complejos sistemas de visualización y seguimiento y capacidad para portar diversos tipos de armamento. El empleo de drones en operaciones militares ha suscitado controversia, alimentada por la opacidad de los datos disponibles. Según...

Elementos de máquinas y sistemas

Los sistemas desempeñan un importante papel a la hora de facilitar el trabajo al ser humano. Dichos sistemas están formados por elementos que funcionan en estrecha relación unos con otros. Pero, ¿cuáles son tales elementos y qué características poseen?. Estos elementos, también conocidos como operadores, pueden ser de diversos tipos: mecánicos, hidráulicos, eléctricos, electrónicos, etc. En el caso particular de los operadores mecánicos, una agrupación de los mismos que constituye un sistema sencillo se conoce como mecanismo. A su vez, una agrupación de mecanismos forma una máquina. Los operadores mecánicos son los que poseen una mayor tradición de uso. Palancas y ruedas, por mencionar sólo dos de ellos, se han utilizado desde hace miles de años. Su clasificación se realiza basándose en su relación con la energía que se les aplica. Por ejemplo, un muelle al tensarse acumula en su interior una energía que se libera cuando la fuerza que lo mantiene en tensión cesa. Por su parte, un...

Embrague

Dispositivo que permite acoplar o desacoplar, a voluntad del operario, dos sistemas coaxiales, transmitiendo o interrumpiendo el movimiento de rotación de uno hacia el otro, sin necesidad de detener el componente motor. Los embragues se hallan siempre intercalados entre ambos elementos, es decir, el que produce el movimiento y el que lo transmite. Hay, por tanto, dos situaciones: que los sistemas coaxiales se encuentren unidos o separados, denominándose ambos estados de embrague y desembrague, respectivamente. Un ejemplo de empleo de estos mecanismos ampliamente conocido es el de los coches. En ellos, el giro del motor se transmite a las ruedas por medio del embrague y de la caja de cambios. El embrague, situado en la prolongación del cigüeñal, se encuentra como intermediario entre el motor y dicha caja. Ambos componentes están desacoplados o acoplados, según se pise o no el pedal correspondiente. También cabe un acoplamiento parcial si no se oprime a fondo el pedal, con lo que se...

Engranaje

Dispositivo de transmisión de movimiento constituido por dos o más ruedas dentadas que se acoplan entre sí, de forma que el giro de una de ellas arrastra a las demás. Una rueda dentada es un disco de grosor variable en cuya periferia se ha tallado un conjunto de resaltes o dientes del mismo tamaño y forma; entre los dientes existen unos huecos de las mismas dimensiones que éstos para permitir el juego de dos ruedas dentadas iguales. En un engranaje sencillo, como el compuesto por sólo dos ruedas dentadas, siempre hay una motora que transmite el movimiento, y a la que se denomina piñón, y otra receptora, que se llama rueda. Ambas están en contacto continuo, ya que cuando finaliza la yuxtaposición de dos dientes concretos, se inicia el acoplamiento con los dos dientes siguientes. Naturalmente, para que se produzca la transmisión del movimiento, ambas ruedas deben girar en sentidos contrarios. Se trata de mecanismos usados desde tiempos inmemoriales y cuya utilización no sólo no ha...

Freno de tambor

Tipo de freno mecánico que disipa la energía cinética de un elemento móvil mediante la fricción de una pastilla o zapata sobre un cilindro o tambor. Los frenos de tambor o zapata se basan en la fricción que desarrollan unas piezas especiales, las zapatas, contra un cilindro ligado al elemento motriz, que, en el caso de los coches, es la rueda. Estas zapatas pueden actuar interior o exteriormente al mismo. En el primer caso, cuando se frena, las zapatas se abren mediante unos resortes, accionados por el sistema hidráulico, y rozan con la superficie interior del cilindro o tambor, disminuyendo así la velocidad de éste. En el segundo, las zapatas rozan sobre la superficie externa del cilindro, disminuyendo, también por fricción, su velocidad de rotación. Las zapatas, cuyo diseño se adapta a la superficie interna o externa del tambor, se construyen de hierro fundido o acero, recubierto de un material especial llamado ferodo, el cual está fabricado con amianto e hilos metálicos. Cada...

Freno mecánico

Dispositivo disipador de energía que permite reducir o anular la energía cinética de elementos móviles de máquinas. Su actuación se lleva a cabo transformando dicha energía en calor. El primer sistema de freno consistía en un cable al que, por medio de un pedal, se le aplicaba una fuerza que servía para detener el vehículo. Esta configuración, similar a la que existe en los frenos de las bicicletas, se mostró inoperante a medida que los motores fueron cada vez más potentes y, en consecuencia, capaces de desarrollar mayores velocidades. La modificación que se adoptó para sustituir el sistema anterior condujo a los frenos hidráulicos, basados en el principio de Pascal y divididos en dos componentes: el sistema hidráulico y los elementos de fricción. El sistema hidráulico es un circuito relleno de un líquido especial, el líquido de frenos, y dotado de una bomba impulsora que actúa como consecuencia de la fuerza que se aplica en el pedal correspondiente. El conjunto es, en realidad,...

Inmótica

Rama de la tecnología que se ocupa de aplicar procedimientos para automatizar y optimizar la gestión de las empresas. Al igual que la domótica, persigue tres objetivos: ahorrar energía, ganar confort y disfrutar de máxima seguridad. Se ha llegado a tan alto grado de consecución de objetivos en estos tres aspectos que para los edificios que han implantado técnicas inmóticas se ha acuñado el calificativo de “inteligentes”. La arquitectura de un sistema de esta clase se inicia con la información que proporciona un conjunto de elementos que vigila y escudriña los puntos de interés del mismo. Entre estos elementos se hallan, principalmente, sensores y cámaras de televisión en circuito cerrado que permiten monitorizar imágenes de los lugares que se estime oportuno. Los sensores son dispositivos capaces de captar parámetros externos a un sistema, enviando a éste la información correspondiente. Los hay de muy variados tipos, pero, en inmótica, destacan los térmicos, encargados de detectar...

Inteligencia artificial

Aunque existen diferentes interpretaciones de este concepto, de forma bastante exacta y en su acepción más extendida, puede decirse que la inteligencia artificial es la rama de la tecnología que tiene como finalidad el diseño de programas informáticos que produzcan reacciones y comportamientos análogos a los que se registra en los seres humanos. Lógicamente, el desarrollo de este tipo de sistemas pasa por el establecimiento de un concepto exacto de inteligencia, de las consecuencias de éste y de la relación de esa inteligencia con los procesos de aprendizaje. Por ello, además de principios técnicos, hay que considerar aspectos filosóficos y psicológicos inherentes a la cuestión. En cualquier caso, el propósito es diseñar máquinas cuyos componentes imiten al cerebro en su organización y en su funcionamiento, como órgano capaz de elaborar decisiones lógicas a partir de unos determinados datos. De esta manera, el dispositivo electrónico tendría un cierto carácter biológico, capaz,...

Laparoscopia

Técnica consistente en acceder a la cavidad pélvica o abdominal a través de pequeñas incisiones, cuya longitud está comprendida normalmente entre 0,5 y 1,5 centímetros. La laparoscopia es un procedimiento mínimamente invasivo y utiliza las incisiones para introducir el laparoscopio, un instrumento óptico estéril y reutilizable que está provisto de una lámpara guiada por fibra óptica, una minicámara para la exploración y el diagnóstico de una enfermedad o el guiado de la intervención y la pieza manual. Con respecto a la cirugía abierta tradicional aporta un menor tamaño de las heridas con mejora estética y más rápida curación posquirúrgica. Algunas intervenciones realizadas corrientemente por laparoscopia son resecciones intestinales y extirpaciones del apéndice (apendicectomía), la vesícula biliar (colecistectomía) y la vejiga urinaria (cistectomía). En ocasiones, se utiliza el ombligo como vía de entrada en la pared abdominal para estos procedimientos.

Leyes de la robótica

Un robot es un dispositivo electromecánico, ideado por el hombre para la realización de tareas monótonas o peligrosas. La literatura de ciencia ficción se ha hecho eco de la existencia de estos ingenios, a los que, en una fantasiosa extrapolación de sus posibilidades, ha dotado de aspecto humanoide y de unas facultades volitivas que les permiten tomar, de manera autónoma e independiente de sus fabricantes, decisiones propias. En 1917, el checoslovaco Karel Capek, autor del término robot, escribió una novela en la que estas máquinas se rebelaban contra sus creadores. Aunque no pasó de ser una narración de ciencia ficción, el relato movió al científico y también autor de novelas del género Isaac Asimov a enunciar, hacia 1942, unas leyes, conocidas como leyes de la robótica, que debían presidir el diseño y actuación de los robots. Estas normas deberían estar tan sólidamente implantadas en los programas informáticos que rigen al robot que su violación conllevaría de forma automática...

Leyes de máquinas simples

Las máquinas simples son dispositivos destinados a aplicar ventajosamente las fuerzas, ya que, en muchos casos, multiplican su valor, y en otros permiten cambiar la dirección del esfuerzo, obteniéndose comodidad. En ningún dispositivo de este tipo hay ganancia de energía, ni por consiguiente de potencia. Sólo hay beneficio, en el mejor de los casos, de fuerza. En toda máquina hay una fuerza aplicada o potencia y otra que se vence o resistencia. Cuando la máquina funciona, ambas fuerzas recorren un camino, originando unos trabajos. El engendrado por la potencia se llama trabajo motor y el producido por la resistencia trabajo resistente. Dado que, como se ha dicho, en ninguna máquina hay ganancia de energía, en todo caso debe ser:. Trabajo Motor = Trabajo Resistente. Esta igualdad es la ley fundamental de las máquinas, admitiendo expresiones concretas para cada dispositivo que se considere. En su acepción más general, es una barra capaz de girar alrededor de un punto fijo que se...

Lubricación

Operación consistente en interponer entre dos superficies en fricción una delgada capa de un material, llamado lubricante. Los objetivos que se persiguen con esta operación son reducir el desgaste que se origina por el rozamiento, así como la disipación del calor que genera el trabajo producido por las fuerzas concurrentes en la zona. El espesor de la capa lubricante depende de las piezas en rozamiento, debiéndose vigilar un conjunto de factores que pueden variar ese grosor. Entre ellos está la presión de suministro del aceite, los incrementos de temperatura y la velocidad a la que llega. Una característica fundamental del lubricante es su viscosidad, un factor que influye en la evacuación del calor producido en la fricción. Normalmente, se mide en poises (P) o en centipoises (cP), aunque hay otras identificaciones de los aceites basadas en medir la viscosidad a -18 ºC y a 100 ºC. La inyección de aceite puede realizarse de forma manual, por medio de una bomba en la llamada...