T.1 El Proceso Tecnológico

La tecnología nos facilita la vida. El proceso tecnológico consiste en:

• Identificar el problema o necesidad.
• Explorar las ideas y diseñar las distintas soluciones que se nos ocurran.
• Construir el objeto.
• Comprobar si funciona correctamente.

Una de las aplicaciones de la tecnología es la construcción de puentes. Existen muchos tipos:

• Puentes de viga
• Puentes de cuerda
• Puentes con arcos
• Puentes triangulados
• Puentes colgantes

T.2 Dibujo Técnico

El soporte gráfico de un dibujo es el papel, que tiene muchos tamaños. Para denominarlos se usa la letra A seguida de un número (por ejemplo, A4, A3).

Para dibujar en el papel se usan distintos instrumentos de dibujo:

• El más básico es el lápiz.
• También está el portaminas, similar al bolígrafo, pero en vez de tener tinta en su interior, tiene una fina mina de grafito.
• Los estilógrafos, que son de tinta china y se clasifican según el grosor con el que tracen la línea.
• Las gomas de borrar son el instrumento que nos permite borrar; están hechas de caucho y son elásticas.
• Las reglas son instrumentos auxiliares de dibujo. Las hay de muchos tipos, como la escuadra, el cartabón o el transportador de ángulos.
• También está el compás, que utilizamos para trazar arcos de circunferencias o circunferencias completas.

Un diedro es una de las regiones en que queda dividido el espacio cuando dos planos se cortan perpendicularmente.

La vista en perspectiva es una proyección en la que la dirección de observación es oblicua, es decir, no coincide con ninguno de los ejes coordenados.

La perspectiva caballera es una vista en perspectiva construida sobre tres ejes coordenados. Dos de ellos forman un ángulo de 90º y el tercero 135º con los dos anteriores.

Acotar es indicar las dimensiones reales del objeto en un dibujo, aunque el dibujo esté a una escala determinada.

Llamamos escala a la relación de tamaño entre las dimensiones del dibujo y las que tiene el objeto real representado. Utilizamos escalas para representar objetos pequeños (por ejemplo, escala de ampliación 2:1) y para representar objetos grandes (por ejemplo, escala de reducción 1:200).

Tipos de Dibujos a Mano Alzada

• Boceto: Está hecho a mano alzada. Es la primera aproximación al objeto estudiado, mediante el dibujo de sus líneas más importantes.
• Croquis: Es el siguiente paso al boceto. También se realiza a mano alzada, pero definiendo con más detalle los volúmenes y la proporción del objeto.

T.3 Materiales y la Madera

Clasificación de los Materiales según su Origen

• Materiales naturales: Son los que se encuentran en la naturaleza.
• Materiales artificiales: Son los que son creados por el ser humano a partir de materiales naturales.

A veces combinamos las propiedades de varios materiales, para lo cual se usan los materiales compuestos, como el tetrabrik.

Las aleaciones son mezclas de dos o más elementos en los que al menos uno es metálico. Por ejemplo:

• Acero: hierro y carbono.
• Bronce: cobre y estaño.
• Latón: cobre y zinc.

La madera es un material muy usado por el ser humano desde el comienzo de su historia para casi todo, y hoy en día se sigue usando para muchas cosas.

Obtención de la Madera

1. Se talan los árboles (a mano con hachas o con sierras mecánicas).
2. Se les quita la corteza y se cortan longitudinalmente con sierras.
3. Se apilan las maderas de forma que estén separadas del suelo y entre sí para que el aire pase entre ellas (secado).
4. Por último, se distribuye a carpinterías y ebanisterías.

Propiedades de la Madera

• Densidad: Las maderas suelen ser menos densas que el agua, por lo que flotan.
• Dureza: Suele estar relacionada con la estructura y con la mayor o menor presencia de agua.
• Resistencia a esfuerzos: La capacidad para resistir esfuerzos es la propiedad más importante a la hora de elegir una madera u otra.

Clasificación de las Maderas

• Maderas blandas: Proceden de árboles resinosos de hoja perenne. Suelen ser de color blanquecino y fáciles de trabajar, como el pino o el abeto.
• Maderas duras: Corresponden a árboles de hoja caduca, como el fresno, el nogal, el haya o el ébano.

Tableros Artificiales

Los tableros artificiales tienen varias ventajas:

• Son más económicos.
• Se aprovecha el 100% de los árboles.
• Son más planos y lisos.
• Pueden tener tamaños mayores.
• No se deforman, ni pudren, ni carcomen fácilmente.

Hay tres tipos principales:

• Contrachapado
• Aglomerado
• Prensado o de fibras (DM o MDF)

Papel y Cartón

El papel es una fina capa de fibras vegetales entrelazadas entre sí, formando un paño.

El cartón son láminas gruesas de pasta de papel o varias capas de papel pegadas. La forma más popular es el cartón ondulado.

Proceso para Trabajar la Madera

Se deben realizar una serie de pasos:

1. Medir y marcar la pieza antes de cortarla.
2. Sujetar la pieza con un sargento o con un tornillo de banco.
3. Cortar la pieza con la segueta, serrucho o serrucho de costilla.
4. Desbastar la pieza después del corte con papel de lija o lima.
5. Si es necesario, taladrarla con la barrena, taladradora de mano o con el taladro eléctrico.
6. Unirla mediante:
   • El clavado de una puntilla.
   • El atornillado de un tornillo.
   • El encolado de la pieza.
   • El pegado con pistola termofusible.
   • El ensamble de la pieza (haciendo que una pieza de madera encaje en la otra).
7. Para acabar, se tiñe, barniza, se da un acabado con cera o con aceite, o se pinta para proteger la madera.

El uso de la madera produce un impacto medioambiental considerable. La mejor solución para mitigarlo es el reciclado de la madera y todos sus derivados.

T.4 Metales

Propiedades Comunes de los Metales

• Son buenos conductores del calor.
• Son buenos conductores de la electricidad.
• Son resistentes.
• Son tenaces.

Además, en general:

• Son dúctiles y maleables.
• Son (relativamente) económicos.
• Son pesados (alta densidad).
• Algunos son magnéticos.
• Tienen una temperatura de fusión alta.

La mayoría de los metales no se emplean puros, sino en aleaciones.

El hierro y sus aleaciones sobresalen debido a sus propiedades. Por eso, los metales se clasifican en:

• Metales férricos: Corresponde al grupo de aleaciones cuyo componente principal es el hierro.
• Metales no férricos: Son los metales puros y las aleaciones que no tienen hierro en su composición.

Según la cantidad de carbono que añadamos al hierro, distinguimos: hierro dulce, aceros y fundiciones.

Metales Importantes en la Industria

Los metales no férricos puros más importantes son: el cobre, el estaño, el zinc, el magnesio y el titanio.

Las aleaciones de metales no férricos más importantes en la industria incluyen: el latón (cobre y zinc), el bronce (cobre y estaño), aleaciones de aluminio (con cobre y magnesio), aleaciones de magnesio (con aluminio) y aleaciones de titanio (con aluminio).

Los metales más usuales son los no férricos puros, además del hierro de fundición y el acero.

Proceso para Trabajar los Metales

Es parecido al de la madera:

1. Se mide y marca con la punta de trazar.
2. Se corta con tijeras para cortar metal o con sierras para metal.
3. Si es necesario, se hacen agujeros con un taladro o un sacabocados.
4. Se desbasta o pule con el cepillo de alambre o con la lima.
5. Se unen con una soldadura (realizada por un soldador o soplete de gas), o también con tornillos y tuercas, o con remaches.
6. Para acabar, se aplica un acabado que proteja el metal de la corrosión o que le aporte belleza.

Procesos Industriales para Conformar Metales

• Embutición: Un punzón deforma la plancha metálica dándole la forma deseada.
• Troquelado: Un punzón de bordes afilados corta la plancha con precisión.
• Soldadura punto a punto: Unen las planchas realizando un cordón de soldaduras a lo largo de la zona de unión.

Obtención de Metales (Metalurgia Extractiva)

La mayoría de los metales no se encuentran puros en la naturaleza, por lo que es necesario extraerlos de los minerales que los contienen. Hay dos formas principales:

• Reducción en horno (Piro metalurgia): A altas temperaturas.
• Por electrólisis: Se separa el metal mediante una corriente eléctrica.

El uso y la extracción de los materiales metálicos perjudican al medio ambiente. Por eso, los metales se deben reciclar.

T.5 Estructuras

Una estructura es un conjunto de elementos capaces de soportar fuerzas (llamadas cargas) y transmitirlas a los puntos donde se apoya, con el fin de ser resistente y estable.

Llamamos esfuerzos a las fuerzas internas que aparecen en los elementos de una estructura cuando está sometida a cargas. Estos esfuerzos pueden ser de:

• Tracción
• Compresión
• Flexión
• Cizalla (o cortadura)
• Torsión

Los elementos estructurales más usados son:

• Cimientos
• Columnas o pilares
• Vigas
• Arcos
• Tirantes

Las estructuras resistentes son las que conservan su forma al aplicarles cargas.

Los triángulos son la forma geométrica básica que, con uniones articuladas, no se deforma al aplicarle fuerzas en sus vértices. Esto ha servido de base para fabricar estructuras trianguladas.

Los arcos también aportan resistencia a una estructura. Trabajan principalmente sometidos a compresión.

Una estructura estable es aquella que, al aplicar una fuerza sobre ella, conserva su posición. Son inestables aquellas que, al aplicar un pequeño esfuerzo, pierden el equilibrio. La estabilidad está relacionada con el centro de gravedad.

Los perfiles nos permiten hacer estructuras resistentes, ligeras y económicas al mismo tiempo. Pueden ser:

• Abiertos: V, T, U, L, X (doble T o H), I.
• Cerrados: Circulares, cuadrados, rectangulares, triangulares.

Tipos de Estructuras Artificiales

• Masivas: Concentran mucho material (ej. pirámides, presas de gravedad).
• Abovedadas: Predominan arcos, bóvedas y cúpulas como elementos de soporte y sujeción.
• Entramadas: Formadas por un conjunto de perfiles (barras) unidos entre sí (ej. edificios con pilares y vigas).
• Trianguladas: Se forman con la unión de muchos triángulos (ej. cerchas de puentes o cubiertas).
• Colgantes: Se sujetan mediante cables o tirantes anclados a elementos de soporte (ej. puentes colgantes).

T.6 Electricidad

Los electrones son las partículas portadoras de carga eléctrica negativa.

La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de electrones a través de un material conductor.

El voltaje (o diferencia de potencial) es la energía por unidad de carga que impulsa a estas cargas a circular por el circuito. Se mide en voltios (V).

La intensidad de corriente es la cantidad de carga eléctrica que pasa por una sección del conductor en un segundo. Se mide en amperios (A).

La resistencia eléctrica mide la oposición que presentan los materiales (conductores, resistores) al paso de la corriente eléctrica. Se mide en ohmios (Ω).

Ley de Ohm: Establece que la intensidad de corriente (I) que circula por un conductor es directamente proporcional al voltaje (V) aplicado e inversamente proporcional a la resistencia (R) del conductor (I = V/R). Por lo tanto, si la resistencia es constante: si el voltaje se duplica, la intensidad también lo hace; si el voltaje se triplica, la intensidad también lo hace.

Generadores Eléctricos

Son dispositivos que convierten algún tipo de energía en energía eléctrica. Hay varios tipos, entre ellos:

• Pilas
• Baterías (conjunto de pilas)
• Dinamos y alternadores (generadores electromagnéticos)

Componentes de un Circuito Eléctrico

• Receptores: Transforman la energía eléctrica en otras formas de energía.
  • Lámparas o bombillas: Transforman energía eléctrica en luz y calor.
  • Motores: Transforman energía eléctrica en movimiento (energía mecánica).
  • Otros ejemplos: Resistencias (calor), timbres (sonido).
• Elementos de protección:
  • Fusibles: Protegen los circuitos y aparatos contra sobreintensidades (subidas de corriente excesivas).
  • Otros ejemplos: Interruptores magnetotérmicos, diferenciales.
• Elementos de maniobra o control:
  • Interruptores: Sirven para abrir o cerrar el circuito de forma permanente.
  • Pulsadores: Cierran (o abren) el circuito solo mientras se mantienen presionados.
  • Conmutadores: Abren un circuito a la vez que cierran otro, o viceversa, permitiendo controlar un receptor desde dos o más puntos.

Conexión de Receptores (Ej. Bombillas)

• Conexión en Paralelo: Todos los elementos están sometidos al mismo voltaje. Si uno se funde o desconecta, los demás siguen funcionando. La intensidad total es la suma de las intensidades de cada rama.
• Conexión en Serie: Los elementos se conectan uno a continuación del otro. La intensidad es la misma a través de todos ellos. El voltaje total se reparte entre los elementos. Si uno se funde o desconecta, el circuito se interrumpe y los demás dejan de funcionar.

Una pila voltaica se basa en una reacción redox entre dos metales distintos (electrodos: ánodo y cátodo) sumergidos en una sustancia conductora (electrolito).

Experimento de Oersted: Demostró que una corriente eléctrica que pasa por un conductor crea un campo magnético a su alrededor (la corriente actúa como un imán).

Experimento de Faraday (Inducción Electromagnética): Demostró que un campo magnético variable en el tiempo (por ejemplo, un imán en movimiento cerca de una bobina) puede generar una corriente eléctrica en un conductor (fuerza electromotriz inducida).