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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...

Autofoto (selfie)

Una autofoto es la fotografía que una persona toma de sí misma, sola o en compañía de otras. En su forma más característica, se trata de un autorretrato realizado con una cámara digital o un dispositivo móvil, tal como un teléfono inteligente o una tableta. Coloquialmente se conoce también por el término inglés selfie. La técnica de obtención de autofotos con los dispositivos móviles y las cámaras digitales es muy sencilla. Basta con extender el brazo y encuadrar la imagen propia en la pantalla del dispositivo. Para facilitar esta labor se comercializan extensores del brazo, unos aparatos denominados palos de autofoto, o palos de selfie, en cuyo extremo se acopla la cámara conectada a unos cables que llegan hasta el disparador, situado en la empuñadura del palo. Las autofotos han proliferado extraordinariamente en los últimos años por la confluencia de dos factores interrelacionados: el abaratamiento de costes de las cámaras digitales y el auge de las redes sociales informáticas....

Automóvil sin conductor

El automóvil sin conductor es un proyecto tecnológico de construcción de vehículos capaces de moverse y circular de forma autónoma, sin estar pilotados por un conductor humano. El primer proyecto de esta naturaleza fue desarrollado por la empresa estadounidense Google y presentado en fase de pruebas en los inicios de la década de 2010. La iniciativa del proyecto de Google correspondió al científico y profesor alemán Sebastian Thrun, uno de los inventores de Google Street View, la aplicación que ofrece visiones panorámicas de buena parte de las principales calles del mundo. Para el lanzamiento de los automóviles sin conductor fue preciso no sólo poner en marcha una tecnología avanzada, sino también impulsar acciones políticas de cara a introducir cambios en las legislaciones vigentes. El estado estadounidense de Nevada fue el primero en aprobar el funcionamiento en pruebas reales de estos vehículos. Pronto siguieron su ejemplo varios estados y territorios más, como Florida,...

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...

Ecografía

La ecografía es una técnica médica de diagnóstico por imagen basada en el uso de ultrasonidos. También se conoce por ultrasonografía o ecosonografía. Esta denominación se aplica igualmente a los registros o imágenes obtenidos mediante la realización de un examen con esta técnica. El fundamento de la ecografía es relativamente sencillo. Mediante un equipo específico, llamado ecógrafo, se emiten ondas acústicas en el dominio de los ultrasonidos (con frecuencia superiores a 20.000 hercios) sobre el órgano o la estructura anatómica sujetos a estudio. Estas ondas inciden sobre este órgano o estructura y se reflejan desde su superficie. El diseño esquemático del ecógrafo consiste en un transductor piezoeléctrico para la emisión de las ondas ultrasónicas y también para su detección, conectado a una computadora y una pantalla, para su captación, registro, interpretación y visualización. Los materiales piezoeléctricos convierten tensiones mecánicas en electricidad, y a la inversa. Los...

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...

Endoscopia

La endoscopia es la inspección visual del interior de las cavidades del cuerpo con ayuda de un instrumento especializado, que se denomina endoscopio. Constituye una técnica de diagnóstico y tratamiento médicos que facilita la introducción de una lente o una cámara en órganos huecos a través de orificios naturales o de incisiones quirúrgicas. Las primeras modalidades de endoscopios utilizadas en medicina se remontan a finales del siglo XIX. En aquel tiempo se utilizaban rudimentarios sistemas de lentes y espejos acoplados a cilindros metálicos para observar las cavidades corporales. En la actualidad, estos elementos han sido sustituidos por partes miniaturizadas de materiales asépticos y de propiedades optimizadas para cada objetivo y cada disciplina médica. Los endoscopios son elementos de naturaleza rígida o flexible y reciben distintas denominaciones en virtud de la cavidad o el conducto del organismo que se inspecciona con ellos. Entre otras modalidades, puede hablarse de...

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...

Espectroscopia

La espectroscopia es una disciplina científica y técnica que se dedica al estudio y la identificación de los átomos y las moléculas a partir de las características de sus espectros electromagnéticos. En un principio se utilizó para analizar las propiedades de los distintos colores que aparecen al hacer pasar luz natural visible a través de un prisma. Esta base se ha aplicado después al estudio de las diversas regiones de la radiación electromagnética, desde las ondas de radio al infrarrojo, la luz visible, el ultravioleta o los rayos gamma. Para entender los fundamentos de la espectroscopia es preciso definir primero lo que, en física y química, se entiende por espectro. Desde antiguo es bien sabido que cuando la luz blanca atraviesa en un cierto ángulo determinados materiales como, por ejemplo, un prisma, produce al salir una luz irisada, dividida en los distintos colores del arco iris. Este fenómeno se explica por el hecho de que la luz natural (o “luz blanca”) contiene en...

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,...

Ingeniería neuromórfica

La ingeniería neuromórfica, también conocida como computación neuromórfica, investiga el diseño y la fabricación de sistemas artificiales que imitan la estructura neurobiológica característica del sistema nervioso humano. Esta tecnología fue descrita por primera vez por el estadounidense Carver Mead en el Instituto Tecnológico de California a finales de la década de 1980 y se basa en el empleo de sistemas de integración a escala muy grande (VLSI, por sus siglas en inglés). Este campo de conocimiento e investigación ha evolucionado en las últimas décadas como un campo multidisciplinar en el que confluyen los avances de las ciencias de la vida, la informática, la física, las matemáticas y la ingeniería electrónica. Su finalidad inmediata es la elaboración de sistemas neuronales artificiales, en un dominio próximo a la denominada inteligencia artificial. El propósito de la ingeniería neuromórfica es aunar las características principales de los sistemas biológicos (por ejemplo, la...