º CURSO...2º SEMESTRE. Electricidad. Gustrán Esteban, Laura Laguna Palacín, Laura Martín Gil, Julia Tomás Álvarez, Miriam de

Transcripción

1 º CURSO...2º SEMESTRE Electricidad Gustrán Esteban, Laura Laguna Palacín, Laura Martín Gil, Julia Tomás Álvarez, Miriam de

2 TRABAJO DE MÓDULO. DISEÑO DE UNA TOSTADORA Gustrán Esteban, Laura Laguna Palacín, Laura Martín Gil, Julia Tomás Álvarez, Miriam de 2º curso en ineniería de Diseño Industrial y desarrollo del producto

3 DESARROLLO INTERNO - CIRCUITO Circuito eléctrico y electrónico. Esta tostadora necesitará una parte eléctrica, y vamos a demostrar que es viable. Parte de la siguiente información la hemos sacado de analizar una tostadora por dentro, analizando su circuito, mecanismos y partes internas que hacen que funcione este aparato. La tostadora usa la radiación infrarroja para calentar el trozo de pan. Cuando se introduce una rebanada de pan/ tostada se puede ver un alambre enrollado que brilla y se pone de color rojo. Este es el alambre que produce la radiación infrarroja. Propiedades del nicrom: - No se oxida - Resistente a la corrosión - Elevado punto de fusión, entorno a los 1400ºC - Gran resistividad Este material es el idóneo y el más utilizado actualmente que se enrolla en bobinas para desarrollar una resistencia eléctrica que genere el calor. El tostador común, incluye un resorte comprimido conectado a una bandeja que expulsa la tostada hacia afuera. Esto puede controlarse muchas veces por medio de un temporizador que desconecta automáticamente el tostador y al mismo tiempo hace que la bandeja salte, para expulsarlo. La ranura por donde se mete el pan consta de dos láminas de nicrom a cada lado, muchos tostadores incluyen un par de rejillas a cada lado que presionan el pan y lo central. Los alambres de nicrom deben estar conectados a la energía eléctrica. La forma más común de usar este alambre es alambre de nicrom envuelto alrededor de una lámina de mica. El nicrom es una aleación de níquel y cromo con una elevada resistencia comparada con la de cobre, utilizada antiguamente. En vez de tener un mecanismo de resortes de metal que empujan la bandeja para expulsar o hacer saltar la tostada hacia afuera, hemos ideado una cesta metálica que encaja perfectamente en la ranura. Hacen la misma función que las rejillas, para evitar que el pan este en contacto con las laminas de nicrom y además, como ya hemos visto en los análisis hechos, los usuarios están descontentos porque el mecanismo de expulsión de la tostada hace que muchas veces salga fuera, caiga fuera, se caiga al suelo, manche la mesa y con esta cesta metaliza podremos sacar el pan perfectamente, sin quemarnos, cogiéndola del asa, y llevándola directamente al plato. 101

4 Los fabricantes de circuitos eléctricos, tienen la siguiente placa, no existe un único modelo, pero está es la que normalmente incorporan las tostadoras actuales. Consta de una parte eléctrica que es la parte que va conectada a la corriente y la parte electrónica que va conectado con los diferentes elementos de la tostadora. CALCULOS ELECTRICOS: Como ya hemos sacado en un estudio de tostadoras, la potencia media es de 775 W y es la potencia que decidimos que desarrollara nuestra tostadora. P = 775W El voltaje que se utiliza en los hogares es de 230 V. Con el voltaje que tenemos y la potencia que queremos conseguir podemos conseguir la intensidad que debe pasar por los cables del circuito y el valor de la resistencia. I = P/V = 775/230 = 3,37 A R = V/I = 230/ 3,37 = 68,25 Ω Lo que necesitamos saber es los datos del alambre de nicrom. Para ello, lo primero que hacemos es calcular la densidad de corriente para una pletina de nicrom en el caso de que fuese recta de 1mm x 0,1 mm. J = I/S = 3,37/ 1X0,1 =33,7 A/mm2 La tostadora llevará incluido un temporizador de tiempo, por lo que en el circuito habrá un regulador de tiempo. Este regulador ya va incluido en la placa que hemos visto en la parte electrónica, solo tendremos que conectar un botón que este fuera con el elemento que se encarga de regular el tiempo, dentro de la placa. Si la densidad de corriente, J, es más pequeña que el valor que nos ha dado, puede que no caliente. Si es mayor puede que se funda. J < 33,7 A/mm2 - No calienta J > 33,7 A/mm2 - Se funde Calculamos las dimensiones que tuviera que tener el hilo para un radio de 0,1. S= πr2 d = 0,35 mm Teniendo ya las dimensiones del hilo hay que saber que entre el hilo de nicrom enrollado y estirado la mejor opción es algo intermedio, la potencia es la misma en las dos, pero por ejemplo el enrollado se calentará más porque esta más concentrado. 102

5 Hay unas tablas que relacionan el diámetro del hilo con la intensidad que puede circular y la temperatura que obtendremos según los otros dos datos. Buscamos en la tabla el valor más próximo a 0,35 mm. nicrom estirado, ya que hemos visto que era la mejor opción. Pero el nicrom no puede estar en contacto con el hierro porque se cortocircuitaría, por lo que lleva un cemento blanco que hace de aislante entre ambas. Tabla valores de resistencias en alambres de resistencias arrollados en espiral: El circuito de conectará enchufandoo un cable eléctrico a la luz: Tabla valores de resistencias en alambres de resistencia recta: En espiral nos da un valor máximo de I = 3, 62 A, que da 1100º, lo que quiere decir que no puede pasar más intensidad que esa y para ese valor, que es muy aproximado al que hemos calculado, el hilo se fundiría. Hilo arrollado en espiral descartado. Para el alambre recto, el máximo de amperios es 5 que dan 1100º. Para una intensidad de 3,37 que hemos obtenido, miramos en la tabla y nos daría alrededor de 800º. Una cosa son los 800º de la resistencia y otro el calor que le llegue al pan, por lo que se pone un poco separado. Como ya hemos dicho, esta asegurar esta distancia se suelen poner unas rejillas que en nuestro caso son sustituidas por una cesta metálica que se puede extraer. Hemos calculado prácticamente, en el laboratorio, poniendo a tostar una rebanada de pan y midiendo la temperatura que hace calentar el pan y esta en torno a los 150º. Otro aspecto a tener en cuenta es que las resistencias son de hierro y llevan el hilo de Para conseguir un transporte cómodo de la tostadora, hemos diseñado un recogecables. De este modo el cable quedaría introducido en el interior de la tostadora. El funcionamiento sería similar al de una correa de perro, extensible y ajustable a la medida deseada. Además se conseguiría una medida adecuada a cada situación, por lo que no habría problema de largura. Como inconveniente encontramos la cabeza del enchufe. Si queda introducida por completo en el interior de la tostadora, sería necesario un espacio grande para que cupiese. Por otro lado, puede hacer tope justo en la cabeza, por lo que quedaría una zona en el exterior. 103

6 Otra opción para el diseño del cable es utilizar una especie de USB. El sistema es similar al de los móviles actuales. Habría una zona de cargador y otra de cable, que podría enchufar a la tostadora mediante una ranura. El cable se recogería por separado de la tostadora. Como inconveniente a esta solución encontramos la posible pérdida del cable de la tostadora. Estudiando la forma de uso, la tostada se introduciría en la cesta que se encuentra en el interior de la tostadora. Para poder sacarla se utilizará la cesta. 104