1. Energía. Trabajo. Potencia.

Transcripción

1 Tema 6.

2 1. Energía. Trabajo. Potencia. La energía es la capacidad de un sistema físico para producir un trabajo. W = E La unidad es el Julio. J = N. m (Julio = Newton. metro) El trabajo W = F. d La enegía de un sistema ni se crea ni se destruye, se transforma. Potencia P = W(trabajo)/t (tiempo) Su unidad es el vatio (W)

3 2. Fuentes de energía Una fuente de energía es la materia o el proceso por el cual se obtiene energía. Pueden ser renovables o no renovables. Fuentes de energía no renovables: a. El petróleo (mezcla de HC). b. El carbón (mayoritariamente formado por C) c. El Gas Natural ( mayoritariamente metano) d. Minerales radiactivos ( minerales de uranio : plechbenda)

4 3. Fuentes de energía renovables a. Eólica.- Tranforma la energía cinética del viento en energía eléctrica (DC). b. Solar.- se aprovecha la luz y el calor del sol. a. Fotovoltáica. Radiación en eléctrica (DC) b. Termosolar. Energía térmica en eléctrica (AC) c. Hidráulica.- Tranforma la energía potencial en energía eléctrica (AC). d. Biomasa.- Sustancias naturales que se usan como combustibles o para obtener un nuevo tipo de éstos (biodiesel, bioetanol y biogas).

5 4. Máquinas Una máquina es aquel dispositivo que transforma energía. Para que funcione, necesita una energía primaria y la convierte en energía mecánica. Las máquinas térmicas son aquellas que la energía primaria es el calor procedente de una combustión. Este calor permite alterar el estado de un fluido llamado fluido motor. Si el fluido motor es el combustible, el dispositivo se denomina motor. Si el fluido motor no es el combustible, se habla de máquina.

6 5. Mecanismos Son dispositivos que transforman fuerzas y movimientos. La fuerza es toda causa capaz de deformar un sistema material o transformar su estado de movimiento consiguiendo una aceleración. Se mide en Newton (N) o en Kilogramos (Kg ). 1 Kg = 9,8 N. Los mecanismos se diferencian en tres clases: a. Mecanismos que transforman fuerzas (palanca y poleas) b. Mecanismos que transforman velocidades(poleas y engranajes). c. Mecanismos que transforman tipo de mivimientos: piñón-cremallera, biela-manivela y leva-barra seguidora.

7 6. La palanca. Está compuesta de una barra rígida Está formada por tres elementos esenciales : F (Fuerza aplicada), R (Resistencia o carga elevada) y f ( fulcro o punto de apoyo). X Y F F. X = R. Y R f

8 Tipos de palancas a. Primer género. La disposición es : R f F ejemplo : pinzas de la ropa, tijeras, balancín.etc. b. Segundo género.la disposición es : f R F ejemplo: una carretilla con el eje de la rueda en el extremo. Un cascanueces. c. Tercer género. La disposición es : f F R Ejemplo : unas pinzas quirúrgicas

9 Problema1 Una palanca de 4 m de longitud, sirve para mover un bloque de granito de 200 Kg. de peso, situándose el fulcro a 25 cm de dicho peso. Calcular la fuerza que se ha de aplicar y su ventaja mecánica (VM). 1. Datos.- L = 4 m ; R = 200 Kg ; b = 25 cm = 0,25 m a = L b = 4 0,25 = 3,75 m. ; F? 2. Esquema R b a F 3. Resolución.- a. F = b. R ; F = b. R / a = 0, / 3,75 = 13,4 Kg VM = R/F = 200/13,4 = 14,9

10 Problema 2 Una carretilla cuyo eje de la rueda se encuentra en un extremo, tiene 2 m de longitud y sirve para transportar un peso que se encuentra a 40 cm. del eje. Si la fuerza que se le aplica es de 30 Kg, calcular el valor del peso transportado y su ventaja mecánica. Datos.- a = 2 m ; b = 40 cm = 0,40 m ; F = 30 Kg ; R =? Esquema. b F f R a Resolución.- a. F = R. b ; R = a. F / b = / 0,40 = 150 Kg VM = R/F = 150 / 30 = 5

11 Polea fija

12 Poleas fíjas y moviles Polea fija. El eje gira y no se desplaza. Polea móvil. El eje gira y se desplaza. VM (Ventaja mecánica). VM = R / F F = R / 2 F VM = 2

13 Problema 3 Un polipasto formado por una polea fija y otra móvil, se utiliza para elevar un peso de 75 Kg. Calcular la fuerza que se ha de realizar, su ventaja mecánica y el desplazamiento de dicha fuerza si el peso se desea subir hasta una altura de 1 m. Datos.- Polipasto poleas móviles, n = 1 ; R = 75 Kg; F? ; VM? b = 1 m ; a? Esquema F b R a Resolución F = R/2.n = 75/2.1 = 37,5 Kg ;; VM = R/F = 75/37,5 = 2 F. a = R. b ;; a = R. b / F = / 37,5 = 2 m

14 Mecanismos que transforman velocidades M RT, Relación de transmisión RT = n 2 / n 1 = d 1 / d 2

15 Problema 4 Un sistema mecánico formado por dos poleas, la primera motriz de diámetro de garganta 20 cm y la segunda, conducida, de diámetro de garganta 30 cm, se mueve gracias a la acción de un motor que gira a 2000 rpm y que se acopla a la primera polea. Calcular: la relación de transmisión, el sentido de giro de la conducida si la motora gira en sentido positivo y la velocidad de giro del segundo eje Datos.- d 1 = 20 cm ; d 2 = 30 cm ; n 1 = 2000 rpm ; RT? ; n 2? Esquema d 1 n 1 M d 2 n 2 (1) (2) Resolución.- RT = n 2 / n 1 = d 1 / d 2 = 20 / 30 = 0,67 ;; n 2 = n 1. RT = n 2 = ,67 = 1340 rpm

16 Engranajes Z 1 Z 2 M M n 1 n 2 RT = n 2 / n 1 = z 1 / z 2

17 Problema 5 Dos ruedas dentadas se engranan entre si. El primer engranaje posee 24 dientes y el segundo 64 dientes. Si el primero se acopla a un motor que gira a 1500 rpm, calcular la RT, la velocidad del segundo eje y el sentido de giro si el primer eje gira con sentido +. Datos.- z 1 = 24 ; z 2 = 64 ; n 1 = 1500 ; RT? ; n 2? Esquema M z 2 n 2 z 1 n 1 (1) (2) Resolución.- RT = n 2 / n 1 = z 1 / z 2 = 24 / 64 = 0,38 ;; n 2 = n 1. RT = n 2 = ,38 = 562 rpm

18 Sinfín-corona Trannsmite movimiento de rotación en ejes que se cruzan. El Sinfín posee un único diente z 1 = 1 RT = n 2 / n 1 = 1 / z 2 z 2, es el número de dientes de la corona. M

19 Mecanismos que transforman el movimiento a. Movimiento circular en lineal : Tornillo-tuerca. Piñón-cremallera. b. Movimiento circular en alternativo regular: Biela manivela Biela- excéntrica. c. Movimiento circular en alternativo irregular: Leva barra seguidora. Otros elementos : Cigüeñal.- es un árbol de manivelas.

20 Motores. Son dispositivos que transforman un tipo de energía(energía primaria) en energía mecánica: energía cinética de rotación en el eje. Cuando la energía primaria es la eléctrica, el motor es eléctrico. Cuando la energía primaria es el calor procedente de la combustión y la expansión de los gases resultantes, el motor es térmico. Los motores térmicos pueden ser: a. De combustión externa. El combustible es diferente al fluido motor; ejemplo la máquina de vapor. b. De combustión interna. El combustible es el fluido motor; por ejemplo los motores de explosión y de combustión.

21 Máquina de vapor.

22 Motor de explosión de 4 tiempos

23 Motor a reacción