1.3 Polea. Explicación: 1 Polea

Transcripción

1 ACTIVIDAD TECNOLÓGICA ESCOLAR MECÁNICA 1.3 Polea Polea de Cable Polea Móvil OBJETIVOS: Aprender sobre sistemas mecánicos relacionados con la unidad edera Utilizar el conocimiento de poleas, piñones y demás para complementar los proyectos de la unidad edera INTENCIONALIDAD: Que el alumno identifique la funcionalidad de la rueda, la polea y el piñón, así como las aplicaciones de los elementos mecánicos necesarios para desarrollar proyectos e incluir mejoras en los mismos Polipasto (relacionado con polea móvil) GUÍAS PARA EL APRENDIZAJE: Actividad Uno: polea Explicación: 1 Polea Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas. En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta. ACTIVACIÓN COGNITIVA: Se hace una breve explicación de la temática de mecánica considerada en la utilización del proyecto edera, la estructura de la temática es la siguiente: 1. Rueda 1.1Rueda Dentada Cremallera Rueda dentada Interna Multiplicador de Velocidad Correa Polea 1.2 Rueda de transporte El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan. El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chavetero que facilita la unión de la polea

2 con el eje o árbol (para que ambos giren solidarios). La garganta (o canal) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal. resistencias mayores), se emplea para reducir el esfuerzo necesario para la elevación o el movimiento de cargas. Se suele encontrar en máquinas como grúas, montacargas, ascensores Polea de Cable La polea de cable es un tipo de polea cuya garganta (canal) ha sido diseñada expresamente para facilitar su contacto con cuerdas, por tanto suele tener forma semicircular. La misión de la cuerda (cable) es transmitir una potencia (un movimiento o una fuerza) entre sus extremos. El mecanismo resultante de la unión de una polea de cable con una cuerda se denomina aparejo de poleas Normalmente se encuentra formando parte de mecanismos más complejos denominados polipastos Polipasto Se emplea en la elevación o movimiento de cargas siempre que queramos realizar un esfuerzo menor que el que tendríamos que hacer levantando a pulso el objeto. 1.2 Polea Móvil Debido a que es un mecanismo que tiene ganancia mecánica (empleando pequeñas potencias se pueden vencer

3 BIBLIOGRAFÍA mentos/tecnologia/mecaneso/mecanica_ basica/index.htm Aplicación actividad uno: Poleas (tiempo: 30 min), material necesario polea, botella de agua, cordel La ilustración de la izquierda muestra la configuración de una polea para levantar la botella de gaseosa. Observe que la dirección de la fuerza ejercida para levantar la botella es contraria al movimiento de la botella, pues uno jala hacia abajo para que la botella suba. Paso uno: Amarre una polea a la perilla de una puerta, al mango de una gaveta, o bien a algún objeto fijo que pueda soportar el peso de la botella de gaseosa. Paso dos: Amarre un cordel al cuello de la botella y hágalo pasar por la polea. Paso tres: Jale hacia abajo el cordel y fíjese en la cantidad de fuerza necesaria para levantar la botella de gaseosa. Observe que la dirección de la fuerza (descendente) es contraria al movimiento resultante de la botella (ascendente). Preguntas: Qué es una polea? Qué tipo de polea se esta trabajando en esta actividad? Como mejoraría la configuración de este sistema de poleas, para tener que utilizar menos fuerza? Puede encontrar ejemplos de poleas en tu escuela, casa o comunidad? Que aplicación de este sistema de poleas usted podría dar en un contexto real? (hacer un dibujo) Cree que lo liso que sea la soga o cordel afecte la cantidad de fuerza necesaria para levantar la botella? Por qué sí o por qué no? BIBLIOGRAFIA: Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering Actividad Dos: Rueda Explicación 1. Rueda La rueda es un disco con un orificio central por el que penetra un eje que le guía en el movimiento y le sirve de sustento. La parte operativa de la rueda es la periferia del disco, que se recubre con materiales o terminaciones de diversos tipos con el fin de adaptarla a la utilidad correspondiente. Algunas de las ruedas más empleadas son: Rueda dentada, que es empleada principalmente para la transmisión del movimiento giratorio entre ejes. Rueda de transporte, empleada para reducir el rozamiento con el suelo. Unas

4 muy empleadas con las de cámara de aire. Polea, muy empleada tanto para la transmisión de movimientos como para la reducción del esfuerzo al elevar o mover pesos. diseño adoptado, se pueden presentar dos tipos de ejes: Ejes que giran solidarios con la rueda (por ejemplo las carretillas), en cuyo caso el soporte es el que guía el movimiento. Si el eje se emplea para la transmisión del movimiento giratorio entre la rueda y otro operador (o viceversa), entonces recibe el nombre de árbol. Ejes que están unidos directamente al soporte (caso de las bicicletas, patinetes...), en cuyo caso la rueda gira libremente sobre el eje, que es el que le guía en el movimiento. Composición de la rueda Desde el punto de vista tecnológico, la rueda es un operador dependiente. Nunca puede usarse sola y siempre ha de ir acompañada de, al menos, un eje (que le guía y sirve de sustento) y de un soporte o armadura (que es el operador que controla la posición del eje y sirve de sostén a todo el conjunto). El soporte es un operador cuya misión es mantener al eje solidario con la máquina. En muchas aplicaciones suele tener forma de horquilla (patinetes, bicicletas, carros...). Además, para reducir el rozamiento entre el eje y el soporte (o entre la rueda y el eje si este permanece fijo), se suele recurrir al empleo de casquillos o de rodamientos (de bolas, rodillos o agujas) Rueda Dentada La rueda dentada (engranaje, piñón) es, básicamente, una rueda con el perímetro totalmente cubierto de dientes. El tipo más común de rueda dentada lleva los dientes rectos (longitudinales) aunque también las hay con los dientes curvos, oblicuos. Partes de la rueda: El eje es una barra, normalmente cilíndrica, que guía el movimiento giratorio de la rueda. Dependiendo del Para conseguir un funcionamiento correcto, este operador suele girar solidario con su eje, por lo que ambos se ligan mediante una unión desmontable que emplea otro operador denominado chaveta

5 permitiendo aumentar, disminuir o mantener la velocidad de giro del eje conductor, al tiempo que mantener o invertir el sentido de giro de los ejes Multiplicador de Velocidad Permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes, pudiendo modificar las características de velocidad y sentido de giro. Los ejes pueden ser paralelos, coincidentes o cruzados. Este mecanismo se emplea como reductor de velocidad en la industria (máquinas herramientas, robótica, grúas...), en la mayoría de los electrodomésticos (vídeos, casetes, tocadiscos, programadores de lavadora, máquinas de coser, batidoras, exprimidores...), en automoción (cajas de cambio de marchas, cuentakilómetros, regulación de inclinación de los asientos...), etc. Este mecanismo es muy empleado en aparatos electrodomésticos (neveras, lavadoras, lavavajillas...), electrónicos (aparatos de vídeo y audio, disqueteras...) y en algunos mecanismos de los motores térmicos (ventilador, distribución, alternador, bomba de agua...). Normalmente los ejes tienen que ser paralelos, pero el sistema también puede emplearse con ejes que se cruzan en ángulos inferiores o iguales a 90º. Aplicación actividad dos: Tetrápodo: Tiempo 30 min, material necesario: Tetrapodo Multiplicador de velocidad en poleas Se emplea para transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes distantes En esta ilustración vemos el diseño mecánico de la estructura del tetrapodo donde encontramos un sistema de polea de cable y un sistema de rueda dentada.

6 En base a la ilustración y después de hacer funcionar el objeto responda las siguientes preguntas: Qué es una rueda? Qué tipo de ruedas se esta trabajando en esta actividad? Que aplicación de este sistema de ruedas y poleas usted podría dar en un contexto real? (hacer un dibujo) día se completa con nuevos elementos más perfeccionados (suspensión hidráulica inteligente, frenos de disco autoventilados, ruedas de perfil bajo, dirección asistida de dureza variable, regulación de altura...) Aplicación actividad tres: Foto móvil: Tiempo 40 min, Material necesario: Foto-móvil Como mejoraría el desplazamiento del tetrapodo? Actividad tres: Rueda de transporte 1. Rueda de transporte La rueda empleada en el transporte necesita, al menos, dos elementos más para poder funcionar: una armadura y un eje. A esto suele añadirse, al menos: un cojinete para reducir el rozamiento de la rueda con el eje (o el del eje con la armadura, como en el caso de la carretilla). En los automóviles y otros medios de locomoción más desarrollados lo normal es que también incluya un sistema de suspensión (colocado entre la armadura y el soporte y cuya misión es evitar que las imperfecciones del suelo se transmitan a la carga), uno de frenada y otro de dirección. Después de armar el foto móvil notamos en su diseño mecánico un sistema de ruedas de transporte, el cual soporta la estructura. En base a la ilustración y después de hacer funcionar el objeto responda las siguientes preguntas: Que aplicación de este sistema de ruedas usted puede encontrar en un contexto real, diferente a un automóvil? (hacer un dibujo) Cómo controla la dirección del foto móvil? Actividad Cuatro: Cremallera Explicación: 1. Cremallera Todo esto junto es lo que constituye el denominado tren de rodadura, que cada Una cremallera es un prisma rectangular con una de sus caras laterales tallada

7 con dientes. Estos pueden ser rectos o curvados y estar dispuestos en posición transversal u oblicua. Desde el punto de vista tecnológico podemos considerarla como un caso particular de la rueda dentada, pues puede suponerse que es un engranaje de radio infinito. Aplicación Actividad cuatro: Puerta Eléctrica, tiempo: 30 min, Material necesario: Kit puerta eléctrica Como vemos en la figura anterior la puerta eléctrica soporta un sistema de poleas y un sistema de ruedas que incluye la cremallera. Incluye el control de apertura y cierre de la puerta. puerta? (explicarlo por medio de dibujos) Preguntas: Explique que sistemas mecánicos se aplican en la puerta eléctrica Desde el punto de vista mecánico, Cómo aumentaría o disminuiría la velocidad de apertura o cierre de la

8 EVALUACION (tiempo 20 min) b. Rueda dentada c. Rueda de palas Nombre: Responda las siguientes preguntas (opción múltiple) 1) El sistema de poleas utilizado para levantar una botella de agua es: a) Polea móvil b) Polea de Cable c) Polipasto 2) Que compone una rueda? a) Eje, armadura, llanta b) Armadura, cubo, eje c) Eje, soporte, rueda 3) Qué tipo de ruedas se trabajan en el tetrapodo? a) Rueda de transporte b) Rueda dentada c) Rueda de palas 4) En cuáles objetos podemos ver una rueda multiplicadora de velocidad? a) aparatos de vídeo y audio, disqueteras b) máquinas de coser, batidoras, exprimidores c) bicicletas, patinetes, autos 5) Qué tipo de rueda utiliza el fotomóvil? a. Rueda de transporte 6) La cremallera permite en la puerta eléctrica? a) Multiplicar velocidad b) Abrir o cerrar la puerta c) Desplazar las poleas 7) Las partes de una polea son? a) Soporte, eje, armadura b) Rueda, eje, piñón c) Chavetero, eje, cubo Responda con sus propias palabras: 8) En que elementos (objetos) puede usted utilizar la cremallera? 9) Qué elementos (objetos) podría usted reciclar para reutilizar sus partes como elementos mecánicos? 10) Qué mejoras mecánicas usted incluiría en los elementos didácticos proporcionados en el proyecto Edera?

9 Anexo 1: Fabricación de poleas A continuación mostramos como fabricar poleas de una forma fácil y sencilla utilizando materiales como madera, plástico o papel. Construcción de poleas por medio de madera papel, podemos construir una sencilla polea; hemos de pegar la tira e cartulina a ambos lados y cruzarlos con un eje de alambre forrado con papel Ejes solidarios de alambre en tapa Ahora vemos una tapa de plástico, la cual podemos utilizarla como polea En la imagen superior se pueden observar distintas formas de construir poleas: de discos de madera y clavos, de discos de madera de distintos diámetros, con una tapa d plástico y tubo de rotulados, con un disco de hojalata y dientes en su periferia, con una tapa de bote de hojalata y disco de cartón, etc. Por un lado de la polea, eje solidario Polea de cartulina con eje de alambre Por ambos lados de la polea Bibliografía: mecanic/polea7.htm Con dos discos de cartón y una tira de cartulina, un alambre y un trozo de