miércoles, 26 de mayo de 2021

Puente móvil en Tinkercad

 Estas últimas semanas del curso, hemos planteado la creación de un puente utilizando la página web de diseño ''Tinkercad''.


Para la elaboración de este puente móvil, se desea realizar una carretera para unir dos ciudades próximas. En el trayecto hay un obstáculo que es necesario salvar: un río navegable.

Para permitir el paso de automóviles se piensa construir un puente que cumpla las dos funciones: permitir el tránsito de automóviles por encima y el paso de grandes veleros de gran altura por debajo.

Para su elaboración, se utilizarán mecanismos como poleas, ruedas dentadas, tornillos sin fin..., para conseguir el movimiento de la estructura. Además, llevará un circuito eléctrico que dirigirá la apertura y cierre del puente.


Estos han sido los resultados paso a paso:












































Puente completado en Tinkercad





Película con la completa elaboración:







Búsqueda de información:


El puente que he realizado, está basado en el puente: Foryd Harbour Bridge, Denbighshire. 

El puente Foryd, cruza el río Clwyd en Rhyl y se inauguró en 1932. Las vigas de la cuerda del arco proporcionan la fuerza para que la cubierta cruce el río en dos tramos, que descansan sobre un muelle central. El puente fue diseñado por RG Whitley, que era un topógrafo del condado de Flintshire.


Mecanismos utilizados para el correcto funcionamiento del puente:


Para ello, al ser un puente real, he encontrado el siguiente vídeo en el que se puede apreciar el funcionamiento del puente y los mecanismos utilizados.



En mi puente, he utilizado un motor para que se puedan elevar las cuerdas. 




Una pila para suministrar energía al circuito.



Un panel para invertir la polaridad en las cargas y conseguir que el puente se levante y vuelva a su posición inicial sin problemas.




Para ello, he colocado diversos engranajes unidos por el poste metálico, la pila, el motor y el panel.



 Finalmente, he colocado un fin de carrera en los engranajes para que el puente se detenga en la posición que nosotros queramos.




Gif animado:


Finalmente, para acabar con la elaboración del puente, hemos realizado un gif animado, mostrando como funcionaría el puente en la realidad.









martes, 11 de mayo de 2021

Transmisión de corriente eléctrica sin cables

  Finalmente, esta semana, estado debatiendo si es posible que la corriente eléctrica pueda transmitirse SIN cables. Para ello, hemos buscado información. Estos han sido los resultados:


Las bases teóricas para la transmisión de energía eléctrica sin cables fueron sentadas a principios del siglo XIX , fundamentadas en las propiedades de la electricidad y los campos magnéticos. 

La ley de inducción expresa a grandes rasgos, como un campo magnético que incide en un conductor es capaz de inducir una corriente eléctrica en el mismo. De la misma forma una corriente eléctrica que pasa por un conductor genera un campo electromagnético a su alrededor que tiene la capacidad de generar una corriente eléctrica en un conductor próximo.

 



Nikola Tesla sería el primer científico-inventor que daría aplicación a estas propiedades, mediante experimentos que transportaban electricidad sin cables.



A esta primera tecnología se le nombro como ''efecto Tesla'', y su máxima expresión estaba en la idea que tenía de Tesla de crear una red eléctrica universal similar una red wifi global, que abarcara toda la superficie de la tierra y a la que cualquiera se pudiera conectar desde cualquier punto de forma gratuita.

 La falta de una perspectiva de negocio, hacía poco atractiva la idea a los inversores, y el colosal proyecto se vio lastrado por la falta de medios económicos.

 


Tesla moriría pobre y considerado un científico loco, sin embargo, sus avances serán parte fundamental de la tecnología electrónica del siglo XX y en los últimos años sus ideas y teorías y conceptos están teniendo una gran repercusión en la sociedad.

 

Siguiendo la estela de Tesla, diversas compañías llevan años tratando de crear sistemas para la alimentación eléctrica sin cables, que se puedan incorporar a todo tipo de productos electrónicos y que sean rentables para el mercado. 

 

Sin embargo, existen tecnologías mucho más ambiciosas que están en pleno desarrollo, es el caso de Witricity.

 

WiTricity es el nombre de la empresa que está desarrollando esta nueva tecnología. La empresa lleva casi 15 años buscando soluciones que nos permitan prescindir de los cables de forma masiva en nuestro hogar, nuestra oficina, o incluso en las ciudades. Su tecnología  es capaz de transmitir grandes cantidades de energía (KW) a varios metros de distancia, con una alta eficiencia, aunque lo cierto es que dependerá en gran medida de la distancia respecto de la base. 




Guerra de las corrientes

 Esta semana, también hemos estado buscando información sobre la llamada ''guerra de las corrientes''. Estos han sido los resultados:


La guerra de las corrientes fue una serie de eventos que protagonizaron a la pugna motivada por la introducción de los sistemas de transmisión de energía eléctrica en los Estados Unidos, librada entre el final de la década de 1880 y el comienzo de la década de 1890, con la expectativa de los enormes beneficios que las grandes compañías esperaban obtener del rápido crecimiento del negocio del suministro de electricidad como telón de fondo.



En un ambiente de competencia comercial, se desencadenó un debate público sobre la seguridad eléctrica, acompañado de campañas de propaganda en los medios de comunicación. Los sistemas de corriente continua (CC) de la Compañía Edison y de corriente alterna (CA) de la Westinghouse Electric, con sus respectivas ventajas e inconvenientes, se convirtieron en los protagonistas del enfrentamiento entre empresas.




 En el bando de los defensores de la corriente continua destacaba Edison (por entonces en la cima de su prestigio como inventor y empresario); enfrentado a Nikola Tesla financiado por George Westinghouse (un empresario procedente del sector del ferrocarril) que había intuido las grandes posibilidades técnicas de la corriente alterna.




La disputa se desarrolló coincidiendo con la introducción y la rápida expansión de la corriente alterna (ya en uso y defendido por varias empresas estadounidenses y europeas) y su eventual adopción remplazando al sistema de distribución de corriente continua. 


A pesar de la popularidad de Edison y sus descubrimientos e inventos, fue la corriente alterna propugnada por Tesla la que predominó para la distribución de electricidad desde entonces hasta nuestros días.

Centros de transformación de electricidad y transformadores

 Esta semana, hemos estado buscando información sobre los centros de transformación de electricidad y los transformadores. Estos han sido los resultados:


¿Qué es y de qué se compone un centro de transformación de electricidad?

Un centro de transformación de electricidad (CT) es una instalación provista de uno o varios transformadores reductores de alta a baja tensión para que finalmente sea consumida por los usuarios.



Los CT tienen una función muy importante, que consiste en distribuir la energía eléctrica a diferentes tensiones, que permiten la conexión a líneas y redes en cualquier punto que se necesite. Se encuentran situados normalmente entre las subestaciones y el abonado. 

Se encargan de reducir la tensión de la red de distribución en ''Media Tensión'' (11,15,20,35 y 45kV) a los valores de consumo de ''Baja Tensión'' (400/230V).

De esta manera, una red de transmisión emplea usualmente voltajes del orden de 220 kV y superiores, denominados alta tensión, de 400 o de 500 kV.



Dependiendo del la zona en el que se instala, así como del propósito al que irá destinado, el centro de transformación presenta diferentes formas. Por ejemplo en las zonas rurales, donde ocurre con frecuencia que los clientes necesiten energía para fincas o regadíos en grandes extensiones de terreno, el centro de transformación se encontrará a la intemperie sobre poste o aéreo. 

El centro de transformación se albergará en unos grandes armarios; llamados celdas modulares, que en ocasiones permanece en una caseta de hormigón para asegurar su protección de cualquier agente exterior.


Dependiendo de su misión y situación en la red eléctrica, los CT se clasifican según:


  • Su alimentación (en punta, de paso o de anillo).
Dependiendo de la alimentación, los centros de transformación se denominan en punta (cuando están al final de la línea), de paso (cuando se encuentran en medio de la misma) o de anillo cuando se alimenta por los dos extremos. Este último es el que ofrece el suministro más adecuado para las grandes instalaciones industriales y poblaciones.

  • Su propiedad (de empresa o de abonado, cliente).
Con respecto a la propiedad pueden ser de empresa y de abonado. Según la cantidad de potencia que el cliente necesite, el centro de transformación podrá ser propio o de la empresa suministradora de energía. Normalmente, las grandes instalaciones agropecuarias y bodegas cuentan con centros de transformación de abonado.

  • Su emplazamiento.

  • La acometida (aérea o subterránea).
Teniendo en cuenta la acometida, los centros de transformación se diferencian entre los que se alimentan por cables aéreos o por cables situados en el subsuelo.

  • La obra civil.
Los centros de transformación se adaptan a los diferentes lugares donde son instalados. Atendiendo a ello, podrán tener unas características específicas, encontrándose en pequeñas o grandes construcciones metálicas, de hormigón, semienterrados, en superficie, etc.


¿Qué es y cómo funciona un transformador?

Se denomina transformador a un elemento eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida.

Podemos utilizar el transformador, normalmente en nuestros hogares, para reducir la tensión eléctrica para conseguir que el elemento al que queramos conectar la corriente no sufra daños.





Los transformadores constan de dos devanados de cobre. Si aplicamos una tensión alterna en un devanado (V1), en el otro se induce otra tensión (V2) cuyo valor depende del número de vueltas de cada devanado, n1 y n2: 


                 V1               n1
                     ___ =           ___
                 V2              n2


La tensión alterna senoidal tiene una cualidad esencial frente a la tensión continua: su valor se puede aumentar o reducir mediante el uso de transformadores. Esta característica permite transportar la energía eléctrica a tensiones muy altas, y a lo largo de cientos de kilómetros, sin que parte de ella se pierda debido al calentamiento de los cables.





sábado, 1 de mayo de 2021

Ley de Ohm

 Esta semana también hemos estado estudiando la ley de Ohm, además de realizar unos problemas.


2.3 Ley de Ohm:


La resistencia (R) que un material opone al paso de la electricidad es el cociente entre la tensión aplicada en sus extremos y la intensidad de corriente que lo atraviesa. Este enunciado se conoce como la ley de Ohm:

R= V
      _
     I

La ley de Ohm admite otras dos formulaciones:

V=R·I e I= V
                   __
                   R

La unidad de resistencia eléctrica es el ohmio Ω.


Problemas sobre la ley de Ohm:



Ejercicio:


Calcula la intensidad de la corriente que alimenta a una lavadora de juguete que tiene una resistencia de 10 Ω y funciona con una batería de potencial de 30V.

  R= V 
        __  
      I

   I= V/R ; I= 30V   
                   ___
                   10 Ω

I= 3A

Ejercicio:


Calcula el voltaje, entre dos puntos del circuito de una plancha, por el que atraviesa una corriente de 4A y presenta una resistencia de 10 Ω.


R= V
      ___
     I

V= R·I; V= 10Ω · 4A

V= 40V

Ejercicio:


Calcula la resistencia atravesada por una corriente con una intensidad de 5A y una diferencia de potencial de 11V.

R= V
      __
      I

R= 11V/5A

R= 2'2 Ω



Magnitudes eléctricas

 Esta semana también hemos estado estudiando las principales magnitudes eléctricas con sus unidades correspondientes.


2. 1 Voltaje o diferencia de potencial:


La cantidad de energía que una pila o batería (generador) es capaz de suministrar a cada electrón viene dada por su voltaje (V) o tensión y se mide en voltios (V).



Para medir el voltaje se utiliza un aparato llamado voltímetro. Los cables que salen del voltímetro (sondas) se conectan en paralelo a los extremos del componente cuya tensión deseamos medir.






2.2 Intensidad de corriente eléctrica:


La intensidad de corriente eléctrica (I) es la carga o el número de electrones que atraviesan cada segundo la sección de un conductor. Puede expresarse matemáticamente de este modo:


I= Q
     __
     t

En el Sistema Internacional (SI), la intensidad de una corriente eléctrica se mide en amperios (A).




Para medir la intensidad de corriente eléctrica se emplea el amperímetro. Este instrumento de medida debe conectarse en serie, de modo que todos los electrones tengan que pasar por él.







El circuito eléctrico

  Esta semana hemos estado estudiando qué es un circuito eléctrico y sus componentes, además de la representación de sus símbolos.


1. El circuito eléctrico:


Un circuito eléctrico es un recorrido por el cual circulan los electrones. Consta de los siguientes elementos: un generador que proporciona energía, elementos de control y protección, y receptores, todos unidos mediante hilos conductores.

Se denomina corriente eléctrica a la circulación por un circuito, de forma continua, de electrones o carga eléctrica.

Existen dos tipos de corriente eléctrica: 

  • Corriente continua: 

  • Corriente alterna: 


1.1  Elementos de un circuito eléctrico:


Podemos distinguir los siguientes elementos:

  • Generadores: Proporcionan la energía necesaria para que los electrones se muevan.

- Pilas y baterías: La corriente eléctrica se genera a través de procesos químicos.




  • Receptores: Son dispositivos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía que nos resulte útil.


- Bombillas: Producen luz.





- Motores: Producen movimiento.



- Resistencias: Producen calor. 




- Timbres: Producen sonido.




  • Elementos de control: Se utilizan para dirigir en interrumpir la corriente eléctrica:

- Interruptores: Permiten e interrumpen de modo permanente el paso de la corriente eléctrica.




 - Pulsadores: Son interruptores que actúan solamente mientras son accionados. Constan de un muelle interno, que hace que el dispositivo retorne a la posición inicial una vez se suelta el botón.






- Conmutadores: Permiten dirigir la corriente eléctrica por una rama del circuito, impidiendo que pase por la otra.



 1.2 Representación y símbolos:


Para simplificar la representación de esquemas de circuitos eléctricos y electrónicos se ha establecido un sistema de símbolos convencionales. De este modo, los elementos y el funcionamiento del circuito se comprenden con facilidad.

En la tabla siguiente se muestran los símbolos más utilizados:






1.3 Sentido de la corriente eléctrica:


Existen dos tipos de sentidos de la corriente eléctrica:


  • Sentido convencional: Se acordó en un momento de la historia en la que no se conocían los e-.
  • Sentido real de la corriente eléctrica.



















 



Prácticas de la hoja de cálculo ''Calc'': 1ª práctica: Trabajo 1

  1ªpráctica: Trabajo 1. Enlace para ver la 1ª práctica de Calc