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miércoles, 21 de diciembre de 2016

Tecnología 4º ESO Tema 3.- Tecnologías de la Comunicación

Tema 3.- Tecnologías de la Comunicación

ÍNDICE 

1.Introducción .....................................

1.1.- Conceptos básicos
1.2.- Evolución de las comunicaciones
1.3.- Clasificación según el canal
1.4.- Parámetros del canal

2.Medios de transmisión....................... 

2.1.- Medios de transmisión alámbrica
2.2.- Medios de transmisión inalámbrica
2.3.- Tipos de ondas

3.Sistemas de comunicaciones.............. 

3.1.- El telégrafo
3.2.- La radio
3.3.- El teléfono fijo
3.4.- La televisión
3.5.- El teléfono móvil
3.6.- Internet

4.Control y protección de la información.

5.Nuevos sistemas de comunicación 

1.Introducción

1.1.- Conceptos básicos

A lo largo de este tema vamos a repasar la evolución histórica de las telecomunicaciones, estudiaremos con detalle los conceptos básicos de la comunicación, los principales medios de transmisión alámbrica e inalámbrica de información, los sistemas de comunicaciones más empleados, y veremos la importancia del control y protección de la información transmitida.


La comunicación consiste en la transmisión de una información de un emisor hacia un receptor. Esa información llega a través de un medio o canal.


Para que un proceso de comunicación sea eficiente, han de existir los siguientes
elementos:

  • Emisor. Es la persona de la que parte la información a transmitir.
  • Mensaje. Es la información propiamente dicha que se pretende transmitir.
  • Canal. Es el elemento físico que establece la conexión entre el emisor y el receptor.
  • Receptor. Es la persona que recibe el mensaje transmitido a través del canal, y lo interpreta.
  • Código. Permite al emisor elaborar el mensaje y al receptor interpretarlo. El emisor y el receptor deben compartir el mismo código, ya que en caso contrario, la comunicación no existirá. La lengua es el código más comúnmente empleado en la comunicación entre humanos.
  • Contexto. Es la relación que se establece entre las palabras de un mensaje y que nos aclara o facilitan la compresión de lo que se quiere expresar. Como contexto podemos considerar también la situación en la que la comunicación se produce.
Si el emisor y el receptor están lejos uno del otro, se habla de comunicación a
distancia o telecomunicación.

 1.2.- Evolución de las comunicaciones

En la antigüedad la comunicación a distancia se limitaba al correo postal. A partir del siglo XIX empieza el desarrollo acelerado de las telecomunicaciones cuando los mensajes se empiezan a transmitir a través de la corriente eléctrica, mediante el telégrafo primero y el teléfono después.


 Durante el Siglo XX se desarrollaron sistemas para la transmisión de información a través de ondas electromagnéticas, que viajan a mayor velocidad que la corriente eléctrica, y que no necesitan cables para su transmisión. El desarrollo de dicha tecnología fue clave para el desarrollo de la radio y la televisión.

A mediados del siglo XX se empezó a gestar el desarrollo del que actualmente es el medio de transmisión de información más importante: internet. Dicho sistema se basa en la descomposición de información en el origen, su transmisión por medio de pequeños paquetes de información, y su recomposición en el equipo del receptor. Sería imposible entender nuestra sociedad actual sin el impacto de estas nuevas tecnologías de la información y la comunicación.



1.3.- Clasificación según el canal.

Según la naturaleza del canal por el que se transmiten la electricidad o las ondas, las
comunicaciones pueden ser alámbricas o inalámbricas.

  • Comunicaciones alámbricas: la electricidad o las ondas viajan a través de un cable. La transmisión alámbrica se lleva a cabo mediante conexiones físicas entre el receptor y el emisor. Utilizan cables distintos según velocidad, ancho de banda y distancia que se precisen.
  • Comunicaciones inalámbricas: la información se transmite a través del aire o el vacío. Esto sólo es posible si la información se transmite en forma de ondas. La transmisión inalámbrica se realiza a través de medios como la atmósfera, mar, el vacío o el espacio exterior. Las señales más utilizadas en este tipo de transmisión son normalmente ondas electromagnéticas.
1.4.- Parámetros del canal

Los parámetros más importantes relativos al canal de trasmisión de la información,
son los siguientes:

  • Ancho de banda. Es la máxima cantidad de datos que puede transmitir ese canal por unidad de tiempo. En el caso de una señal digital el ancho de banda se mide en bytes/segundo. Imagina una carretera secundaria con un solo carril donde el tráfico es lento y luego una autopistas de varios carriles donde el tráfico de vehículos es más fluido.
  • Las distorsiones o interferencias con otras señales. Cuando una señal límpia es perturbada por otra señal con ruido aparecen las interferencias que distorsionan la señal y provocan errores en la transmisión de los datos. Debido a las distorsiones o señales no deseadas, el ruido puede ser insertado entre el emisor y el receptor en cualquier punto. Para eliminar el ruido se usan filtros que mejoran la señal.
  • La atenuación de la señal en su recorrido, ya que la señal tiende a debilitarse con la distancia. En telecomunicación, se denomina atenuación de una señal, sea esta acústica, eléctrica u óptica, a la pérdida de potencia sufrida por la misma al transitar por un medio de transmisión. La energía de una señal decae con la distancia. La atenuacion es la perdida de la potencia de una señal, por ello para que la señal llegue con la suficiente energia es necesario el uso de amplificadores o repetiores.
A continuación vamos a analizar los medios de transmisión de ondas alámbricas e
inalámbricas más importantes, así como los tipos de onda más representativos.


2.Medios de transmisión.

 Dependen del medio por el que se propaguen las señales:

La transmisión alámbrica se lleva a cabo mediante conexiones físicas entre el receptor y el emisor. Utilizan cables distintos según velocidad, ancho de banda y distancia que se precisen.
La transmisión inalámbrica se realiza a través de medios como la atmósfera, mar, el vacío o el espacio exterior. Las señales más utilizadas en este tipo de transmisión son normalmente ondas electromagnéticas.

2.1. Tipos de medios de transmisión alámbrica.

La información puede transportarse como señal eléctrica, a través de un cable, pero
también pueda hacerlo en forma de haz de luz o de onda electromagnética a través de los cables de fibra óptica. En función del tipo de transmisión o de la atenuación máxima admisible, elegiremos un tipo de cable u otro:

- Cable de par trenzado. Es el cable más sencillo, formado por cables trenzados de dos en dos. Se emplea cuando no existe demasiado riesgo de interferencias o de atenuación, y no necesita un ancho de banda elevado, como las redes locales de telefonía o internet.

 - Cable coaxial. Consiste en un único cable rodeado de una capa de material aislante y una malla metálica. La atenuación y las interferencias son menores que un cable de par trenzado, mientras que el ancho de banda es superior. Se emplea en redes de ordenadores, televisión por cable y telefonía a media y larga distancia.

- Cable de fibra óptica. Consiste en una o varias fibras de vidrio envueltas en una cubierta de plástico. Este cable permite que la luz viaje por su interior, y reduce al mínimo las atenuaciones e interferencias, además de permitir un gran ancho de banda. Se utiliza en redes de comunicación (telefonía, ordenadores...) de larga o muy larga distancia.


2.2. Tipos de medios de transmisión inalámbrica.


En este caso la información se transmite mediante ondas, sin necesidad de cable
(aunque las ondas pudieran transmitirse mediante un cable de fibra óptica también). Una onda se define por las siguientes magnitudes:


  • - Longitud de onda (⅄): Es la distancia mínima entre dos puntos que oscilan en fase. Es la distancia existente entre dos crestas (puntos máximos de la onda) o valles (puntos mínimos de la onda) consecutivos. 

  • - Periodo (T). Es el tiempo que la onda tarda en recorrer una distancia igual a la longitud de onda, o lo que es lo mismo, en dar una oscilación completa. Se mide en segundos.
 

  • Frecuencia (f). Es la cantidad de veces que se repite la onda por unidad de tiempo. Se mide en hercios (Hz) o ciclos/segundo. La frecuencia es la inversa del periodo.
  • - Velocidad (v). Es la distancia que avanza la onda por unidad de tiempo. Se mide en metros/segundo.
  • - Amplitud (A). Es el valor máximo que adquiere la perturbación, es decir, la cresta de la onda.
  • - Energía. Está estrechamente ligada con la frecuencia, ya que las ondas de mayorfrecuencia son las que más energía transportan, como veremos en el siguiente punto.
 2.3. Tipos de ondas.

En telecomunicaciones distinguimos dos tipos de ondas:

- Ondas sonoras. Se propagan a través del aire (o del agua), como la voz humana.
- Ondas electromagnéticas. Se propagan en el aire o en el vacío. En este último
caso la velocidad de propagación es la velocidad de la luz (300.000 km/s).
Son las últimas las que más interés tienen para las telecomunicaciones, y es
importante saber que existen diferentes tipos que se diferencian entre sí por la frecuencia. Al conjunto de todas ellas se le conoce como espectro electromagnético.



3. SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES.

En este punto repasaremos los sistemas de telecomunicaciones más importantes
a lo largo de la historia, y los ordenaremos de más antiguo a más moderno.

3.1. El telégrafo.

La invención del telégrafo moderno fue obra del estadounidense Samuel F. Morse en 1837. Mediante la presión con los dedos en la palanca de una unidad emisora, se permitía el paso de la corriente eléctrica, y al cesar la presión, la corriente deja de pasar.

Estas señales eléctricas circulaban por un conductor y se recogían en un receptor, que disponía originalmente de un puntero controlado electromagnéticamente, y dibujaba trazos en una cinta de papel que giraba en un cilindro.

La longitud de los trazos dibujados dependía de la duración de la corriente eléctrica, y presentaba el aspecto de puntos y rayas. El Código Morse representaba las letras del alfabeto por medio de estos puntos y rayas, por lo que se podía enviar un mensaje a larga distancia mediante este sistema.
Más tarde, el puntero se sustituyó por un resonador, con el que una persona
convenientemente adiestrada, mediante sonidos, conseguía descifrar un mensaje que se hubiera enviado desde muy lejos instantáneamente, lo que supuso un avance espectacular en materia de comunicación.

3.2. El teléfono fijo.

Fue Antonio Meucci, quien construyó el primer teléfono en 1857, para comunicar su dormitorio con su oficina, y así poder comunicarse con su esposa, pero al carecer de dinero para pagar una patente, su invención siempre fue atribuida a Alexander Graham Bell quien construyó y patentó un teléfono en 1876, con el que se podía transmitir la voz humana a grandes distancias, solventando el problema que presentaba el telégrafo de que sólo podía descifrar un mensaje la persona que conociera el Código Morse.

El teléfono de Bell constaba de un transmisor y un receptor unidos por un cable metálico conductor de la electricidad. Las vibraciones producidas por la voz en la membrana metálica del transmisor provocaban, por medio de un electroimán, oscilaciones eléctricas que transmitidas por el cable, eran transformadas por el electroimán del receptor en vibraciones mecánicas, que a través de una membrana reproducían el sonido emitido desde el emisor.

El posterior desarrollo y modificaciones realizados al teléfono de Graham Bell,
supusieron un enorme avance, ya que permitieron a cualquier persona transmitir y recibir un mensaje a largas distancias. En nuestros días se ha convertido en un medio de comunicación imprescindible, aunque la tecnología empleada actualmente en poco se parece a la empleada en el Siglo XIX.

 
3.3. La radio.

Es un sistema de comunicación mediante ondas electromagnéticas que se propagan a través del espacio. En 1894, Nikola Tesla hizo la primera demostración en público de una transmisión de radio, aunque el invento ha sido tradicionalmente atribuido a Guillermo Marconi, quien con sólo 21 años en su granja de Italia, desarrolla una antena con un alcance de 450 metros.

Posteriormente se traslada a Inglaterra para continuar mejorándolo, y en 1900 hizo instalar un radiotelégrafo para trasladar diariamente el parte médico de la reina Victoria a Londres, ya que ésta había enfermado.

La emisión de un mensaje de radio para comunicar el hundimiento del Titanic en 1912 permitió salvar gran cantidad de vidas al ser recogidos los náufragos por otro barco. Esto hizo que se valorara aún más el invento y que se potenciara su desarrollo, hasta convertirse en un medio de comunicación de masas.

Para la transmisión de información mediante ondas de radio, hacen falta tres componentes fundamentalmente:

Un sistema de emisión: ubicado en la estación de radio. Allí los sonidos
emitidos son transformados en impulsos eléctricos, que viajan hasta la antena de la emisora.

El sistema de transmisión: ubicado lejos de la emisora y preferiblemente en
lugares altos o despejados. Allí se amplifica la señal original y a través de ondas
invisibles viajan por el aire hasta llegar a cada hogar. Hay que destacar que cada emisora tanto de FM como de AM tiene su propia frecuencia, es decir, su propio código para captar y enviar las vibraciones.

El sistema de recepción: que no es otra cosa que cada aparato de radio. Así
como el micrófono convierte el sonido en electricidad, los aparatos de radio
convierten o transforman los impulsos eléctricos en sonido.


Existen dos formas de llevar a cabo una emisión de radio:

Modulación en amplitud o Amplitud modulada (AM)

. La onda portadora se hace más fuerte o más débil en función de la onda moduladora, es decir, su amplitud varía, aunque la frecuencia se mantiene constante.

Modulación en frecuencia o Frecuencia modulada (FM)

. La onda portadora oscila con mayor o menor velocidad, es decir, se repite más o menos veces por segundo, en función de la onda moduladora. 



3.4. La televisión.

La televisión es el resultado de un largo proceso de investigaciones y descubrimientos que no podemos situar sólo en el Siglo XX, aunque el desarrollo del invento en su fase final si fue en dicho siglo y empleó solamente diez años.
La televisión es la implementación de un gran número de inventos en un sólo equipo, tales como la máquina fotográfica, el tubo de rayos catódicos, las mejoras de la electrónica, etc...
Actualmente se le considera el medio de comunicación de masas por excelencia, y
está en constante evolución gracias en gran medida a otros inventos como la comunicación por satélite, el cable y actualmente la televisión vía Internet y la tecnología 3D que va ganando hoy en día cada vez más adeptos.
Hoy en día existen sistemas de transmisión de la señal de televisión por ondas, por cable, por satélite y por internet.


3.5.- El Teléfono móvil

 La primera red comercial de telefonía móvil que el mundo vio nacer, fue en Japón a finales de los años 70, concretamente y para ser mas exactos en 1979, y su nombre fue NNT. A continuación le siguieron la estela los países nórdicos, tales como Suecia, Dinamarca, Noruega y Finlandia.

En un principio, los primeros teléfonos móviles o celulares que salieron al mercado, eran dispositivos muy aparatosos y pesados, a la vez que estaban al alcance de unos pocos privilegiados, ya que su precio era de dimensiones astronómicas. Estos gigantescos y pesados terminales, tan solo servían para enviar y recibir tanto llamadas como mensajes de texto, aunque en aquella época nadie utilizaba el servicio de mensajería del teléfono móvil.

3.6.- Internet

 La red de Internet se creó con fines militares para facilitar la comunicación de los centros de información en la década de los 60, aunque en poco tiempo su uso se derivó a actividades comunicativas lúdicas entre civiles. Arpanet fue la base de lo que hoy conocemos por Internet.

 La idea principal del proyecto era crear múltiples redes independientes que ayudaran a fragmentar la información en paquetes en el servidor, transmitir éstos, y que se recompusieran en el ordenador del usuario.

Este sistema de transmisión de información por paquetes es posible gracias a los protocolos TCP/IP, mediante los que la información es descompuesta en pequeños bloques en el origen, para posteriormente ser recompuesta en el ordenador de destino. De esta forma se evitan pérdidas de información cuando es necesario transmitir gran volumen de ésta y se corta la conexión.


El hecho de fragmentar la información, y garantizar su envío y recepción por distintos canales, es posible gracias al protocolo TCP (Protocolo de Control de Transmisión), mientras que el código que hace que esa información llegue a su destinatario y que después se recomponga es el protocolo IP (Protocolo de Internet).


 4. CONTROL Y PROTECCIÓN DE LA INFORMACIÓN.

La tecnología que permite las comunicaciones públicas es muy similar a la de las comunicaciones privadas, por lo que podría ser fácilmente interceptable por equipos no excesivamente sofisticados.
Las conversaciones telefónicas están protegidas por el derecho a la intimidad, que sólo puede vulnerarse mediante una orden judicial en el caso de que su escucha favorezca la investigación de la policía o las fuerzas de seguridad del estado. De no darse ese caso, la escucha y todavía más la difusión de conversaciones privadas va contra la ley, al igual que manipular o curiosear el teléfono móvil de otra persona sin su permiso.



Aquí os dejo alguno enlaces a los apuntes de este tema en formato pdf:


http://www.iesmajuelo.com/~tecno/domingo/4eso/4Apuntestecnolog%C3%ADacomunicaci%C3%B3n.pdf
http://www.iesmajuelo.com/~tecno/domingo/4eso/4Apuntestecnolog%C3%ADacomunicaci%C3%B3n.pdf


http://www.iesvilladevicar.es/descargas/tecnologia/telecomunicaciones/APUNTES%20TEMA%204_TELECOMUNICACIONES.pdf
http://www.iesvilladevicar.es/descargas/tecnologia/telecomunicaciones/APUNTES%20TEMA%204_TELECOMUNICACIONES.pdf


http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esotecnologia/quincena3/pdf/quincena3.pdf



http://www.edu.xunta.gal/centros/iesfelixmuriel/system/files/Tecno_comunicacion.pdf

http://www.edu.xunta.gal/centros/iesfelixmuriel/system/files/Tecno_comunicacion.pdf

martes, 13 de diciembre de 2016

Tecnología Industrial I (1º Bachillerato) Tema 3.- Energías renovables

TEMA 3.- ENERGÍAS RENOVABLES

ÍNDICE


1.- ENERGÍA HIDRÁULICA

      1.1.- COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDRÁULICA
      1.2.- POTENCIA Y ENERGÍA OBTENIDAS EN UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA
      1.3.- TIPOS DE CENTRALES HIDRÁULICAS
      1.4.- ENERGÍA HIDRÁULICA Y MEDIO AMBIENTE

2.- ENERGÍA SOLAR

     2.1.- ENERGÍA SOLAR TÉRMICA O CALORÍFICA
     2.2.- ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTÁICA

3.- ENERGÍA EÓLICA

     3.1.- CLASIFICACIÓN DE LOS AEROGENERADORES

4.- BIOMASA

     4.1.- EXTRACCIÓN DIRECTA
     4.2.- PROCESOS TERMOQUÍMICOS
     4.3.- PROCESOS BIOQUÍMICOS

5.- ENERGÍA GEOTÉRMICA

     5.1.- TIPOS DE YACIMIENTOS
     5.2.- SITUACIÓN ACTUAL DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA

6.- ENERGÍA MAREOMOTRIZ


7.- RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU)


8.- ENERGÍA DE LAS OLAS


9.- ENERGÍAS ALTERNATIVAS Y MEDIO AMBIENTE

     9.1.- IMPACTO MEDIOAMBIENTAL
     9.2.- TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS

1.- ENERGÍA HIDRÁULICA



     La energía hidráulica es la energía del agua cuando se mueve a través de un río (energía cinética) o cuando se encuentra embalsada a cierta altura (energía potencial). Se trata de una energía renovable (es decir, una energía alternativa ya consolidada).

Ya desde la antigüedad, el ser humano aprendió a utilizar este tipo de energía. Primero empleó diferentes ingenios (ruedas hidráulicas), que fueron evolucionando (turbinas) con objeto de obtener el máximo rendimiento posible. Hay dos aplicaciones fundamentales de la energía hidráulica:



-Desde, el año 100 a.C. hasta casi finales del siglo XIX. Toda la energía hidráulica se transformaba  en energía mecánica que, posteriormente, tenía aplicaciones específicas.


-A partir de principios del siglo XX se empleó también para la obtención de electricidad. La primera central hidráulica para esta aplicación se construyó en el año 1882 en Estados Unidos, para alimentar 250 lámparas eléctricas.

En la actualidad, prácticamente toda la energía hidráulica se emplea para la obtención de electricidad.

1.1. Componentes principales de una central hidroeléctrica

  • La presa, que se encarga de contener el agua de un río y almacenarla en un embalse.
    Los tipos de presa pueden ser:


    -Presas de gravedad
    Las presas de gravedad son estructuras de hormigón de sección triangular; la base es ancha y se va estrechando hacia la parte superior; la cara que da al embalse es prácticamente vertical. Vistas desde arriba son rectas o de curva suave.

    La estabilidad de estas presas radica en su propio peso. Es el tipo de construcción más duradero y el que requiere menor mantenimiento. Su altura suele estar limitada por la resistencia del terreno.

    Un ejemplo de este tipo de presas es la presa Grande Dixence, en Suiza (1962), la cual tiene una altura de 284 m y es una de las más grandes del mundo.

    -
    Presas de bóveda
    Este tipo de presa utiliza los fundamentos teóricos de la bóveda. La curvatura presenta una convexidad dirigida hacia el embalse, con el fin de que la carga se distribuya por toda la presa hacia los extremos.


  • Rebosaderos,elementos que permiten liberar parte del agua que es retenida sin que pase por la sala de máquinas.
  • Destructores de energía, que se utilizan para evitar que la energía que posee el agua que cae desde los salientes de una presa de gran altura produzcan, al chocar contra el suelo, grandes erosiones en el terreno. Básicamente encontramos dos tipos de destructores de energía:
    • Los dientes o prismas de cemento, que provocan un aumento de la turbulencia y de los remolinos.
    • Los deflectores de salto de esquí, que disipan la energía haciendo aumentar la fricción del agua con el aire y a través del choque con el colchón de agua que encuentra a su caída.
  • Mas informacion sobre generacion y centrales hidraulicas con Endesa EducaSala de máquinas. Construcción donde se sitúan las máquinas (turbinas, alternadores…) y elementos de regulación y control de la central.
  • Turbina. Elementos que transforman en energía mecánica la energía cinética de una corriente de agua.
  • Alternador. Tipo de generador eléctrico destinado a transformar la energía mecánica en eléctrica.
  • Conducciones. La alimentación del agua a las turbinas se hace a través de un sistema complejo de canalizaciones.


  • Válvulas, dispositivos que permiten controlar y regular la circulación del agua por las tuberías.
  • Chimeneas de equilibrio: son unos pozos de presión de las turbinas que se utilizan para evitar el llamado “ golpe de ariete”, que se produce cuando hay un cambio repentino de presión debido a la apertura o cierre rápido de las válvulas en una instalación hidráulica.

TIPOS DE TURBINAS HIDRÁULICAS

     La función de una planta hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada en un lago, a una elevación más alta y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica. 

Este proceso toma en consideración varios factores entre los cuales uno de los más importantes es la caída de agua (head). Este factor es decisivo al momento de escoger el tipo de turbina hidráulica que se instala en la planta.

La turbina hidráulica es la encargada de transformar la energía mecánica en energía eléctrica, por esto es de vital importancia saber elegir la turbina adecuada para cada sistema hidroeléctrico.

Las turbinas se pueden clasificar de varias maneras estas son:

1.      Según la dirección en que entra el agua:
  •     Turbinas axiales: el agua entra en el rodete en la dirección del eje.

  •         Turbinas radiales: el agua entra en sentido radial, no obstante el agua puede salir en cualquier dirección.
2.      De acuerdo al modo de obrar del agua:
  •         Turbinas de chorro o de acción simple o directa.
  •        Turbinas de sobrepresión o de reacción.
3.      Según la dirección del eje:
  •          Horizontales.
  •         Verticales.
Hay otras clasificaciones, según las condiciones de construcción, no obstante la clasificación más importante es la que las separa de acuerdo al modo de obrar el agua, estas son de reacción o de chorro.

Aunque hay muchas turbinas que entran en estas clasificaciones las más importantes son las turbinas Pelton, Francis y Kaplan.

Una caída alta (entre 200 a 600 metros) requiere una turbina para alta presión, de impulso o tipo Pelton. Si la caída es intermedia (entre 60 y 200 metros), entonces se escoge una turbina de reacción tipo Francis. Para caídas bajas (menores de 60 metros) se utiliza un tipo de turbina de reacción tipo Kaplan.

Turbinas de chorro

Estas fueron las primeras turbinas que se utilizaron, sin embargo el desarrollo y el empleo de estas turbinas no empieza hasta la mitad del siglo XIX , primero se empleó la denominada rueda tangencial introducida por el ingeniero suizo Zuppinger en 1846, que  bajo las formas modificadas de hoy se conoce como rueda Pelton, es importante anotar que son muy eficientes, el rendimiento de las ruedas tangenciales ha llegado hasta 95%.

En la turbina Pelton, el agua tiene una presión muy alta. La válvula de aguja, que se usa para controlar el flujo de agua, deja pasar un chorro de agua que choca con los álabes de la turbina transfiriéndole su energía y haciendo girar la turbina. Esta, a su vez, hace girar un generador que está acoplado al eje de la turbina para producir energía eléctrica, como medida de seguridad se usa una válvula esférica.



TURBINAS DE REACCIÓN

Las turbinas de reacción son de dos tipos: Francis y Kaplan. En ellas ocurre un proceso similar, excepto que la presión es más baja, la entrada a la turbina ocurre simultáneamente por múltiples compuertas de admisión (wicket gates) dispuestas alrededor de la rueda de álabes (runner) y el trabajo se ejerce sobre todos los álabes simultáneamente para hacer girar la turbina y el generador.



Turbina Francis y Propeller

Estas turbinas se caracterizan por lo siguiente:
·        Están formadas por una espiral que va a alimentar al rodete.
·        Se utilizan para caídas medianas.
·        Tienen un distribuidor que orienta el agua hacia el rodete.
·        Asemejan una bomba centrífuga.
·        El agua no está a la presión atmosférica.
·        Descargan a contra presión.
·        Generalmente están provistas de una válvula mariposa como medida de prevención.


TURBINA KAPLAN

Esta se caracteriza por lo siguiente:
·        Se utilizan para caídas bajas.
·        El rodete recuerda la forma de una hélice de barco.
·        El ángulo de inclinación de las palas del rodete es regulable.
·        Se utilizan para gastos muy grandes.
·        La regulación se efectúa por medio de un distribuidor como en las Francis y además con el ángulo de inclinación de las palas en el rodete.


lunes, 12 de diciembre de 2016

TECNOLOGÍA 3º ESO: Cuestionario Tema 3.- Diseño asistido por ordenador

Cuestionario Tema 3.- Diseño asistido por ordenador

1.- ¿Qué es el Diseño asistido por ordenador (CAD)?

Se define el “diseño asistido por ordenador” como un conjunto de herramientas informáticas que tienen por objetivo ayudar al técnico en la realización física de los planos de un proyecto o prototipo.
También se puede decir que el Computer-aided design (CAD) (diseño asistido por ordenador) es el uso de programas informáticos para crear representaciones gráficas de los objetos físicos en dos o tres dimensiones (2D o 3D).

2.- ¿Cuando se empezaron a usar los sistemas de CAD?

El primer CAD data de los años 50 para las Fuerzas Aéreas de USA. En los 60, los sistemas CAD se utilizaron para diseñar espacios interiores de oficinas. En 1968 estaban ya disponibles los sistemas CAD 2D (muy básico, tal y como lo entendemos hoy en día).

3.- ¿Cuales son los dos tipos de imágenes con las que trabajan los programas de diseño?
Hay dos tipos de imágenes:

  • Las imágenes vectoriales se definen por sus características geométricas: por ejemplo ecuación matemática para una recta, centro y radio para un círculo, etc. 
Una imagen vectorial es una imagen digital formada por objetos geométricos independientes (segmentos, polígonos, arcos, etc.), cada uno de ellos definido por distintos atributos matemáticos de forma, de posición, de color, etc.

  • Las imágenes bitmap (mapa de bits) se definen por puntos o píxeles a los que se les asigna un color.
A las imágenes en mapa de bits se las suele definir por su altura y anchura (en píxeles) y por su profundidad de color (en bits por píxel), que determina el número de colores distintos que se pueden almacenar en cada punto individual, y por lo tanto, en gran medida, la calidad del color de la imagen.

4.- ¿Qué es un pixel?

Es el nombre técnico que recibe cada punto en una imagen digital de mapa de bits. El concepto de píxel tiene su origen en el vocablo inglés pixel y surgió como acrónimo entre los términos pix (expresión coloquial que refiere apicture, “imagen”) y element (traducido al español como “elemento”). La noción se utiliza en el ámbito informático para indicar la superficie homogénea más diminuta que forma parte de una imagen.
6.- ¿Como se pueden clasificar los programas de CAD?

Los programas de diseño asistido por ordenador pueden ser en dos dimensiones CAD 2D o en tres dimensiones CAD 3D. También podemos clasificar los programas CAD según su finalidad en los procesos de fabricación en la industria:
  •  CAD (Computer Aided Design).- diseño asistido por ordenador.
  •  CAM (Computer Aided Manufacturing).- fabricación asistida por ordenador.
  •  CAE (Computer Aided Engineering).- ingeniería asistida por ordenador.


7.- ¿Cuales son los programas de diseño en 2D?

Algunos ejemplos de programas de diseño en 2D son:
  • AutoCAD es un software de diseño asistido por computadora utilizado para dibujo 2D y modelado 3D. Actualmente es desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk. 






  • QCad es un programa de diseño asistido por ordenador (CAD) de código libre para diseño 2D. Con QCad es posible crear planos de edificios, interiores o piezas mecánicas. QCad funciona en sistemas operativos Linux, sistemas UnixMac OS X y Windows. El código fuente de QCad está licenciado bajo GPL (Código abierto). Actualmente está siendo desarrollado por ribbonsoft . La página web oficial del proyecto es http://www.qcad.org/ 



  • LibreCAD es una aplicación informática de código libre de diseño asistido por computadora (CAD) para diseño 2D. Funciona en los sistemas operativos GNU/Linux, Mac OS X, Solaris y Microsoft Windows. LibreCAD fue desarrollado a partir de un fork de QCad Community Edition.

  • LITECAD : Pequeño programa propietario gratuito de dibujo CAD, sólo para 2D. Su principal característica es que no necesita instalarse por lo que es portable en un pendrive. Abre y exporta a formato DXF. 



Web: http://www.litecad.com/ Licencia: Freeware.
Sistema Operativo: Windows.



  • CADstd: Sin duda, AutoCAD es uno de los entornos de diseño industrial más potentes del mercado, pero para aprender no es la mejor opción. En cambio, CadStd es una interesante alternativa con la que podrás iniciarte en el diseño industrial bidimensional, una herramienta mucho menos potente que AutoCAD pero, también, mucho menos compleja. Es más, CadStd es el programa elegido por muchas universidades para enseñar CAD.
  • NANOCAD: Software CAD 2D/3D gratuito de la empresa NANOCAD en Rusia. La empresa distribuye gratuitamente el software base nanoCAD y cobra licencias por aplicaciones especialmente creadas por encargo a partir del programa base. Oficialmente es gratuito, pero requiere subscripción para su descarga. Sólo está disponible para Windows y lamentablemente no parece compatible con WINE. NanoCAD es una herramienta con todas las funciones, rápido, ligero y fiable diseño 2D. nanoCAD ha sido diseñado con la facilidad de uso en mente.


Web: http://nanocad.com/
Licencia: Freeware
Sistema Operativo: Window
  • Inkscape es un editor de gráficos vectoriales gratuito y de código libre. Inkscape puede crear y editar diagramas, líneas, gráficos, logotipos, e ilustraciones complejas. El formato principal que utiliza el programa es Scalable Vector Graphics (SVG) versión 1.1. Inkscape tiene como objetivo proporcionar a los usuarios una herramienta libre de código abierto de elaboración de gráficos en formato vectorial escalable (SVG). Inkscape se encuentra desarrollado principalmente para el sistema operativo GNU/Linux, pero es una herramienta multiplataforma y funciona Windows, Mac OS X, y otros sistemas derivados de Unix.

8.- ¿Cuales son los programas de diseño en 3D?

Algunos programas de diseño en 3D son: SolidEdge, SolidWork, Catia, Sketchup, Sweet Home 3D

  • Solid Edge es un programa parametrizado de diseño asistido por computadora de piezas tridimensionales. Permite el modelado de piezas de distintos materiales, doblado de chapas, ensamblaje de conjuntos, soldadura, funciones de dibujo en plano para ingenieros.

  • SolidWorks es un software CAD (diseño asistido por computadora) para modelado mecánico en 3D, desarrollado en la actualidad por SolidWorks Corp., una filial de Dassault Systèmes, S.A. (Suresnes, Francia), para el sistema operativo Microsoft Windows.

  • CATIA (computer-aided three dimensional interactive application) es un programa informático de diseño, fabricación e ingeniería asistida por computadora comercial realizado por Dassault Systèmes.



  • SketchUp es un software de modelado 3D que permite modelar en 3D de edificios, paisajes, escenarios, mobiliario, personas y cualquier objeto o artículo que imagine el diseñador o dibujante, diseñado con el objetivo de que pudiera usarse de una manera intuitiva y flexible. En principio fue diseñado para aprendizaje.

  • Sweet Home 3D es un editor CAD de ingeniería, arquitectura y construcción bajo licencia GNU General Public License para el diseño de los muebles de una vivienda en un plano 2D, y una vista previa en 3D.




  • FreeCAD es una aplicación libre de diseño asistido por computadora en tres dimensiones, ingeniería asistida por computadora, para la asistencia en ingeniería mecánica y el diseño de elementos mecánicos. Está basado en Open CASCADE y programado en los lenguajes C++ y Python. Funciona en entornos Linux.




9.- ¿Cuales son las herramientas de las que disponen los programas CAD?

Los programas CAD disponen de una serie de herramientas de dibujo de diferentes formas geométricas que se pueden localizar en el menú de "Dibujar", entre las que podemos encontrar: Puntos, Línea, Arco, Círculo, Elipse, Spiline, Polilínea, Texto, etc.




Todos estos formas geométricas también se pueden realizar mediante la ejecución de un comando en la línea de comandos:

10.- ¿Cual es el concepto de entidad en un programa CAD?

Las entidades son objetos gráficos en un sistema CAD. Las entidades típicas que son soportadas por la mayoría de los sistemas de CAD son: puntos, líneas y arcos circulares y elípticos. Las entidades más complejas y CAD incluyen polilíneas, textos, dimensionamiento, escotillas y splines.

Cada entidad tiene ciertos atributos tales como su color, tipo de línea y ancho de línea.

11.-¿Que son las capas de dibujo en un programa de CAD?

Un concepto básico del diseño asistido por ordenador es el uso de capas para organizar un dibujo. Cada entidad de un dibujo está en exactamente una capa y una capa puede contener muchas entidades. Normalmente, las entidades con una función común o atributos comunes se colocan en la misma capa. P.ej. Es posible que desee colocar todos los ejes en un dibujo en una capa denominada 'ejes' (ver Figura 1). Las capas pueden tener atributos (color, ancho de línea, estilo de línea). Cada entidad puede tener sus propios atributos o tener sus atributos definidos por la capa en la que se coloca. En este último caso, puede cambiar por ejemplo el color de todas las entidades 'ejes' cambiando el color de la capa 'ejes'.

Diferentes sistemas de construcción, como el cableado eléctrico y el aire acondicionado, se dibujaban a menudo en una hoja de papel transparente separada. Estas láminas se superponían una sobre otra para producir dibujos finales.

12.- ¿Que son los bloques en un programa de CAD?

Un bloque es un grupo de entidades. Los bloques se pueden insertar en el mismo gráfico más de una vez con diferentes Atributos y diferentes ubicaciones, factores de escala y ángulos de rotación (consulte la Figura). Esta instancia de un bloque se denomina generalmente Insertar. Las inserciones tienen atributos como entidades y capas. Una Entidad que forma parte de un Inserto puede tener sus propios atributos o compartir los atributos del Inserto. Una vez creados, los Insertos aún están vinculados al Bloque que instancian. La potencia de las inserciones es que se puede modificar el bloque una vez y todas las inserciones se actualizarán en consecuencia.



13.- ¿Cuales son los formatos más comunes de los ficheros generados con programas CAD?

Los formatos más comunes son: DXF, DWG, SVG, DWF, 


  • DraWinG (DWG) es un formato de archivo informático de dibujo computarizado, utilizado principalmente por el programa AutoCAD, producto de la compañía AutoDeskEl nombre de la extensión .dwg se originó de la palabra inglesa "drawing". Se limitó a tres caracteres después del punto, por protocolos y limitaciones del sistema operativo MS- DOSLos archivos DWG no son siempre compatibles entre sí, existiendo numerosas versiones de este tipo de archivo, aparejadas a muchas de las distintas versiones del programa AutoCAD, que desde 1982 ha sacado al mercado numerosas versiones.


  • DXF (acrónimo del inglés Drawing Exchange Format) es un formato de archivo para dibujos de diseño asistido por computadora, creado fundamentalmente para posibilitar la interoperabilidad entre los archivos DWG, usados por el programa AutoCAD, y el resto de programas del mercado. Este tipo de archivos surgió en 1982, junto con la primera versión del programa AutoCAD, propiedad de Autodesk. A lo largo del tiempo, los archivos DWG se han vuelto más complejos, y la portabilidad mediante DXF ha ido reduciéndose, pues no todas las funciones compatibles con el formato nativo DWG han sido trasladadas al formato DXF.
  • SVG se refiere a Scalable Vector Graphics. Es abierto y está basado en los gráficos XML, un formato que se está incorporando a los estándares Web. Muchos buscadores ya soportan SVG en cierto grado. Puede ser utilizado tanto para imágenes como para animaciones. Este formato está orientado dibujo más que a CAD.
  • DWFLos ficheros DWF son archivos vectoriales DWG comprimidos. Guardar dibujos de AutoCAD como archivos DWF permite que otras personas puedan ver e imprimir la información sin necesidad de tener instalado AutoCAD en sus computadoras. Aunque AutoCAD no reconoce los archivos DWF, introducir información DWF en AutoCAD es un proceso simple.
14.- ¿Qué tipos de programas de CAD existen actualmente?

Actualmente existe tres tipos de programas de CAD que son: Modelado, animación y simulación.

- Software 2D para realizar planos. Entre ellos hay programas comerciales como Autocad y otros son software libre como Qcad, LibreCAD, LiteCAd, etc.



- Software para modelado, para elaborar piezas virtuales en tres dimensiones. 3D Studio, Blender, Rhinoceros, Sweet Home 3D, etc.


- Software para animación, muy útil para ilustrar ensambles de maquinaria, diagramas de explosión, paseos virtuales, SketchUp, SoliEdge, Solidworks, Catia, etc.

- Software para simulación, para simular el comportamiento real de los objetos diseñados. Catia, Inventor, ProEnginer, Nastran, Ansys, etc.


15.- ¿Qué es un sistema de coordenadas en los programas CAD?


En geometría, un sistema de coordenadas es un sistema que utiliza uno o más números (coordenadas) para determinar unívocamente la posición de un punto o de otro objeto geométrico. En un sistema CAD 2D necesitamos definir un par de coordenadas (x,y), que se representa con la coordenada x y la coordenada y separadas por una coma. Estas coordenadas indican la posición de un punto en el plano con respecto a un origen definido previamente como punto (0,0). Para un sistema de CAD 3D necesitamos 3 coordenadas (x,y,z).

16.- ¿Qué sistemas de coordenadas se utilizan en los programas CAD?

En los programas CAD los sistemas de coordenadas pueden ser:


Cartesianas (absolutas y relativas)
• Polares (absolutas y relativas)
• Cilíndricas
• Esféricas

Nosotros sólo veremos los dos primeros tipos que son las más utilizadas.

Coordenadas Cartesianas:

Para entender cómo funcionan las coordenadas en CAD veremos que siguen sistema cartesiano (ejes X,Y), compuesto por un eje horizontal llamado eje X o eje de las abscisas y un eje vertical llamado eje Y o eje de las ordenadas, permite ubicar con un par de valores la posición univoca de un punto.
El punto de intersección entre el eje X y el eje Y es el punto origen, con coordenadas (0,0). Los valores sobre el eje X a la derecha son positivos y los valores a la izquierda negativos. Los valores sobre el eje Y hacia arriba son positivos y hacia abajo negativos.
Existe un tercer eje, perpendicular a los ejes X y Y, llamado eje Z, que usaremos para el dibujo 3D, por ahora lo ignoraremos y volveremos a él cuando dibujemos en 3D.

Coordinadas cartesianas absolutas

Se introducen en CAD separadas por comas, siguiendo el orden (x,y) para 2D y (x,y,z) para 3D.
Para un punto con coordenadas 100 en el eje x y 50 en el eje y, sus coordenadas serían (100,50) como se muestra en la figura.

Coordenadas cartesianas relativas:

Son parecidas a las anteriores, pero con la diferencia de que están referidas al último punto marcado, no al origen (0,0) como las absolutas.

Para indicar que estamos introduciendo una coordenada relativa lo hacemos mediante el símbolo @. Para un punto que tenga como coordenadas relativas desde el punto anterior 40 en el eje x y 60 en el eje y, sus coordenadas serían @(40,60) como se muestra en la figura.

Las coordenadas cartesianas relativas son mucho más usadas que las absolutas, por lo que el programa normalmente las hace automáticamente sin necesidad de @.


Coordenadas polares:

Ahora no necesitaremos las coordenadas en X e Y, sino la distancia y el ángulo que forma con el eje X positivo.


17.- ¿Como se miden los ángulos en los programas CAD?

     Para dibujar una línea con un ángulo determinado, debemos tener en cuenta como se miden los ángulos en los programas de CAD. Como vemos en la figura, se empieza a medir desde la posición 0º y girando en sentido contrario a las agujas del reloj obtenemos cualquier ángulo que queramos representar a partir de los valores indicados en la figura.
     Si queremos dibujar una figura en perspectiva isométrica debemos tener en cuenta que los ángulos que necesitamos son 30º a partir de 0º y 180-30=150º. Por ejemplo, vamos a dibujar un cubo en LibreCAD.
     Seleccionamos en el menú Dibujar el comando "Línea" -->"con ángulo".

Ahora indicamos los valores de ángulo=30 y longitud = 60. Ponemos las coordenadas del punto (0,0) en la línea de comandos y obtenemos:

Siguiente línea con ángulo de 150º y longitud 60 en el punto de coordenadas (0,0).
A continuación la línea vertical con ángulo 30º longitud 60 y coordenadas (0,0)
A partir de ahora las siguientes líneas las tenemos que dibujar a partir de los puntos finales de las líneas ya dibujadas.Vamos a dibujar las dos lineas verticales de los extremos. Para ello seleccionamos línea con ángulo de 90º y longitud 60, pero ahora en vez de indicar las coordenadas en la línea de comandos, tenemos que seleccionar en el menú "Forzar" --> "A punto final"
Ahora nos posicionamos en los puntos finales de la líneas y pulsamos click
Ahora dibujamos con el mismo procedimiento las líneas con angulo 30, colocando el curso en los puntos finales de las líneas correspondientes.
Ya solo nos quedan las dos líneas con ángulo de 150 en sus correspondientes posiciones: