NATURALEZA ELECTRICA DE LA MATERIA

La materia está constituida por átomos.

Muchos fenómenos muestran la relación entre la constitución de la materia y la electricidad: por ejemplo algunos cuerpos al ser frotados adquieren carga eléctrica, y también sabemos que la corriente eléctrica descompone algunas sustancias en otras más simples (electrólisis).

A partir de estas evidencias se empezó a estudiar la naturaleza eléctrica de la materia. Veamos los conceptos más básicos:

Partiremos del átomo que  es la unidad de materia más pequeña de un elemento químico que mantiene su identidad o sus propiedades, y que no es posible dividir mediante procesos químicos.

En el átomo distinguimos dos partes: el núcleo y la corteza.

- El núcleo es la parte central del átomo y contiene partículas con carga positiva, los protones, y partículas que no poseen carga eléctrica, es decir son neutras, los neutrones.

- La corteza es la parte exterior del átomo. En ella se encuentran los electrones, con carga negativa. Éstos, ordenados en distintos niveles, giran alrededor del núcleo.

Los átomos son eléctricamente neutros, debido a que tienen igual número de protones que de electrones.Un átomo está compuesto de electrones, neutrones y protones, cuando están juntos los átomos comienzan a intercambiar entre ellos electrones y se produce la electricidad, es decir, el movimiento de los electrones entre un átomo y otro es la electricidad.

La electricidad o energía eléctrica se produce porque la materia se puede cargar eléctricamente. ¿Qué significa esto?
Veamos: los electrones poseen una carga negativa y los protones una carga positiva. Estas cargas se contrarrestan unas a otras para que el objeto resulte neutro (no cargado). Pero al frotar, por ejemplo, un boli sobre un paño los electrones saltan del boli al paño y éste se carga de electricidad. El paño pasa a tener más electrones que protones y se carga negativamente; mientras el boli, con más protones que electrones, se carga positivamente. Se ha producido electricidad

La electricidad se puede trasmitir de un punto a otro conduciéndola a través de distintos objetos o materiales. Todos los cuerpos pueden trasmitir energía eléctrica, pero existen unos que son mejores transmisores de energía eléctrica (conductores, como los metales) que otros, a los cuales les cuesta más o simplemente no permiten el paso de ella (aisladores o malos conductores). 

Para generar energía eléctrica necesitamos de motores eléctricos, pilas, generadores, los cuales hacen que se pueda cargar un objeto y así poder transferir la electricidad.

Los efectos de la electricidad son múltiples y en la actualidad, conocidos y controlados, se ocupan para muchos usos. Magnético, electroimanes), Mecánico (Motores)Químico (Electrólisis)Luminosos y calóricos

PARA QUÉ SIRVEN LAS ESTRUCTURAS.

Una estructura puede tener diferentes funciones: soportar pesos, dar forma,
proteger, etc, Vamos a ver algunas de ellas.

Soportar pesos: Las estructuras deben aguantar el peso de todo lo que se apoye, o se sitúe en ellas. En un edificio los pilares y las vigas resisten el peso de los suelos, techos, paredes, y también de las personas y los muebles.

Resistir fuerzas externas: La fuerza del viento, de las olas, terremotos, etc, también actúan sobre las estructuras.

Dar forma: Las estructuras proporcionan la forma de la mayoría de los objetos,máquinas y construcciones. En una tienda de campaña, por ejemplo, las barras que se articulan entre sí le dan su forma características.

Servir de protección: Algunas estructuras cubren a los objetos protegiendo y aislando su interior. Armaduras y chasis de máquinas.

Otros problemas que pueden resolver las estructuras son:
1. Almacenar materiales (Tinajas de vino, depósitos de gas, envases de cartón)

2. Cubrir espacios. Bóvedas, cúpulas, techumbres
3. Atravesar accidentes geográficos. Puentes y túneles.
4. Crear espacios vacíos. Canales, presas, piscinas.
5. Generar superficies utilizables. Carreteras, aeropuertos, campos deportivos
6. Alcanzar alturas en el espacio. Torres, postes de luz, grúas.

TIPOS DE ESTRUCTURAS

Existe una gran variedad de estructuras. Si se tienen en cuenta los elementos que la forman y como se combinan. Estas se pueden clasificar en:

Estructuras masivas o de gravedad. Son estructuras muy pesadas y macizas. Están formadas por superficies muy anchas y resistentes. Grandes presas, pirámides, y puentes o iglesias de piedras antiguos. Son difíciles de volcar y soportan los esfuerzos horizontales.

Estructuras laminares o de carcasa. Están constituidas por láminas o paneles resistentes y delgados (carcasas) que pueden envolver o proteger a otras piezas del objeto. La resistencia la consigue dándoles una determinada forma. Cubiertas de pabellones, carrocería de coches, carcasa de un ordenador, de una lavadora, etc..
 

Estructuras de armazón o armaduras. Están formadas por piezas como barras, tubos, pilares, vigas, o cables unidos entre sí para formar una especie de esqueleto o armazón. Según la disposición de sus elementos pueden ser:

- Triangulares: Se forman por la unión de barras que van formando triángulos. Ejemplo de estas pueden ser las torres del tendido eléctrico, grúas, puentes de hierro.

- Entramadas: Tienen elementos verticales y horizontales que se unen entre sí, formando una especie de malla. Los elementos horizontales se apoyan en los verticales. Un ejemplo será la estructura de un edificio.

- Colgadas: El peso es soportado por cables que están unidos a otros elementos más robustos como muros o torres resistentes. Este tipo de estructura se utiliza en los puentes colgantes.

ESTABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS

Una de las condiciones que debe cumplir una estructura es la de no caerse o volcarse debido a pesos o a empujones laterales. Para ello las estructuras deben ser estables. Una estructura es estable cuando no cae o vuelca por la acción de las fuerzas que actúan sobre ellas. La ESTABILIDAD de una estructura depende de su forma, de como se apoye y como se distribuyan sus pesos. Por ello debemos tener en cuenta que:
- La estructura es más estable si el peso se encuentra en su base.

- También cuanto mas bajo se sitúe su centro de gravedad. El centro de gravedad de un cuerpo es el punto de aplicación de la suma de todas las fuerzas que constituyen el peso del cuerpo. 

- Las estructuras bajas y anchas son más estables que las delgadas y altas.
- Se aumenta la estabilidad con un buen anclaje o cimentación.
Para hacer las estructuras más estables, aumentaremos la superficie de apoyo,
incrementaremos el peso de la base, la empotraremos en el suelo, o la sujetaremos con tirantes.
Otra función fundamental de la estructura es la de soportar pesos que actúen sobre ellas sin romperse o deformarse demasiado. Para que esto sea posible se deben elegir los materiales adecuados, y las formas y tamaños apropiados para cada pieza.  Por tanto las piezas deben estar fabricadas de material resistentes para que no se rompan y rígidos para que no se deformen. Para las carcasas se utilizan plásticos rígidos y chapas de acero y aluminio. Las estructuras de muebles suelen ser de madera o de tubo de acero. En construcción se utiliza acero y hormigón armado.

ENSAYOS

La resistencia de los elementos que componen una estructura depende de las propiedades mecánicas de los materiales utilizados y del tipo de esfuerzo al que estaran sometidos. Las principales propiedades mecanicas de los materiales son: su resistencia mecánica, su dureza, su elasticidad, su plasticidad y su tenacidad. Las principales fuerzas que pueden actuar sobre un material son: la tracción, la compresion, la flexión, la torsión y la cizalladura.
La capacidad de resistencia de los materiales ante diferentes esfuerzos se comprueba mediante ensayos.   Los ensayos son procedimientos normalizados que permiten conocer, comprobar y cuantificar las caracteristicas y las propiedades de los materiales. Los principales ensayos son los de: dureza, traccion, compresion, resistencia al choque, flexion y torsion. Para la realizacion de los ensayos se emplean muestras de material que tienen formas y dimensiones normalizadas y que reciben el nombre de probetas. La aplicacion de diferentes esfuerzos sobre las probetas se lleva a cabo mediante maquinas y dispositivos que permiten regularlos y medirlos. Un ejemplo de estos aparatos es el durometro. 

ESTRUCTURAS

Si miras a tu alrededor, todos los objetos, grandes o pequeños, y con cualquier forma, poseen una estructura o esqueleto que soporta su propio peso y también a otras fuerzas, y además mantienen unidos entre sí todos sus elementos, dándoles
resistencia. Estas estructuras pueden ser “naturales” (esqueletos de animales, panal de abejas, etc,...), y otras construidas por el hombre “artificiales” (puentes, edificios, etc, ....).


Una estructura es un elemento o conjunto de elementos unidos entre si con la finalidad de soportar diferentes tipos de esfuerzos. 

Las estructuras, además de soportar diferentes tipos de fuerzas (cargas), tambien han de soportar propio peso y han de ser resistentes para que no se desmoronen ni vuelquen. Las estructuras han de ser resistentes, ligeras y estables. 

NORMAS DE SEGURIDAD DEL TRABAJO CON EL METAL.

Con las herramientas de sujección: (tornillo de banco, sargentos o gatos, alicates, tenazas y pinzas de sujección)

- Extremar la atención para no colocar los dedos entre los mangos.

- En caso de utilizarlos con aparatos eléctricos , la  corriente debe de estar desconectada, y si esto es posible, es imprescindible que los mangos estén aislados.

Con las herramientas de corte.

- Las tijeras y los alicates de corte no se deben utilizar para cortar materiales de dureza superior a la especificada por el fabricante

- Para cortar con las tijeras es necesario marcar antes el camino de corte.

- Las hojas de corte se han de mantener limpias y afiladas.

- Las tijeras y los alicates de corte se deben guardar en sus fundas o en cajas individuales sin mezclarlos con otras herramientas, para evitar que se deterioren los filos de las hojas de corte.

Con las herramientas de limado

- Antes de empezar a limar , hay que asegurarse de que el mango está bien sujeto.

- No tocar la superficie de la lima ni de la pieza con las manos.

Con las herramientas de taladrado.

- Es obligatorio usar gafas de protección

- La ropa demasiado holgada o el cabello largo tienen el peligro de poder engancharse  en la broca, por ello , los puños y las mangas deben de estar ajustados y el cabello recogido.

- El cambio de velocidad se debe hacer con la máquina parada. La tapa del cabezal ha de estar cerrada y jamás se deben manipular las correas con la máquina en marcha.

- La llave de apretar el portabrocas no debe quedar puesta, pues podría salir disparada al conectar la máquina y provocar un accidente.

- Al acabar de taladrar, no sujetar las piezas, frenar el portabrocas no tocar la broca o la pieza con las manos, ya que pueden sufrir quemaduras o heridas.

Con las herramientas de percusión o golpeado.

- El mango debe de estar en buenas condiciones para prevenir posibles daños. Si el mango se abre o se astilla hay que  sustituirlo inmediatamente.

- No coger el mango del martillo con las manos grasientas.

- Antes de utilizar el martillo , verificar la sujección de la cabeza al mango.

- En caso de golpear una superficie que pueda desprender esquirlas , es necesario el uso de gafas de protección.

Para el doblado de chapa.

- Los bordes de las chapas se deben rematar con una lima para evitar cortes.

- Hay que usar guantes para manipular las piezas de chapa.