MAQUETA LICEO DEPARTAMENTAL 2014

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

El problema de este proyecto de tecnología consiste en diseñar una puerta que tenga un control eléctrico de movimiento, la cual abra de manera sencilla y fácil. También debemos obtener información sobre el mecanismo de movimiento por poleas, como funciona y la aplicamos en el diseño y montaje de un motor eléctrico a una estructura. Debemos lograrlo atreves de nuestro propios conocimientos y utilizando conceptos básicos sobre corriente eléctrica, circuitos en serie y paralelo

Formulación del problema:

§  El prototipo debe tener las siguientes características:

Ø  Que al pulsar un interruptor el artefacto se ponga en movimiento

Ø  Que el motor sea de 3,6 a 9 voltios

Ø  Que avance

Para poder darnos una idea de cómo hacerlo observamos sitios de sana diversión; como bibliotecas, talleres, unidades residenciales, edificios, garajes y centros comerciales, en donde haya puertas eléctricas, para dar nuestros primeros bocetos o ideas. 

 

LLUVIA DE IDEAS.

Ideas de los integrantes antes de llegar al boceto inicial:

Todos los integrantes que conforman el equipo, debatimos sobre la planeación, construcción y los materiales que debíamos implementar  para la construcción de esta maqueta, respetando las opiniones de cada persona.

Las ideas que se expresaron para la construcción de la puerta con control eléctrico de movimiento fueron las siguientes:

·         Construir una puerta corredera, la cual es un tipo de puerta que se abre de manera horizontal con un movimiento de deslizamiento sobre un espacio predeterminado, paralelo al lugar en el que se encuentra.

·         Construir una puerta de maroma, la cual es fabricada en una sola pieza mediante, utiliza un par de bisagras especiales con resortes de tensión para equilibrar el peso.

·         Construir una puerta ascendente: fabricada en paneles de lámina troquelada en colores y figuras diversas, con textura imitación madera rugosa, para darle cuerpo a la lámina, pudiendo ser huecas o forradas con aislante de poliestreno o poliuretano espriado, también pueden ser fabricadas con bastidores de acero o aluminio y estar forradas de acero

 

 

DISEÑO PREVIO

.Boceto inicial y explicación sobre su funcionamiento.

Los integrantes del equipo, llegamos a que nuestro boceto inicial seria, para construir la puerta con control eléctrico de movimiento, la puerta corrediza

Las puertas correderas son un magnifica solución para ahorrar espacio, comunicar estancias, ocultar pasos. En el mercado podemos encontrar diferentes tipos de entre los que podemos elegir una en función de nuestra necesidad. Son una alternativa de las puertas corrientes o batientes.

La puerta corredera la elegimos por unas ventajas entre las que se destacan:

Ø  Requieren de muy poca mano de obra, ya que no necesitan marco

Ø  La puerta corredera ahorra espacio y crea sensación de amplitud  

Ø  Mantiene la temperatura dentro del hogar para que estemos cómodos

Ø  Puede facilitar la movilidad, puesto que en ocasiones con la puerta normal, no disponemos a uno de sus lados.

El único inconveniente que se le puede observar a esta clase de puerta, es que no se puede colocar cualquier cosa en la pared por la que se desliza la puerta, como estanterías, cuadros, muebles, y cualquier tipo de objeto.

Las condiciones para este proyecto como ya sabemos deben ser:

Ø  La puerta debe cerrarse y abrirse, accionando un conmutador de cambio de sentido o a lo que llamamos inversor de polaridad.

Ø  La fuente del movimiento debe ser un motor.

Ø  Los mecanismos deben ser: uno de transmisión de movimiento  y otro de transformación de movimiento.

Ya teniendo las condiciones del proyecto, el funcionamiento de la puerta, se moverá con el mecanismo denominado tornillo-tuerca.

El mecanismo tornillo-tuerca, conocido también como husillo-tuerca es un mecanismo de transformación de circular a lineal compuesto por una tuerca alojada en un eje roscado (tornillo).

Si el tornillo gira y se mantiene fija lo orientación de la tuerca, el tornillo avanza con movimiento rectilíneo dentro de ella.

Por otra parte, si se hace girar la tuerca, manteniendo fija la orientación del tornillo, aquella avanzará por fuera de ésta. Este mecanismo es muy común en nuestro entorno, pues lo podemos encontrar en infinidad de máquinas y artilugios

El mecanismo tuerca husillo es un mecanismo que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal, y un par de torsión (fuerza de rotación) a una fuerza lineal. El husillo pasa a través de la tuerca que rosca en el husillo. Cuando el husillo gira avanza en una proporción del paso de la rosca por vuelta de husillo. Del mismo modo si el husillo se fija longitudinalmente, su rotación da lugar al desplazamiento de la tuerca.

   

Imagen con mecanismo tornilla-tuerca

 

  BOCETO PREVIO: 

 

DISEÑO DEFINITIVO:

Los integrantes del equipo, hemos expuesto nuestros argumentos acerca de cómo construir el mecanismo de la puerta, hemos llegado al acuerdo de que construiremos la puerta corrediza. Con la característica especial de que, el mecanismo de movimiento lo haremos por debajo de la maqueta, haciendo que, la estructura de madera no se vea, con esto se lograra más espacio para la maqueta y la puerta se verá real.

Las partes que conforman nuestro mecanismo son las siguientes:

·        

Los motores eléctricos utilizan la inducción electromagnética que produce la electricidad para producir movimiento, según sea la constitución del motor: núcleo con cable arrollado, sin cable arrollado, monofásico, trifásico, con

Las partes que conforman nuestro mecanismo son las siguientes:

• ·       Motor: es la parte sistemática de una maquina capaz de hacer funcionar el sistema, transformando la energía eléctrica en energía mecánica, por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor.

•    Interruptor: Un interruptor eléctrico es en su acepción más básica un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno sus tipos y aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende una bombilla, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas, controlado por computadora.

Su expresión más sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Los contactos, normalmente separados, se unen mediante un actuante para permitir que la corriente circule. El actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos para mantenerlos unidos.

•   Finales de carrera: el final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limit switch, son dispositivos eléctricos, neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido o de un elemento móvil, como por ejemplo una cinta transportadora, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Estos sensores tienen dos tipos de funcionamiento: modo positivo y modo negativo. En el modo positivo el sensor se activa cuando el elemento a controlar tiene una tara que hace que el eje se eleve y conecte el objeto móvil con el contacto. El modo negativo es la inversa del modo anterior, cuando el objeto controlado tiene un saliente que empuje el eje hacia abajo, forzando el resorte de copa y haciendo que se cierre el circuito. En este modo cuando el muelle falla y se rompe permanece activado.

• Relé: es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico.

La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimán, y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control.

·         Pila: es el formato industrializado y comercial de la celda galvánica o voltaica. Es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo negativo o ánodo y el otro es el polo positivo o cátodo.

La estructura fundamental de una pila consiste en dos electrodos, metálicos en muchos casos, introducidos en una disolución conductora de la electricidad o electrolito.

·         Tornillo-tuerca: Un husillo es un tipo de tornillo largo y de gran diámetro, utilizado para accionar los elementos de apriete tales como prensas o mordazas, así como para producir el desplazamiento lineal de los diferentes carros de fresadoras y tornos, o en compuertas hidráulicas.

Una tuerca es una pieza con un orificio central, el cual presenta una rosca, que se utiliza para acoplar a un tornillo en forma fija o deslizante. La tuerca permite sujetar y fijar uniones de elementos desmontables. a. Las tuercas se fabrican en grandes producciones con máquinas y procesos muy automatizados. La tuerca siempre debe tener las mismas características geométricas del tornillo con el que se acopla, por lo que está normalizada según los sistemas generales de roscas.

La tuerca husillo es un tipo de mecanismo que está constituido por un tornillo (husillo) que al girar produce el desplazamiento longitudinal de la tuerca en la que va enroscado (movimiento rectilíneo).

·         Cables eléctricos: Se llama cable a un conductor (generalmente cobre) o conjunto de ellos generalmente recubierto de un material aislante o protector, si bien también se usa el nombre de cable para transmisores de luz. Los cables que se usan para conducir electricidad se fabrican generalmente de cobre, debido a la excelente conductividad de este material, o de aluminio que aunque posee menor conductividad es más económico.

    

Representación del mecanismo:
 

 

TRABAJO TALLER

Procesos de la fase de construcción y montaje.

Todos Los integrantes del equipo, ya teniendo  nuestro diseño definitivo, comenzamos con la construcción y el montaje de nuestra maqueta del liceo departamental.

Los materiales que vamos a emplear son los siguientes:

• ·         Cartón paja
• ·         Pegante (ega y silicona)
• ·         Pistola de silicona
• ·         Borrador
• ·         Tijeras
• ·         Bisturí
• ·         Lija
• ·         Pinturas
• ·         Triplex
• ·         Escaleras para el 2 piso
• ·         Los bambús
• ·         Teja miniatura
• ·         Personas
• ·         Silla
• ·         Regla.
• ·         Lápiz

Ahora ya teniendo nuestra lista de materiales procedemos a comprar los que no tenemos a disposición en nuestros hogares, después nos reunimos y comenzamos con la construcción de nuestro prototipo. Manejamos y usamos adecuadamente las herramientas, reconociendo las características de algunos materiales.

·         En el triplex hicimos, como en toda maqueta un plano, para guiarnos, y así saber la distribución de los salones, los bambús, y el túnel. Cabe resaltar que el triplex lo pintamos de negro y ligamos para quitar asperezas

·         Después, ya teniendo en cuenta cómo iban a ir distribuidos los salones, empezamos a recortar, el cartón paja, haciendo un diseño de los salones, como se muestra a continuación.

Recortando cartón paja

·         Ahora ya teniendo, el cartón paja recortado, nuestro diseño de los salones,  ha quedado así: 

·         Después de haber hecho el diseño comenzamos con el montaje de dichos diseños para que cobre vida los salones y gran parte de la maqueta y los pintamos con pintura blanca a todos los salones, y los pegamos con silicona y todos los integrantes colaborando. Como se muestra a continuación: 

 

Diseños y montaje de los salones del 2 piso y el túnel

·       

      Después, ya teniendo nuestros salones, comenzamos con la construcción y montaje de los respectivos techos de los salones, para ello utilizamos teja en miniatura, y la base de dichos techos era una tabla finísima de madera.

·         Las tejas, las pegamos con la pistola de silicona, para que así, quedaran firmes y no se desboronaban. El producto de dicho montaje y los techos, quedaron así como se muestra a continuación.

Realizando la fijación de las tejas con silicona

·         Después de haber terminado, ya con los techos, procedemos a la decoración, como lo son las sillas, los bambús, la portería y las personas. La silla la pegamos con silicona y a los bambús los rodeamos, con unos pequeños ladrillos haciéndoles un círculo y después los pegamos dentro del círculo de ladrillo. La portería la hicimos con tejas y ladrillos que nos sobraron. Y las personas las pegamos en las escaleras. Como se muestra a continuación.

  

·         Ya después de haber construido y montando, las partes que conforman nuestra maqueta, procedemos a la fijación de la puerta corredera y damos por terminado la maqueta del liceo departamental. Como se muestra a continuación.

CARACTERISTICAS TECNOLOGICAS

Explicación sobre el funcionamiento mecánico y eléctrico del artefacto:

Gracias a nuestro diseño definitivo, dotamos al proyecto, los mecanismos necesarios que permitan el movimiento de la puerta, la puerta se moverá con el mecanismo tornillo –tuerca.

El mecanismo tornillo-tuerca, conocido también como husillo-tuerca es un mecanismo de transformación de circular a lineal compuesto por una tuerca alojada en un eje roscado (tornillo).

Si el tornillo gira y se mantiene fija lo orientación de la tuerca, el tornillo avanza con movimiento rectilíneo dentro de ella.

Por otra parte, si se hace girar la tuerca, manteniendo fija la orientación del tornillo, aquella avanzará por fuera de ésta. Este mecanismo es muy común en nuestro entorno, pues lo podemos encontrar en infinidad de máquinas y artilugios

El mecanismo tuerca husillo es un mecanismo que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal, y un par de torsión (fuerza de rotación) a una fuerza lineal. El husillo pasa a través de la tuerca que rosca en el husillo. Cuando el husillo gira avanza en una proporción del paso de la rosca por vuelta de husillo. Del mismo modo si el husillo se fija longitudinalmente, su rotación da lugar al desplazamiento de la tuerca.

Ahora dotamos al proyecto de los elementos necesarios para permitir la apertura de la puerta y cierre de la puerta, inversión de giro, finales de carrera.

Recordemos que un circuito eléctrico es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada.

Vamos a construir una puerta corredera accionada por un motor eléctrico que tendrá que invertir su giro para realizar movimientos de apertura y cierre de la misma.

Para el circuito eléctrico usaremos los siguientes elementos:

·         Un motor

• ·       1 relé con circuito de conmutación
  ·         2 finales de carrera
  ·         1 Interruptor
  ·         Cables electrónicos
  ·         1 pila de 9 voltios

Diseñamos un circuito que nos controle la apertura y cierre de la puerta del nuestro colegio, la puerta podrá abrirse mediante un interruptor o final de carrera (MARCHA), y parar cuando sea necesario mediante un final de carrera (PARO). El motor de accionamiento del mecanismo de apertura/ cierre de la puerta deberá pararse automáticamente cuando la puerta este completamente abierta o cerrada (finales de carrera conectados al motor)

La puerta debe abrir y cerrar, y cuando llegue a los topes de izquierda y derecha (finales de carrera) debe pararse por sí sola (automáticamente).

Cuando se pulsa el interruptor que estará en la portería del colegio, todo el circuito se pondrá en marcha, haciendo que la puerta empiece a abrirse atreves del mecanismo tornillo-tuerca. Y esta se parara cuando toque el final de carrera.

 

CONCLUSIÓN. 

Gracias a este trabajo, podemos concluir que,  conocimos los mecanismos para que una puerta se mueva, los elementos necesarios para dicho movimiento, también nos sirvió para construir un modelo de nuestra institución incorporando, la puerta que construimos y fijamos en nuestra maqueta del Liceo Departamental.

Además este proyecto nos puso a prueba, porque resolvimos problemas tecnológicos y las soluciones teniendo en cuenta, las condiciones, restricciones y especificaciones.

Agregando que, interpretamos y representamos, nuestro diseño mediante, figuras, planos constructivos, maqueta empleando para ello herramientas que nos sirvan para, resolver el problema.

Queremos darle las gracias a la mama de nuestra compañera Valentina Bedoya, que también nos ayudó a construir nuestro prototipo, de la puerta.