Cómo funciona una báscula

La báscula es un aparato que se utiliza para pesar o para determinar el peso. Explicamos qué es una báscula, sus tipos, partes, cómo funciona, su precisión y más.

¿Qué es una báscula?

Entre las herramientas de medición, una báscula tiene por función calcular el peso de distintos objetos. Las básculas también son conocidas como balanzas, aunque hay un elemento que las diferencia, pues una báscula se usa para calcular el peso de los cuerpos, masas de pesos grandes y sus proporciones, a diferencia de la balanza, la cual está diseñada para el cálculo del peso de cuerpos con unas proporciones menores.

Tipos de báscula

Según sea el uso que se le da a la báscula, particularmente dentro del rubro en que se las emplea, hay tipos diversos.

Basculas de contrapeso

Básculas con contrapeso – Son una clase de báscula, la cual se activa con un sistema de palancas. Así mismo, dispone de una barra alargada, en donde las unidades de peso se van a ir desplazando con el objetivo que dos pesos se equilibren, es decir, el cuerpo en cuestión y uno de los pilones que se sitúa en la barra. Con frecuencia se las observa en las farmacias.

Basculas muelle elastico

Báscula con muelle elástico – Han reemplazado casi totalmente a las básculas de contrapeso, en particular porque disponen de un sistema de pesaje, esto con base en un muelle elástico, el cual va a soportar la deformación que se produce por la gravedad. En otras palabras, es más práctico. El resultado depende de cómo el cuerpo actúa en conjunto con la fuerza de gravedad sobre el muelle.

Bascula electronica

Básculas electrónicas – Por sus características, son las básculas más accesibles para el público en general. Disponen de una pantalla que muestra el resultado. Tienen unas celdas de carga que disponen de sensores. Igualmente, están fabricadas con un metal con la capacidad de soportar el peso.

Existen otro tipo de básculas, entre las cuales se destacan:

  • Básculas de baño – Son unos dispositivos muy pequeños que incluso se pueden caracterizar como electrodomésticos, así que se ven con cierta normalidad en cualquier hogar convencional.
  • Básculas de farmacia – Tienen en cuenta la altura de la persona como un factor más, al igual que un sistema de pesas metálicas. La báscula en este caso calcula el peso y a veces el índice de masa corporal que la persona tendría que tener.
  • Básculas para camiones – Son un tipo de báscula muy especial, la cual tiene por función la obtención del peso de los vehículos cuando se encuentran circulando por las carreteras en ciertos sectores. Es importante anotar que las leyes de cada Estado disponen de limitaciones y reglas específicas para cuando los vehículos ruedan.
  • Básculas para graneles – Operan con un sistema continuo, pues hacen parte de las cintas transportadoras.
  • Básculas de cocina – Por lo general son muy pequeñas y se utilizan para pesar ingredientes.
  • Básculas pediátricas – Son las que los médicos usan para el sostenimiento total de los bebés.
  • Básculas de laboratorio – Se utilizan para pesar sustancias químicas.

Partes de una báscula

Explicamos las partes de una báscula mecánica y las partes de una báscula digital para abarcar ambos grupos.

Partes de una báscula mecánica

Las partes de una báscula mecánica son:

Partes de una báscula mecánica

  1. Astil – Es una barra hecha de metal, la cual sostiene la pila que va a ejercer el contrapeso en el sistema.
  2. Suspensión – Es una estructura con la que se logra un soporte necesario para las pilas de contrapeso.
  3. Planos de cuchillas – Se utilizan para que la suspensión y el astil se vean acercados sin que de modo mutuo se entorpezcan.
  4. Bloqueo – Se usa para que la suspensión, el astil y los planos de cuchillas se mantengan firmes en su lugar en caso de algún movimiento.
  5. Conmutación de pesas – Un sistema para que se mantenga, suspendan y eleven las pesas de acuerdo con cada caso.
  6. Amortiguador neumático – Se usa para estabilizar la báscula en menor tiempo, considerando la oscilación constante a la que se ve expuesto el sistema, por lo cual, la lectura del resultado se dificultaría.
  7. Freno del platillo – Es una clavija hecha de metal, la cual opera como un resorte para la detención del movimiento del platillo.
  8. Tornillo regulador de sensibilidad – Se utiliza para la regulación del centro de gravedad del astil.
  9. Tornillo regulador del cero – Participa en la regulación del equilibrio en el momento en que la báscula no está pesando algo.
  10. Escala óptica – Se trata de una placa que se gradúa en vidrio, para así medir el grado de inclinación que presenta el astil. La escala es aumentada para que el resultado se pueda ver.
  11. Tornillo regulador de horizontalidad – Sirve para el control de la báscula y el astil, ya que se quiere que se mantengan en posición horizontal.

Partes de una báscula digital

Las partes de una báscula digital pueden ser distintos según sea el objetivo para el que se fabrique el aparato, pero a grandes rasgos son:

Partes de una báscula digital

  • Plato – Es una parte superficial en la que se sitúa lo que se busca pesar.
  • Adaptador – Es la fuente de alimentación que tiene la báscula. Según sea el caso, puede ser por electricidad, pilas o baterías.
  • Pies y soportes – Se usan para que la báscula se mantenga equilibrada.
  • Software – Es un programa o sistema con el que el artefacto funciona de manera inteligente. Existen versiones simples y otras que son más complejas, incorporando por ejemplo la fecha, el índice de masa corporal de la persona y más.
  • Estabilizador – Es un sistema con el que se muestra si la báscula está lo suficientemente equilibrada para pesar.
  • Teclado – Ciertas básculas ya lo tienen, ya que se activan o desactivan mediante sensores, pero es posible que se tengan botoneras en algunos modelos con funcionalidades diversas.

¿Cómo funciona una báscula?

Al ser dos grandes grupos en los que se dividen las básculas, el funcionamiento se puede categorizar en dos grandes apartados:

Funcionamiento de una báscula mecánica – Es una báscula que opera gracias a la elasticidad que soporta un muelle, el cual se ve accionado a causa de la gravedad. Se identifican generalmente como básculas mecánicas y se diseñan para ser empleadas con regularidad en la industria o los laboratorios.

Funcionamiento de una báscula digital o electrónica – Es un tipo de báscula que funciona con un sistema de sensores, los cuales se conocen también como cédulas de carga. Por lo anterior, las galgas extensiométricas, que son a su vez sensores, van a resistir el peso que se ejerce para su debida interpretación. Una alternativa más que se puede identificar, es el uso de un electroimán con el que el platillo es sostenido y se va a situar según sea el peso que se recibe.

Precisión de una báscula

La precisión se refiere a las cifras decimales usadas para que aquello medido se exprese. La exactitud es un indicador del grado aproximado que se da entre el valor que se mide y el valor real de lo que se busca medir.

De esta manera, la precisión de la báscula alude a la precisión de la indicación que se conoce a su vez con el nombre de incremento o una división mínima o intervalo, siendo la escala menor que el aparato tiene, en otras palabras, la cantidad de decimales. A su vez, la precisión es un concepto que se refiere al grado de repetibilidad que el peso de aquello que se mide.

Un ejemplo de la precisión de la báscula se encuentra al pesar un objeto de 23,398502 g con dos balanzas, pero en una de ellas se obtiene un resultado de 23,4 g, mientras que en otra la cantidad de decimales que se abordan es mucho más amplia.

¿Cómo calcular el consumo de electricidad de un aparato?

El consumo de electricidad de los aparatos puede ser importante para conocer su consumo real o para estimar cuánto se paga de electricidad al utilizar un electrodoméstico.

¿Qué es el consumo eléctrico?

El consumo de electricidad es la cantidad de energía que se emplea para que los dispositivos electrónicos o eléctricos funcionen. Se mide en kilo watts por hora o Kwh y según sea la energía que se use, de eso también depende el valor por pagar.

Consumo de electricidad

¿Cómo se mide el consumo de electricidad?

Por lo general, es la propia empresa que ofrece el servicio eléctrico la que va a instalar unos medidores de consumo eléctrico, para que de acuerdo al uso que se dé a la electricidad se calcule su uso en Kwh. El instrumento al que se hace referencia se llama vatihorímetro o watthorímetro.

¿Cómo calcular el consumo de electricidad de los aparatos con las etiquetas?

En la mayoría de los casos los electrodomésticos con una potencia alta van a incluir una etiqueta de energía, casi siempre en la parte trasera o su base. En ese lugar se indicará el vatiaje que figura con una W. Por lo general, este valor representa la máxima potencia a la que funciona el equipo, así que se puede tratar de un dato mucho más alto que el promedio real de vatiaje.

Para el cálculo estimado de kilovatios por hora de consumo eléctrico de un aparato, siga estos pasos:

  1. En ciertas ocasiones los dispositivos van a enseñar un rango de vatios, por ejemplo, entre 100 – 200 W, por tanto, se sugiere tomar un punto medio como 150 W.
  2. Proceda a multiplicar el vatiaje por la cantidad de horas que consume al día. Si la etiqueta marca 150 W, se multiplica por el número de horas. 150 vatios x 5 horas = 750 vatios-horas al día.
  3. El resultado anterior se divide entre 1000, porque un kilovatio es equivalente a 1.000 vatios. 750 vatios-horas / (1000 vatios / 1 kilovatio) = 0,75 kilovatios-hora al día.
  4. La anterior respuesta se multiplica por el número de días que se quieren medir. Para un mes de 30 días, sería algo como 0,75 kWh / día x 30 días / mes = 22,5 kWh al mes
  5. Finalmente, se multiplica el costo de la electricidad por cada kWh, para lo cual hay que fijarse en la cuenta de electricidad y buscar en el costo de kilovatio por hora.

¿Cómo calcular el consumo de electricidad de los aparatos según los amperios y el voltaje?

  • Busque la calificación de amperios que el dispositivo tiene. En ciertas etiquetas los varios no se incluyen, por ende, busque una medida de amperios o A.
  • Se debe buscar cuál es el voltaje de su región. En Estados Unidos, entre otros países, el estándar es de 120 V, pero en la Unión Europea es de 220 y 240 V.
  • Multiplique los amperios por los voltios. Si la etiqueta marca 7,5 amperios y el equipo está conectado a un toma corriente de 120 V, el consumo es de 7,5 amperios x 120 voltios = 900 vatios.
  • Proceda a multiplicar las horas de uso al día. Si el equipo se utiliza 30 minutos al día, 900 vatios x 0,5 horas / día = 450 vatios-hora al día.
  • Ahora hay que dividir entre 1.000 para obtener los kilovatios por hora. (450 vatios hora / día) / (1000 vatios / kilovatio) = 0,45 kilovatios por hora al día.
  • Multiplique el anterior valor para periodos de tiempo que sean más largo, por ejemplo, por 30 para conocer el consumo de electricidad en un mes.

¿Cómo calcular el consumo de electricidad de los aparatos con un medidor de energía?

  • Es posible adquirir un medidor de energía, el cual se conoce como vatímero o medidor de kilovatios. Se trata de un dispositivo con el que se puede medir la energía real que un dispositivo consume, por supuesto, es mucho más preciso que usar la etiqueta que el dispositivo tiene.
    • Un multímetro también se puede utilizar en caso que se tenga experiencia con esta clase de equipos, pero se necesita de un cableado mientras se mantenga conectado.
  • Conecte el medidor de energía entre la corriente y el dispositivo, es decir, el medidor a la pared y el dispositivo al medidor de energía.
  • Es momento de medir los kilovatios por hora, así que configure el equipo de medición de energía. Siempre que se mantenga el medidor de energía conectado, será posible estimar el total de kilovatios por hora del equipo se ha conectado.
  • El dispositivo al cual se le quiere medir su consumo eléctrico se lo debe utilizar como siempre, para así conocer una medición correcta en condiciones normales.
  • Finalmente, calcule los kilovatios por hora mensuales y multiplique ese valor por el valor que esté pagando a su proveedor de energía.

Ejemplos de consumo promedio de electricidad de aparatos

  • Bombilla – 0,1 Kw
  • Afeitadora – 5 watt
  • Aspirador – 1200 watt
  • Cafetera de filtro eléctrica – 900 watt
  • Cargador de celular genérico – 5 watts
  • Computadora (CPU) – 200 watts
  • Refrigerador – 250 watts
  • Lámpara LED – Según sus Watts, una de 11 W consume 11 watts
  • Licuadora – Una de mano o de pie, 600 watts
  • Microondas – 800 watts
  • Pava eléctrica – De 1,7 litros, 2000 watts
  • Plancha de pelo – 40 watts
  • Tostadora – 950 watts
  • Ventilador de techo – 60 watts
  • Ventilador de pie – 90 watts
  • Secador de pelo – 2000 watts
  • Olla arrocera – 600 watts
  • Ducha eléctrica – 1500 watts
  • Radio – 10 watts
  • Lavadora – 750 watts

Acero inoxidable

El acero inoxidable es una aleación del acero que tiene un mínimo de 10% al 12% de cromo en su masa. Explicamos qué es el acero inoxidable, sus propiedades, características, tipos, usos y más.

¿Qué es el acero inoxidable?

El acero inoxidable es una aleación entre hierro y carbono, la cual en su definición cuenta con un mínimo de 10% a 12% de cromo. Por sus condiciones, se trata de un acero que presenta una resistencia elevada ante la corrosión, esto porque el cromo, además de otros de los elementos que hacen parte de la aleación, le brindan esta afinidad por el oxígeno, para reaccionar con él y formar una capa pasivadora, razón por la que la corrosión del hierro se evita.

Más allá de lo anterior, la capa a la que se hace referencia se ve afectada por ciertos ácidos, motivo por el que se da pie a que el hierro se vea atacado y oxidado a través de mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas. En ciertos casos, el acero inoxidable cuenta con otro tipo de elementos aleantes, entre los cuales se destaca el níquel y molibdeno.

Acero inoxidable

Propiedades del acero inoxidable

El acero inoxidable se caracteriza por ser un material sólido, por tanto, no se trata de un revestimiento especial que es aplicado al acero común con el objetivo de brindarle propiedades inoxidables. Es importante mencionarlo, ya que con frecuencia ciertos metales o aceros comunes son bañados con ciertos metales blancos como el caso del cromo, zinc o níquel, buscando que se vean protegidos en su superficie o que esta zona adquiera ciertas características.

Respecto a estos baños, hay que mencionar que disponen de ventajas y se los usa con frecuencia, pero el inconveniente está en que la capa se puede ver dañada o deteriorada de alguna manera, por lo cual, el efecto de protección se anularía.

Finalmente, la apariencia del acero inoxidable es posible que varíe, sin embargo, esto depende y varía según sea el modo en que se fabrique o el acabado superficial que adquiera.

Características del acero inoxidable

  • Corrosión – Su propiedad clave es su capacidad para ser resistentes a la corrosión, propiedades que adquiere por su alto contenido de cromo y un contenido bajo en carbono.
  • Familia – Existen varias familias de acero inoxidable y de acuerdo con esta condición se le pueden atribuir ciertas características o no.
  • Aceros inoxidables austeníticos – Son los más comunes entre los aceros inoxidables y destacan por su resistencia a la corrosión, su mecanización y fácil soldadura.
  • Propiedades mecánicas – Los aceros inoxidables martensíticos son los ideales cuando se buscan este tipo de propiedades, aunque se pierde ductilidad.
  • Construcción, automóviles y máquinas – El acero inoxidable tiene preferencia respecto al acero común dentro de estos sectores, a causa de su mayor resistencia a la corrosión, por lo cual es más duradero.

Tipos de acero inoxidable

Aceros inoxidables ferríticos – Se conocen de este modo a los aceros inoxidables que en su composición tienen cromo y níquel equivalente entre un 10,5% y el 30%. La explicación se encuentra, en que su estructura metalográfica se forma por ferrita, al igual que contenidos superiores de níquel equivalente, con lo cual la composición ferrítica va en disminución. Destacan porque son magnéticos, un porcentaje de carbón inferior al 0,1% y no son endurecibles con un tratamiento térmico.

Aceros inoxidables martensíticos – Los aceros inoxidables con una estructura metalográfica y que siendo magnéticos, son a su vez altamente aleados inoxidables, el acero martensítico puro, es decir, sin una mezcla de austenítico y ferrítico, con un níquel equivalente menor al 18% y hasta 8% de equivalente de cromo y 0% de níquel equivalente. Con el diagrama de Schaeffler de Cr-Ni equivalentes se comprende mejor:

  • % Ni equivalente = % Ni + 30 * (C + N) + 0,5 Mn
  • % Cr equivalente = % Cr + Mo + 1,5 * Si + 0,5 * (Ti + Nb)

Aceros inoxidables austeníticos – Su estructura se forma principalmente por austenita a una temperatura ambiente, en donde el níquel es el elemento gammágeno con el que se ve estabilizada la austenita. Tampoco son magnéticos. Pueden verse endurecidos con la deformación, una vez su estructura metalográfica contiene martensita. Son los que contienen:

  • más de un 12 % de Ni equivalente al 17 % de Cr equivalente,
  • más de un 25 % de Ni equivalente a 0 % de Cr equivalente, y
  • menos de un 34 % de Cr equivalente a 30 % de Ni equivalente

Aceros inoxidables dúplex – No son endurecibles con un tratamiento térmicos, resisten bien la corrosión por picaduras y tienen un buen comportamiento bajo tensión. Cuentan con estructura de ferrita y austenita. De su composición hay que tener en cuenta estas fórmulas: (20 % < Cr < 30 %), (5 % < Ni < 8 %), (C < 0,03 %).

Familias del acero inoxidable

Los tipos de acero inoxidable permiten establecer una clasificación, pero generalmente se habla de familias, las cuales corresponden con su estructura cristalina: austetina, ferrita, martensita y dúplex. La quinta familia responde a las endurecidas por precipitaciones que se alteran por el medio:

  • Primera familia – Aceros inoxidables martensíticos, que se componen por cromo y carbono.
  • Segunda familia – Aceros inoxidables ferríticos, que se componen por cromo.
  • Tercera familia – Aceros inoxidables austeníticos.
  • Cuarta familia – En el caso de los austeníticos son una derivación que se da al agregar elementos que forman austenita, como el caso del nitrógeno, níquel y manganeso.
  • Quinta familia – Son aleaciones níquel-cromo-molibdeno. Con la agregación de elementos como el nitrógeno, molibdeno, cobre y silicio, disponen de algunas de las características que dan resistencia a la corrosión.

Usos del acero inoxidable

Son cinco los tipos de mercados principales en donde se usa el acero inoxidable:

  1. Electrodoméstico – En particular los electrodomésticos grandes, al igual que aparatos pequeños del hogar.
  2. Automoción – En especial los tubos de escape.
  3. Construcción – En los edificios o el mobiliario urbano como las fachadas y material.
  4. Industria – En el sector de la alimentación, petróleo o productos químicos.
  5. Vestimenta – En la fabricación de joyas, por ejemplo, en aretes, cadenas y similares.

El acero inoxidable también se emplea en la industria médica, esto en particular por su diversidad en composiciones químicas, motivo por el que tiene unas características muy apropiadas para implantes médicos, facilitar la manufactura de instrumentos quirúrgicos y similares.

Diferencia entre acero y acero inoxidable

En pocas palabras, el acero inoxidable no es un acero común al que se le aplican baños o revestimientos para que adquiera una condición inoxidable, sino que su composición con un mínimo de 10% al 12% de cromo es lo que le brinda sus propiedades tan particulares. En cuanto al acero, es una aleación entre hierro y carbono, en la que hay un porcentaje de carbono de entre 0,008% y un 2%.

 

Escala

Una escala se puede referir a una escala corta o a un método para organizar datos de manera jerárquica. Explicamos qué es una escala, sus aplicaciones y distintos tipos de escala.

¿Qué es una escala?

Una escala puede ser una escalera corta o un sitio en el que atracan barcos o aviones. De todas maneras, el concepto se emplea para una sucesión ordenada de valores distintos, pero de una misma cualidad.

De acuerdo con diversas disciplinas, una escala es un modo para organizar información determinada dentro de un modo jerárquico, pero con un orden específico. Ejemplos de lo anterior son una escala de valores cromáticos en la que los colores son organizados, también la escala de un mapa como método de representación en el cual las distancias se convierten de mayor a menor o una escala musical en la que las notas musicales son ordenadas según sea su naturaleza.

Aplicaciones de escalas

Al ser una sucesión ordenada de valores distintos, pero que disponen de una cualidad compartida, es decir, un método para la organización de la información jerárquicamente, las aplicaciones de las escalas se pueden extender a un sinfín de campos y disciplinas. Algunos ejemplos relevantes son:

  • Escala en dibujo técnico
  • Escala musical
  • Escala en geografía
  • Escala en física
  • Escala humana
  • Escala de longitud
  • Escala sismológica
  • Economía de escala

Escala en dibujo técnico

En el dibujo técnico, al igual que en otros modos de ilustración y representación gráfica, la escala de representación es una parte fundamental, considerando que es una equivalencia necesaria para establecer un vínculo entre realidad y dibujo. Gracias a su utilización, los objetos se pueden representar conservando la proporción que tienen, en otras palabras, el dibujo no va a verse distorsionado en comparación con el objeto original, ni tampoco el plano va a distorsionar la distancia real que hay entre una cosa y otra.

Para la elaboración de una escala de representación se usa la ecuación:

Escala = medida del dibujo / medida real

En ese orden de ideas, la representación se da con relación a una división, esto en términos de X/Y o X:Y, recordando que X cm en el dibujo van a corresponder con Y cm reales, técnica con la que se facilita el uso de factor de conversión que posibilita una gran fidelidad en el dibujo. En otras palabras, en un plano a escala 1/500, se está representando 1 cm dibujado 500 cm reales, en definitiva, cinco metros.

Las escalas de esta clase pueden ser de dos tipos, de reducción y de ampliación, esto según sea el ejercicio de representación que se aplique. Por lo ya mencionado, en una escala de 1/50.000 hay una reducción de 50.000 cm a 1, mientras que para una escala de 2/1 se incrementa cada centímetro real en 2.

Escala en geografía

En la geografía, pero particularmente en cartografía, la escala se reconoce como un concepto clave para representar el espacio o las proporciones. En un mapa, diseño, plano o diagrama, el tamaño de las cosas del mundo real sería imposible que se las represente, por ende, se requiere de estas convenciones.

Al momento de representar un edificio para diseñar un mapa urbano, para dar un ejemplo, es necesario que se utilice una escala, la cual se expresa mediante X:Y, anotando que X es el tamaño figurado, el cual se representa con el número 1, mientras que Y es el tamaño real que tiene el objeto.

En ese orden de ideas, 1:1 es la escala real (lo cual es por supuesto imposible al diseñar un mapa), por tanto, es un objeto en proporciones reales, porque cada centímetro real va a ser equivalente a un centímetro figurado; pero 1:500 significa que por cada centímetro figurado representa 500 centímetros del objeto real; finalmente, 5:1000 significa que por cada 5 centímetros figurados van a ser equivalentes a 1000 reales.

También hay que resaltar que la proporción de la escala va a verse anotada en los mapas cartográficos en alguna zona, pues es necesario para que el observador sepa a cuántos kilómetros equivale cada centímetro dentro del mapa diseñado, con lo cual será posible la comprensión de los tamaños, distancias y sus proporciones. Las escalas por supuesto se encuentran normadas, universalizadas y estandarizadas según sean los acuerdos profesionales dentro de cada sector.

Escala en física

Con el ánimo de explicar los fenómenos naturales y ahondar en la medición y representación de los resultados, la física necesita de escalas específicas. A causa de lo anterior, hay escalas para la medición de: la temperatura, la cual se puede expresar en grados Celsius, Fahrenheit, Kelvin; escalas sismológicas (Richter, Mercalli, entre otras); o equivalentes para la presión, voltaje, radioactividad, frecuencia, entre otras más.

Las escalas a las que se ha hecho alusión son también conocidas como escalas de medición, que a su vez se pueden caracterizar en múltiples tipos, esto según sean las unidades que se utilicen, por ejemplo: logarítmicas, hexadecimales, entre otras.

Economía de escala

El concepto de economía de escala en realidad es una noción que se usa de modo indirecto a los anteriores términos mencionados, considerando que hace referencia a una situación en la que una organización o empresa busca la reducción de sus costos de producción cuanto más alta es la cantidad de los productos que se fabrican, ya que así se logra conseguir más beneficio por cada unidad que se termina.

La situación de una economía de escala se suele presentar cuando hay materia prima aprovechable y acumulada, aunque también es posible si se adquieren más instalaciones, considerando que la inversión en la maquinaria haría que se compense un incremento en la producción.

En este tipo de casos, entre más sea la producción, menor será el costo unitario por cada producto. De esta forma es que se da el efecto de escala, es decir, se aplica a esta clase de cálculos un criterio que se asemeja al de las escalas de representación:

Costo unitario = Coste de la máquina / número de productos fabricados

Por sus características, una economía de escala tiene un tiempo límite de duración, en otras palabras, una vez se llega a un tamaño en particular y se empieza a hacer más costosa la gestión, administración y su burocracia.

Escala musical

Una escala musical no es más que una sucesión de sonidos musicales o notas, esto como parte de un conjunto limitado, que después se emplea para la elaboración de una melodía o música. En ese sentido, la escala musical es útil para descomponer una melodía cualquier en cada una de las notas que la componen. Así mismo, la escala musical permite que los sonidos se organicen según un criterio jerárquico, estructural y secuencial.

Las escalas musicales son de tipos diversos de acuerdo con las notas que las componen: pentatónicas (5 notas), hexátonas (6 notas), o la empleada en la mayor parte de la producción de la música occidental, la heptatónica o diatónica, que se compone por 7 notas: do, re, mi, fa, sol, la, si. Igualmente hay una escala dodecafónica (12 notas) o escala cromática, que es muy utilizada por los músicos de vanguardia.

Escala humana

La escala humana o escala humanoide es un concepto que se usa para hacer referencia a un factor que las personas toman como una medida para la asociación y el desarrollo. El término básico da cuenta del desarrollo que se concentra en las personas, siendo utilizado como un criterio para la gestión y promoción de relaciones y asociaciones humanas directas, por lo cual, son las relaciones particulares inmediatas entre las personas lo más relevante para la toma de decisiones.

Cómo funciona un termostato

Un termostato es un dispositivo que hace parte de un sistema de control sencillo con el que se cierra o abe un circuito eléctrico de acuerdo con la temperatura. Explicamos qué es un termostato, para qué sirve, cómo funciona, sus tipos, partes y aplicaciones.

¿Qué es un termostato?

Un termostato es un componente dentro de un sistema simple de control, el cual se encarga de la apertura o cierre de un circuito eléctrico, esto en función de cuál sea la temperatura. En una versión simple se trata de una lámina metálica como la que se encontrará en un equipo de aire acondicionado, la cual enciende o apaga o el compresor.

Qué es un termostato

¿Para qué sirve un termostato?

La función del termostato consiste en abrir o cerrar el paso de la corriente en un circuito eléctrico, según sea la temperatura. En ese sentido, se lo utiliza en sistemas de calefacción y refrigeración para facilitar la toma de ciertas decisiones o configuraciones, como por ejemplo en un aire acondicionado para que la temperatura se regule.

¿Cómo funciona un termostato?

Un termómetro se encarga de indicar la temperatura de un ambiente, pero un termostato va más allá, porque según sea la temperatura del ambiente se abre o se cierra un circuito eléctrico o un circuito, para que así se realice determinada acción para la que se ha fabricado. En otras palabras, el cambio en la temperatura implica un cierre o apertura del circuito, esto por supuesto, a cargo del termostato.

¿Cómo funciona el termostato de un auto o carro?

Son muchos los usos que se dan al termostato, pero en este caso se toma como referencia el termostato de un auto o coche, recordando que el principio de funcionamiento es el mismo en otras aplicaciones.

Funcionamiento de un termostato

Una vez la temperatura del líquido refrigerante baje, el termostato va a cerrarse, por ende, el líquido no va a poder fluir hacia el radiador. En conclusión, el líquido circulará al interior del bloque del motor, por lo cual, el motor elevará su temperatura en menos tiempo. Una vez la temperatura de apertura se alcanza, el líquido fluirá hasta el radiador, lo cual sucede de modo progresivo hasta que se abre de nuevo.

Si la temperatura del motor baja, el termostato se irá cerrando parcialmente, por lo cual, una parte del líquido se desviará hasta el radiador, mientras que el resto va a seguir circulando por el interior del motor. Esta función es fundamental dentro del circuito de refrigeración del motor.

Tipos de termostato

Son varios los tipos de termostato de acuerdo con sus características, estructura, configuración o materiales. Los principales son: bimetálicos, de gas encerrado, de parafina y electrónicos.

Termostato bimetálico – Están compuestos por dos láminas de metal que se unen entre sí, pero que tienen un coeficiente de dilatación térmico distinto. En el momento en que la temperatura cambie, la lámina va a modificar su forma de modo automático, lo cual actuará sobre uno de sus contactos para que el circuito eléctrico se cierre. Según sea el caso, es posible que permanezcan cerrados o abiertos, pero el cambio en su estado se dará en función de la temperatura.

  • Bimetálico manual – Necesitan que una persona intervenga para retornar a su estado inicial. Los termostatos de seguridad son un ejemplo, pues cambian su estado según la temperatura alcance un nivel peligroso.
  • Bimetálico automático – Para retornar a su estado inicial no se necesita de la intervención de una persona, así que su funcionamiento es totalmente automático, razón por la que son los que se utilizan por lo general en los hogares.

Termostato de gas encerrado – Tienen un gas encerrado al interior de un tubo de cobre. En cuanto la temperatura aumente, el gas se expandirá para empujar la válvula, la cual está diseñada para cumplir con alguna función. Si se quiere regular se debe cambiar el volumen del tubo, así la presión varía.

Termostato de parafina – Se utilizan en válvulas de control de fluido. Son un termostato que contiene parafina encapsulada, la cual se expandirá una vez la temperatura aumente, así mismo, empujará un disco para que un fluido pase. Si el fluido baja en su temperatura, hay un resorte que va a retornar el disco a la posición inicial, con lo cual el paso se cierra.

Termostato electrónico – Son cada vez más comunes por todas las ventajas que presentan, como por ejemplo no tener partes móviles o contactos que se deterioran (en muchos casos), se pueden configurar umbrales de temperatura, se integran rápidamente a otros sistemas más complejos y tienen controladores para una gestión inteligente de su funcionamiento.

  • Termistor – Es un tipo de termostato electrónico que modifica su impedancia según sea la temperatura. Para la lectura de la impedancia del termistor se usa un sistema de control, casi siempre con base en un microcontrolador, el cual se programa para que ejecute funciones diversas cuando se alcanza un cierto grado de temperatura.

Partes de un termostato

Las siguientes son las partes de un termostato de cápsula de cera, típicos en los automóviles:

Partes de un termostato

  • Dos válvulas, una principal y otra auxiliar. Se activan a través de una cápsula de metal, la cual tiene un líquido que es volátil cuando se trata de un termostato antiguo o de fuelle, aunque también puede ser uno de cera, que se compone de un elemento especial y muy expansivo térmicamente.
  • Unos muelles para que se mantengan cerradas las válvulas en frío.
  • Una junta tórica con la que se logra el cierre hermético del termostato en su alojamiento.

Aplicaciones de un termostato

Por su capacidad para abrir o cerrar un circuito en función de la temperatura, sus aplicaciones son muy diversas, así que pueden ser tanto para dispositivos industriales como del hogar. En ese orden de ideas, un termostato se puede encontrar y adaptar en un sistema de calefacción, aire acondicionado, un automóvil, una olla arrocera, una pava eléctrica, una ducha eléctrica, horno microondas, calderas, saunas y similares.

Sensor

Un sensor es todo lo que es sensible a una magnitud en el medio y es capaz de reconocer variaciones. Explicamos qué es un sensor, sus características, tipos, precisión, ejemplos y más.

¿Qué es un sensor?

Un sensor es todo aquello que cuenta con la capacidad de ser sensible ante magnitudes en un medio determinado, para que una vez se presente una variación en esa magnitud y según sea su intensidad, se lo identifique. En otras palabras, el sensor da cuenta de la manifestación en el cambio de la magnitud para la cual es sensible.

Dentro de la industria, un sensor es un objeto con la capacidad de detectar variaciones en una propiedad ante magnitudes químicas o físicas, las cuales según sea el caso se denominan en ciertos casos como variables de instrumentación, para después transformarlas con la ayuda de un transductor en variables que sean eléctricas.

Respecto a las variables de instrumentación con las que un sensor puede trabajar, son de intensidad lumínica, temperatura, distancia, inclinación, aceleración, presión, fuerza, desplazamiento, torsión, movimiento, humedad, pH, entre otras más. En cuanto a la magnitud eléctrica, se puede tratar de una resistencia eléctrica, capacidad eléctrica, tensión eléctrica, la corriente eléctrica y más.

Sensor

Características de un sensor

  • Precisión – Es un error máximo que se espera en sus mediciones.
  • Rango de medida – Da cuenta del dominio en la magnitud que se mide y que puede ser aplicado para el sensor en cuestión.
  • Desviación de cero (Offset) – Es un valor de la variable de salida si la variable de entrada es nula. Cuando el rango que se está midiendo no presenta valores nulos en su variable de entrada, por lo general, el punto de referencia que se usa será otro, para así definir el offset.
  • Linealidad o correlación final.
  • Resolución – Corresponde a la variación mínima en la magnitud de entrada, que en la salida se puede detectar.
  • Sensibilidad del sensor – En los casos en que sea de entrada a salida y también hay una variación en la magnitud que entra.
  • Rapidez de respuesta – Según el caso se puede tratar de un tiempo fijo o en su defecto, de cuánto llega a variar la magnitud que se mide. De acuerdo con la capacidad que presente el sistema para dar continuidad con la medida en las variaciones de la magnitud de entrada, el sensor también va a experimentar cambios.
  • Derivas – Se refiere a otras magnitudes implicadas, es decir, aparte de la magnitud de entrada, la cual va a tener influencia en la variable de salida. Un ejemplo de lo anterior son las condiciones del ambiente como: temperatura, humedad, oxidación, desgaste, etc.
  • Repetitividad – Es un error que se espera una vez la misma medida se repite en varias ocasiones.

Relación entre un sensor y un transductor

En esencia, un sensor es una clase de transductor que transforma una magnitud que se busca controlar o medir, en otra, buscando que su medida se facilite. De esta manera, puede ser de indicación directa o si está conectado a un indicador, los valores van a ser leídos con facilidad por una persona.

Más allá de lo anterior, casi siempre la señal de salida no va a ser fácil de leer e incluso tampoco lo suele ser para procesar el dato, motivo por el que los circuitos requieren de algún tipo de acondicionamiento.

Tipos de sensor

A continuación, se presentan los tipos y ejemplos de sensores electrónicos más comunes:

  • Posición lineal y angulas:
    • Potenciómetro – Analógico
    • Encoder – Digital
    • Sensor Hall – Digital
  • Desplazamiento y deformación:
    • Galga extensiométrica – Analógica
    • Magnetoestrictivos – A/D
    • Magnetorresistivos – Analógica
    • LVDT – Analógica
  • Velocidad lineal y angulas:
    • Dinamo tacométrica – Analógica
    • Encoder – Digital
    • Detector inductivo – Digital
    • Servo-inclinómetros – A/D
    • RVDT – Analógica
    • Giróscopo
  • Aceleración:
    • Acelerómetro – Analógico
    • Servo-acelerómetros
  • Fuerza y par (deformación):
    • Galga extensiométrica – Analógico
    • Sensor de fuerza – Analógico
    • Sensor de par – Analógico
    • Multicomponente – Analógico
  • Presión:
    • Membranas – Analógica
    • Piezoeléctricos – Analógica
    • Manómetros digitales – Digital
  • Caudal:
    • Turbina – Analógica
    • Magnético – Analógica
  • Temperatura:
    • Termopar – Analógica
    • RTC – Analógica
    • Termistor NTC – Analógica
    • Termistor PTC – Analógica
    • Bimetal – Termostato – I/0
  • Sensores de presencia:
    • Inductivos – I/0
    • Capacitivos – I/0
    • Ópticos – I/0 y analógica
  • Sensores táctiles:
    • Matriz de contactos – I/0
    • Piel artificial – Analógica
  • Visión artificial:
    • Cámaras de vídeo – Procesamiento digital
    • Cámaras CCD o CMOS – Procesamiento digital
  • Sensor de proximidad:
    • Sensor final de carrera
    • Sensor capacitivo – Analógica
    • Sensor inductivo – Analógica
    • Sensor inductivo – Analógica
    • Sensor fotoeléctrico – Analógica
  • Sensor acústico (presión sonora):
    • Micrófono – Analógica
  • Sensores de acidez:
    • ISFET
  • Sensor de luz:
    • Fotodiodo – Analógica
    • Fotorresistencia – Analógica
    • Fototransistor – Analógica
    • Célula fotoeléctrica – Analógica
  • Sensores de captura de movimiento:
    • Sensores inerciales

Es posible que en ciertos casos algunas de las magnitudes que se miden se lo haga a través del cálculo de otras, como es el caso de la velocidad de un célula o teléfono móvil, la cual se calcula con una integración numérica de su aceleración. A su vez, la masa que un objeto tiene, se puede conocer gracias a la fuerza gravitatoria que sobre el mismo se ejerce, al compararse con la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre un objeto con una masa conocida (o patrón).

Precisión de los sensores

A grandes rasgos, la precisión de los sensores depende de cuál sea el tipo de sensor, la calidad del dispositivo y el objetivo para el que se ha fabricado. De todas maneras, se pueden mencionar en términos información relevante sobre la resolución y precisión de los sensores.

La resolución alude al menor cambio que ocurre en la magnitud de entrada, la cual se va a observar en la magnitud de salida. De todas maneras, es la precisión la que se refiere al error máximo que se puede esperar en la medida del sensor.

Es importante anotar que la resolución puede ser menor a la precisión. Un ejemplo de ello se da al medir una distancia cuya resolución es de 0,01 mm, aunque la precisión es de 1 mm, por lo cual es posible que se aprecie una variación en la distancia que se mide de 0,01 mm, aunque no va a ser posible que se asegure que existe un error en la medición que sea menor a 1 mm. En buena parte de los casos, un exceso de resolución de esta clase va a implicar un coste innecesario para todo el sistema. De todos modos, cuando el error en la medida presenta una distribución normal o semejante, la repetitivas se considera y es posible que se trate de un valor menor al de la precisión.

Finalmente, la precisión no puede presentar un valor que sea menor al de la resolución, porque no es posible asegurarse que el error al medir sea inferior a la variación mínima en la magnitud de entrada que se observará en la magnitud de salida.

Diferencia entre un sensor y un transductor

La diferencia entre un sensor y un transductor radica en que el sensor siempre se encuentra en contacto con la magnitud o variable de instrumentación, razón por la que se puede afirmar que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el objetivo que su señal se adapte a la medición y permitir que el dispositivo luego interprete los datos. Si se piensa en un termómetro de mercurio se tiene un muy buen ejemplo, porque aquí se usa la propiedad que el mercurio tiene al dilatarse o contraerse según sea la temperatura.

Componentes mecánicos

En una máquina hay elementos más simples que hacen parte de ella, destacando en este caso los componentes mecánicos. Explicamos qué son los componentes mecánicos, sus tipos, ejemplos y más.

¿Qué son los componentes mecánicos?

Los componentes mecánicos son esas piezas más simples que hacen parte de una máquina, razón por la que también se pueden definir como elementos de máquinas. En definitiva, son partes más sencillas que se deben ensamblar correctamente para que se constituya una máquina completa, que a su vez funcione adecuadamente.

Es importante mencionar que los componentes mecánicos no son necesariamente sencillos, pero sí es posible identificarlos como elementos individuales por fuera de la máquina en la que se han incorporador o en su defecto, de otras máquinas en las que se podrían incluir.

Componentes mecánicos

Tipos de componentes mecánicos

Son piezas de metal o también de otro tipo de materiales, a partir de los cuales las máquinas son constituidas. Se diferencia en:

  • Componentes mecánicos constitutivos – Son elementos que hacen parte de la estructura o de la forma misma que la máquina tiene.
  • Componentes de unión – Se utilizan para unir elementos diversos en una máquina.
    • Componentes de unión fija – Permiten una unión, que después de realizarse no va a ser posible que se deshaga.
    • Componentes de unión desmontable – Dan lugar a una unión que es posible desmontar en un momento determinado.
  • Componentes de transmisión – Son aquellos que transmiten el movimiento, con la capacidad de regularlo o modificarlo.
  • Componentes de pivotar y rodadura – Un tipo de elemento con el que es posible el giro, deslizamiento o pivotaje de otros componentes móviles, esto sin que se produzca demasiado desgaste o calor.
  • Neumáticos – Son los que permiten que funcionen, hacen funcionar o regulan el aire comprimido en las máquinas y que hacen parte de ellas.
  • Hidráulicos – Al hacer parte de una máquina, funcionan, hacen funcionar y regulan la circulación de algún líquido, que casi siempre es aceite hidráulico.
  • Eléctricos – Su base de funcionamiento es la electricidad o tecnología eléctrica.
    • Generadores de movimiento – Se alimentan de una corriente eléctrica para que se produzca movimiento mecánico.
      • Motor – Dan paso a un movimiento giratorio
      • Solenoides – Dan lugar a un movimiento línea, con una longitud limitada.
    • De control y maniobra – Son los que permiten una regulación de otros elementos que son eléctricos.
  • Electrónicos – Según sea la potencia que la máquina tenga, de acuerdo con la perspectiva de la electrónica, los controles podrían ser PLC, DCL y PICs, donde cada uno de ellos son sistemas programables en los cuales hay una configuración que se llama SCADA. A su vez, es posible que se observe y controle el rendimiento de la máquina con un computador que esté equipado con los periféricos de entrada que así lo permitan.

Ejemplos de componentes mecánicos

De acuerdo con los tipos de componentes mecánicos existentes, algunos ejemplos son:

  • Componentes mecánicos constitutivos – Bancada, bastidor, soportes, carros móviles, robots móviles, engrapadora.
  • Componentes de unión – De acuerdo con su clasificación:
    • Componentes de unión fija – Remache, soldadura.
    • Componentes de unión desmontable – Tornillo, pasador, grapa, presilla.
  • Componentes de transmisión – Árboles de transmisión, engranaje, husillo, cadenas y correas de transmisión.
  • Componentes de pivotar y rodadura – Cojinete, rodamiento, resbaladera, quicionera.
  • NeumáticosVálvulas, cilindros neumáticos, turbinas neumáticas.
  • Hidráulicos – Tanque, filtro, bomba, actuadores, redes de distribución.
  • EléctricosBatería o pila, un resistor o resistencia, fuentes de corriente representadas por semiconductores.
  • Electrónicos Resistencia, capacitor, bobina, transistor, relevador, potenciómetro, motor, solenoides, fusible, transformador.

Componentes electrónicos

Un componente electrónico no es más que un dispositivo que hace parte de un circuito electrónico. Explicamos qué son los componentes electrónicos, sus tipos, subtipos, ejemplos y más.

¿Qué son los componentes electrónicos?

Un circuito electrónico se encuentra compuesto por componentes electrónicos. Por lo general se los suele encapsular en alguna clase de material metálico, cerámico o plástico, para terminar con dos o más terminales, las cuales se conocen como patillas metálicas. Desde su diseño se los fabrica para que se interconecten entre sí, casi siempre a través de soldadura con un circuito impreso, para que se logre formar el circuito.

Componentes electronicos

Tipos de componentes electrónicos

Dependiendo del criterio que sea aplicado para clasificar los componentes electrónicos se van a identificar clasificaciones diversas. Las que comúnmente se aceptan son:

Según la estructura física:

  • Discretos – Pueden estar encapsulados uno a uno.
  • Integrados – Hacen parte de conjuntos con una complejidad mayor. Es posible que tengan pocos componentes discretos o que sean millones. Se los conoce también como circuitos integrados.

Según el material base de fabricación:

  • Semiconductores – Actúa como un conductor o como un aislante según sean las condiciones a las que se exponga como parte de un campo eléctrico, campo magnético, temperatura, radiación o presión. De este modo, un componente electrónico semiconductor va a utilizar las propiedades eléctricas de sus materiales semiconductores, en particular el silicio, germanio o arseniuro de galio, entre otros semiconductores orgánicos.
  • No semiconductores.

Según el funcionamiento:

  • Activos – Son componentes que brindan excitación eléctrica, ganancia o control. Tienen la capacidad de controlar el flujo de la corriente en un circuito o permitir que se realicen ganancias. Por lo general son generadores eléctricos, al igual que algunos componentes semiconductores. Son muchos los que existen, y en una buena cantidad de casos los sistemas electrónicos se diseñan a partir de uno o varios componentes activos según sean sus características y condicionantes.
  • Pasivos – Se encargan que se dé la conexión entre distintos componentes activos, por lo cual, la transmisión de la señal eléctrica se garantiza o modificaciones potenciales en su nivel.

Según el tipo de energía:

  • Electromagnéticos – Son los que sacan provecho de las propiedades electromagnéticas que tienen sus materiales.
  • Electroacústicos – Se encargan de transformar la energía acústica en eléctrica o en sentido contrario.
  • Optoelectrónicos – Transforman la energía lumínica en eléctrica, así que también se los denomina como fotosensibles, o al contrario, en cuyo caso reciben el nombre de electroluminiscentes.

Ejemplos de componentes electrónicos

De acuerdo con las clasificaciones más comunes de los componentes electrónicos, algunos ejemplos son:

Según la estructura física:

  • Discretos – Resistor, condensador, diodo, transistor.
  • Integrados – Amplificador operacional, puerta lógica.

Según el material base de fabricación:

  • Semiconductores – Transistor MOSFET, diodos, BJTs, IGBTs, tiristores.
  • No semiconductores.

Según el funcionamiento:

  • Activos – Amplificador operacional, biestable, PLD, Diac, diodo, diodo Zener, FPGA, memoria, microprocesador, microcontrolador, Pila, tiristor, puerta lógica, transistor, triac.
  • Pasivos – Condensador, inductor o bobina, resistor o resistencia, memristor.

Según el tipo de energía:

  • ElectromagnéticosTransformador, inductor.
  • Electroacústicos – Micrófono, altavoz, bocina, auriculares.
  • Optoelectrónicos LED, células fotoeléctricas.

Diferencia entre componentes electrónicos y elementos

Los componentes electrónicos son dispositivos físicos, a diferencia de los elementos, ya que estos son abstracciones o modelos idealizadas, las cuales se diseñan para elaborar una base con el objetivo de realizar estudios teóricos de los componentes. En definitiva, los componentes electrónicos harán parte de un listado compuesto por los dispositivos que hacen parte del circuito, mientras que los elementos son desarrollos matemáticos dentro de la teoría de circuitos.

Aceleración

La aceleración es una magnitud física con la que se representa la rapidez de en la variación en la velocidad de una partícula. Explicamos qué es la aceleración, sus tipos, fórmulas, ejemplos y más.

¿Qué es la aceleración?

La aceleración es una magnitud con la que se indica el cambio de velocidad de un objeto por una unidad de tiempo. Considerando que se trata de una magnitud vectorial, en otras palabras, que cuenta con una dirección, la aceleración presenta esta característica. Por lo general se usa el signo y la unidad de medida del Sistema Internacional (SI) en m/s2 para su representación, es decir, metros por segundo cuadrado.

La aceleración debe su origen a un concepto de los estudios de mecánica desarrollados por Isaac Newton, donde se enseñaba que un objeto va a conservar su movimiento rectilínea y uniforme (MRU) con la excepción que fuerzas que conlleven a una aceleración actúen sobre ese objeto.

Con relación a las fuerzas mencionadas, es posible que causen aceleraciones que provoquen un aumento en la velocidad o una disminución para el objeto en cuestión. Es clave que se haga el análisis con vectores, pues definir direcciones es indispensable. Un ejemplo de lo anterior, es que si se define con una dirección positiva el movimiento, la aceleración positiva va a significar siempre que la velocidad aumente. De todos modos, una aceleración negativa pueda indicar que se da una disminución de la velocidad hacia el este, o en su defecto que ocurre un incremento en la dirección oeste.

Cuando un objeto presenta cambios en la aceleración por un periodo de tiempo determinado, se puede estimar entonces que hay una aceleración media, lo cual es un promedio entre las aceleraciones a las que se ve sometido durante un rango temporal específico.

Aceleración

Fórmula de la aceleración

De acuerdo con la mecánica clásica la aceleración es una variación de la velocidad de un cuerpo en el tiempo.

Desde la matemática se comprende como:

a = dv / dt

  • a corresponde a la aceleración
  • dv es la diferencia que hay entre las velocidades
  • dt es el tiempo en el que ocurre la aceleración

Para ser precisos dv y dt son definidas como:

dv = vf – vi

  • Vf es la velocidad final
  • Vi es la velocidad inicial que tiene el móvil

Con la diferencia entre ambas se va a indicar la dirección que tiene la aceleración.

dt = tf – ti

  • tf es el tiempo final
  • ti es el tiempo inicial que tiene el móvil

Sólo en los casos en los que se determine lo contrario, el tiempo inicial casi siempre será de 0 segundos.

Por otro lado, hay una relación proporcional entre la fuerza (F), la cual es aplicada a un objeto que tiene una masa (m) y una aceleración (a) que adquiere. Para describir esta fórmula se usa la segunda ley de Newton, es decir:

F = m.a la cual permite deducir que a = F / m

Diferencia entre velocidad y aceleración

Son conceptos que se confunden con frecuencia, pero son diferentes. La velocidad se refiere a la cantidad de distancia que un objeto consigue recorrer por cada unidad de tiempo, razón por la cual se emplean unidades como m/s. La aceleración corresponde a una variación en la velocidad en una unidad de tiempo, motivo por el que su unidad es de m/s2, para dar un ejemplo.

Unidades de aceleración

Las unidades de aceleración que se usan son:

  • Sistema internacional (SI) – 1 m/s2
  • Sistema cegesimal – 1 cm/s2 = 1 Gal

Signos de la aceleración

Cuando la velocidad incrementa en un módulo se dice que el movimiento es acelerado, pero si la velocidad decrece se define como desacelerado. Para un movimiento acelerado la velocidad y la aceleración van a contar con la misma dirección. Por otro lado, en un movimiento desacelerado, la dirección será opuesta entre la velocidad y la aceleración. Si es un movimiento de caída libre vertical, para el cuerpo que asciende desacelera, mientras que, si el cuerpo desciende, acelera.

Ejemplos de aceleración

  • Pelota de billar – Es un objeto que va acelerarse una vez el taco lo golpee. Si se conoce la fuerza que el taco brinda y la masa que la pelota tiene, se puede obtener su aceleración.
  • Tren – Al conocer la velocidad de un tren antes de empezar a frenar, al igual que el tiempo que requiere para que llegue a una velocidad nula, es posible que se estime su desaceleración o aceleración negativa.
  • Lanzamiento de un objeto – Si una masa se tira desde un balcón, tendrá una velocidad inicial cero, pero a causa de la gravedad, la velocidad a la que caerá tendrá una velocidad que se incrementará según pasen las unidades de tiempo, para llegar a su punto máximo al chocar contra el piso. Si la velocidad final se conoce, además del tiempo que le toma caer, se puede obtener la aceleración (que es la de la gravedad).

Potencia

La potencia en física es la cantidad de trabajo que se realiza por cada unidad de tiempo. Explicamos qué es la potencia, sus tipos, fórmulas, ejemplos y más.

¿Qué es la potencia?

En la física, la potencia se representa con la P y alude a la cantidad de trabajo que se efectúa en una unidad de tiempo. Esto significa que es un concepto que representa la cantidad de trabajo por unidad de tiempo, lo cual aplica para un objeto o dentro de un sistema.

Para medir la potencia se usan los watts (W), nombre asignado en honor a James Watt, un inventor escocés. A su vez, un watt equivale a un julio (J) de trabajo que se realiza por cada segundo (s). En otras palabras.

W = J/s

Si se utiliza el sistema de medidas anglosajón, la unidad se reemplaza con los caballos de fuerza (hp).

La comprensión y medición de la potencia fue un factor clave para el desarrollo de distintos dispositivos con mucha precisión. Un ejemplo de lo anterior son los primeros motores a vapor, uno de los aparatos con los que se dio paso a la Revolución Industrial. En la actualidad, la potencia se asocia con la electricidad y a otra clase de recursos energéticos propios de la época moderna, ya que se puede emplear como medida para la cantidad de energía que se transmite.

Potencia

Tipos de potencia

Los tipos de potencia son:

  • Potencia mecánica – Es la que se deriva de una aplicación de fuerza en un sólido rígido o si se trata de un sólido que se puede deformar.
  • Potencia eléctrica – En un punto de trabajo, alude a la cantidad de energía que se transmite por cada una unidad de tiempo, pero en un circuito o sistema.
  • Potencia calorífica – Es la cantidad de calor que es liberada por un cuerpo al medio ambiente por cada unidad de tiempo.
  • Potencia sonora – Se refiere a la cantidad de energía que una onda sonora va a transportar por cada unidad de tiempo, pero a través de una superficie.

Fórmula de la potencia

Para el cálculo de la potencia generalmente se emplea la siguiente fórmula:

P = ΔE/ Δt

  • Donde ΔE da cuenta del cambio de energía o de cuál es la variación de trabajo
  • Donde Δt da cuenta del tiempo, el cual se mide en segundos.

Más allá de lo anterior, la potencia se la expresa según sea su propia formulación o tipos. Por ejemplo:

  • Fórmula de potencia mecánica – P(t) = F.v. De todos modos, en los casos en los que se da una rotación del sólido y también de la fuerza que se aplica, la velocidad angular se altera, por lo cual se usa la fórmula P(t) = F.v + M. ω. En ese sentido, F y M son la fuerza resultante y el momento resultante, V y ω son la velocidad de punto desde la que se calcula la resultante, y la velocidad angular que presenta el cuerpo.
  • Fórmula de potencia eléctrica – P(t) = l(t). V(t). En este caso l es la corriente que circula, la cual se mide en amperios; V es la diferencia que hay en el potencial o voltaje, el cual se mide en voltios. Cuando sea una resistencia y no un conductor de electricidad, la fórmula que se utiliza es P = l2 R = V2 /R, recordando que R corresponde a la resistencia que tenga el material, la cual se mide en ohmios.
  • Fórmula de potencia calorífica – P = E/t, en cuyo caso E es la energía calórica que se proporciona y que se mide en julios (J). Es importante notar que es indiferente a los grados de calor.
  • Fórmula de potencia sonora – PS = ʃIs dS, en cuyo caso Is es la intensidad sonora y dS el elemento que la onda alcanza.

Unidades de potencia

  • Sistema internacional (SI) – Vario o W
  • Sistema inglés – Caballo de fuerza o de potencia. Horsepower en inglés (hp)
  • Sistema técnico de unidades – Kilográmetro por segundo (kgm/s) o kilocaloría por hora (kcal/h)
  • Sistema cegesimal – Ergio por segundo (erg/s)
  • Otras unidades – Caballo de vapor (CV)

Ejemplos de potencia

¿Qué potencia se necesita para mover una masa? – Si el objetivo es subir 100 kg de un material a un séptimo piso en un edificio que se encuentra en construcción, se puede estimar que son 20 metros. Si la idea es usar una grúa y que se dé en 4 segundos, se requiere de conocer la potencia. Para el uso de la fórmula P =w/t hay que estimar el trabajo que la grúa realiza. En ese caso, la fórmula que se usa es W = F. d. cos a = 100 x 9,8 x 20 x 1 = 19.600 N. De esta manera se obtiene que P = 19.600 N / 4 s. En conclusión, la potencia que la grúa debe hacer es de 4900 W.

Potencia que una resistencia disipa – Para el cálculo de la potencia con la que una resistencia de 10 ohmios va a disipar si se ve atravesada por una corriente de 10 amperios, se aplica la fórmula P = R x I2, de este modo P = 10 x 102. El resultado entonces es de una potencia disipada de 1000 watts.