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.

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.

 

Grados Celsius (C)

Los grados Celsius son una unidad termométrica. Explicamos qué son los grados Celsius, sus equivalencias, conversiones a otras escalas, historia y más.

¿Qué son los grados Celsius (°C)?

Los grados Celsius o grados centígrados son una unidad de medición de la temperatura. Son representados con el símbolo °C, siendo una unidad con la que se homenajea al físico y astrónomo Anders Celsius por ser su creador. Los grados Celsius se utilizan en gran parte del mundo y como escala, es la que más se emplea en el planeta.

Por otro lado, los grados Celsius son equivalentes en su intensidad calórica a la escala que tienen los grados kelvin, motivo por el que la definición de su fórmula se plantea como:

Temperatura en Grados Celsius (°C) = Temperatura en Grados Kelvin (K) – 273,15

Un dato paradójico, es que el creador de la escala Kelvin, William Thompson, trabajó en su escala haciendo uso de los grados Celsius como la base de su proyecto. A su vez, hay otra escala de temperatura que se conoce como Fahrenheit. En este caso la fórmula corresponde a:

Temperatura en Fahrenheit (°F) = 1,8 x Temperatura (°C) + 32

La escala de los grados Celsius ubica el punto cero (0) en unos 0,01 grados debajo del punto triple del agua, en otras palabras, donde se da un equilibrio entre los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso.

Grados Celsius

Conversiones de grados Celsius

Conversión de grados Celsius a Fahrenheit – Se multiplica por 9, se divide ente 5 y finalmente se suman 32.

Ejemplos de grados Celsius a Fahrenheit:

  • Primer paso – 26° × 9/5 = 234/5 = 46.8
  • Segundo paso – 46.8 + 32 = 78.8° F

Conversión de grados Fahrenheit a Celsius – Se resta 32, multiplica por 5, se divide ente 9.

Ejemplos de grados Fahrenheit a Celsius:

  • Primer paso – 98.6° – 32 = 66.6
  • Segundo paso – 66.6× 5/9 = 333/9 = 37° C

Conversión de grados Celsius a Kelvin – Se suman 273,15.

Ejemplos de grados Celsius a Kelvin:

  • 7 °C – 7 + 273,15 = 280,15 K

Conversión de grados Kelvin a Celsius – Se restan 273,15.

Ejemplos de grados Kelvin a Celsius:

  • 286,15 K – 286,15 – 273,15 = 280,15 K

Historia de los grados Celsius – Anders Celsius

Anders Celsius nació en 1701 y murió en 1744. Es de origen sueco y laboró como profesor de astronomía en la Universidad de Upsala, sitio en el que supervisó su laboratorio, del cual estuvo a cargo a partir de 1740. Entre sus intereses se destacan las auroras boreales, además de medir el achatamiento del planeta en la zona de los polos. De todos modos, el aporte más significativo de Anders Celsius fue la escala de temperatura con su nombre, la cual fue propuesta en principio ante la Academia Sueca de las Ciencias, para así reemplazar la escala Fahrenheit.

En un primer momento, el creador de los grados Celsius usó como base el punto de congelamiento y el punto de ebullición como base, asignando a los mismos 100 y 0 grados respectivamente, anotando que entre más fuese el calor la temperatura que se registraba era menor. Tiempo después, en 1744 la lógica se invirtió gracias a Pierre Christin y Carlos Linneo.

La ventaja del método que se propuso, de igual modo que ocurría con el que se usaba en 1724 para el grado Fahrenheit y el Grado Rømer de 1701, es que se diseñaba con base en las propiedades físicas que tienen los materiales.

En la actualidad, la escala o grados Celsius se utiliza para expresar un sinfín de temperaturas de uso cotidiano, por ejemplo, la temperatura del aire acondicionado, horno eléctrico, microondas, calentadores de gas, duchas eléctricas, freidoras y mucho más.

Equilibrio térmico

El equilibrio térmico es un estado en donde las temperaturas de dos cuerpos se igual. Explicamos qué es el equilibrio térmico, en qué consiste, su fórmula, su ley termodinámica, ejemplos y más.

¿Qué es el equilibrio térmico?

Desde la física el equilibrio térmico es un estado en el cual dos cuerpos que están en contacto o separados, pero con una superficie conductora, van a igualar su temperatura, que en principio es dispar, a causa de una transferencia que se da de calor de uno hacia el otro.

En el momento en que dos objetos están en contacto y uno está más caliente que el otro, según el tiempo transcurra, los objetos van a tender a alcanzar una misma temperatura, y en los casos en que no hay una transferencia de calor entre los objetos, de ahí en adelante se mantendrá un equilibrio térmico, por tanto, se tratará de una temperatura constante.

Equilibrio térmico

¿En qué consiste el equilibrio térmico?

Desde una perspectiva microscópica el fenómeno se explica al entender que la temperatura de los objetos está relacionada de manera directa con la energía cinética que las partículas tienen en promedio. A partir de ese promedio se identifica la energía interna, razón por la que entre más sea la energía cinética, mayor será la energía internet y también la temperatura del sistema.

Cuando dos cuerpos están en contacto van a intercambiar la energía según el tiempo vaya transcurriendo. De este modo, el punto de un equilibrio térmico se logra si la energía cinética de los dos cuerpos se equipara, de modo tal que los dos cuerpos van a funciona con un sistema termodinámico único, el cual se ve dotado por una cantidad de energía interna igual, en otras palabras, una temperatura igual.

Fórmula del equilibrio térmico

La diferencia de temperaturas entre los dos cuerpos se considera para la expresión del equilibrio térmico, por tanto, se necesita de la determinación del calor (Q) que se procederá a intercambiar.

La fórmula del equilibrio térmico es Q = m . Ce. Δt

  • Donde m es la masa del cuerpo.
  • Ce es el calor específico que se expresa en cal / gr °C
  • Δt es la variación en la temperatura o una comparativa entre un tiempo final y el inicial.

Ley cero de la termodinámica y equilibrio térmico

Es un principio que planteó R. H. Fowler en 1931, indicando que, si dos sistemas se encuentran, cada uno por separado además de estar en equilibrio térmico, con un tercer sistema, los dos primeros sistemas van a encontrarse a su vez en un equilibrio térmico entre sí.

En otras palabras, si A = C y B = C, eso significa que A = B.

El principio de la ley cero de la termodinámica para el equilibrio térmico es importante, porque centra la formulación desde las matemáticas para la termodinámica. Al respecto, Maxwell indicó que “Todo el calor es del mismo tipo”.

Ejemplos de equilibrio térmico

  • Si se ingresa a una habitación caliente, en poco tiempo se va a percibir el calor del aire, pero según vaya transcurriendo el tiempo, el cuerpo humano se va a ir adaptando mediante un intercambio de calor con el aire, ingresando a un estado de equilibrio térmico. En conclusión, la percepción de la diferencia con la temperatura va a decrecer.
  • Cuando se introduce un recipiente de vidrio con agua fría al interior de otro con agua hirviendo, se notará que el flujo que tiene el calor entre los dos provocará que el agua caliente se enfríe, mientras que el agua fría se caliente. Al final, se logrará un equilibrio térmico intermedio.
  • Aquellos productos que se ubican en el congelador de cualquier cocina se van a encontrar en un equilibrio térmico en comparación con el aire helado que existe entre ellos, de manera que van a compartir una temperatura semejante entre sí.

Nylon

El nylon, nailon o nilón es un polímero sintético, elástico y resistente. Explicamos qué es el nylon, sus propiedades, características, usos, ejemplo y más.

¿Qué es el nylon?

El nylon, nailon o nilón, es un polímero sintético que se descubrió en 1933, el cual se usa por lo general en la fibra textil. El nombre de nylon es una denominación de una marca comercial registrada, así que el producto en sí se llama nailon o nilón.

El nylon es un tipo de poliamida, por tanto, es un polímero que presenta grupos químicos amida (RCONR’R’’), además de contar con unas propiedades físicas muy especiales, en particular en su resistencia, elasticidad y transparencia.

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A inicios del siglo XX el nylon surge como un material diseñado para la guerra, siendo utilizado para producir cuerdas y paracaídas, pero con el tiempo se encontrón que es un sustituto para la seda o rayón, destacando que es inmune a la polilla, no requiere que sea planchado y contaba con todo lo necesario para revolucionar los textiles.

Finalmente, el nylon también se uso para la fabricación de materiales duros como los peines, cepillos, redes, cerdas y más, siendo en la actualidad un material con una gran demanda.

Nylon

Propiedades físicas del nylon

Para la fabricación del nylon o nailon sus fibras tienen que verse sometidas a texturizado, extrusión e hilado en frío para que puedan llegar a tener 4 veces la longitud original, razón por la que se incrementa la cristalinidad del material, además de su resistencia a la tracción.

Resistencia – La viscosidad de fundido que tiene este material es realmente baja, motivo por el que es capaz de acarrear dificultades durante la transformación industrial, además que si se expone a la intemperie es capaz de ocasionar una fragilización o un cambio en su color, a menos que se lo estabilice previamente.

Rigidez – Si se quiere aumentar la rigidez del nailon es posible añadir fibra de vidrio.

Punto de fusión – Es de 263,12 °C.

Solubilidad – Es un material soluble en cresol, fenol y ácido fórmico.

Características del nylon

  • Es un material que destaca por su dureza.
  • Presenta una gran capacidad para amortiguar el ruido, los golpes y las vibraciones.
  • Es inflamable.
  • Es un excelente dieléctrico.
  • Tiene una alta fuerza sensible.
  • Cuenta con una excelente abrasión.
  • Es antiadherente.
  • Inercia química que es casi total.
  • Resiste al desgaste y al calor.
  • No es posible disolverlo en agua o en disolventes orgánicos convencionales.

Usos y aplicaciones del nylon

En la actualidad el nylon o nailon se usa especialmente para los siguientes productos:

  • Depósitos de gasolina de los coches o automóviles.
  • En los tornillos, engranajes, o cojinetes de las máquinas.
  • En las medias.
  • En las cuerdas sintéticas de piano, guitarra, entre otros instrumentos.
  • Redes de pesca y líneas.
  • Cremalleras para textiles.
  • Palas de ventiladores.

Ejemplos del nylon

  • Fibras de nylon – Es el uso más extendido de este material.
  • Medias – Incluso también se lo emplea para otras prendas interiores.
  • Hilo de pesca – Por sus características y propiedades físicas, se adecúa a las necesidades de la pesca.
  • Piezas de máquina – En particular para los engranajes.
  • Automóviles – Para los depósitos de gasolina.
  • Instrumentos musicales – En las cuerdas de la guitarra.
  • Alfombra – Para la fabricación de las fibras de la alfombra.
  • Prendas de vestir – En la elaboración de chaquetas, cremalleras y similares.
  • Cepillos de dientes – Son las cerdas de los cepillos.

Origen del nombre del nylon

Nylon es el nombre comercial que se asigno para este material con origen durante la Segunda Guerra Mundial. Son varias las explicaciones que se plantean para ello, por ejemplo, que se trata de un acrónimo entre Nueva York (NY) y Londres (Lon), porque los investigadores a cargo eran cada uno de una de estas ciudades.

Otra explicación que se menciona, es que se usaron los nombres de cada esposa del equipo a cargo de la elaboración del material en la primera ocasión: Natalia, Yolanda, Laura, Olaya y Norma.

Finalmente, se dice que Nylon viene de una exclamación nacionalista americana para atacar a los japoneses, la cual se conoce como Now You Lousy Old Nipponese (“Ahí tienes, viejo y piojoso japonés”) o Now You Lose Old Nippon (“Ahora pierdes, viejo japonés”).

Flexibilidad (física)

En la física la flexibilidad se refiere a la facilidad que los materiales tienen para doblarse sin romperse. Explicamos qué es la flexibilidad, sus propiedades, características, ejemplos y más.

¿Qué es la flexibilidad (física)?

La flexibilidad en la física es un concepto con el que se alude a la facilidad que los materiales tienen para ser doblados tras la aplicación de una fuerza, pero sin que se rompan. Por supuesto, lo anterior depende de las características de cada material.

Flexibilidad

Propiedades de la flexibilidad

Blando y duro – La oposición entre flexible y rígido es válida, pero no se puede confundir con blando y dureza, porque un material blanco es aquel que puede modificar su forma en sentidos múltiples y no sólo cuando se dobla. En el caso de un material blando es posible moldearlo. Un material flexible no lo es.

Doblamiento – Un material flexible se le puede cambiar su forma cuando se lo dobla, pero sin que se llegue a romper.

Maleabilidad – En esencia, la flexibilidad es una capacidad para la adaptación ante los cambios de forma y la movilidad, cuando el material se dobla, pero sin que se llegue a romper. Esto es una flexibilidad mecánica.

Flexibilidad relativa – La flexibilidad no deja de ser un concepto relativo. Si se compara el papel con el cartón, se considerará el cartón como un material rígido, pero son materiales que se elaboran con las mismas fibras, aunque uno de los dos es más flexible.

Características de la flexibilidad

Rigidez y flexibilidad – Son conceptos opuestos, por tanto, un material rígido no es flexible y viceversa.

Rompimiento – La flexibilidad se refiere a la posibilidad de doblar un material antes que se rompa.

Movimientos con facilidad – Un material se clasifica como flexible cuando es posible que adopte diversas posturas sin un gran esfuerzo.

Cuerpo humano – El ser humano tiene músculos que son flexibles y esto se observa durante los ejercicios de elongación, con los cuales la capacidad muscular mejora.

Ejemplos de la flexibilidad

  • Aluminio – Se trata de un metal que es flexible y blando, por tanto, es muy maleable. De todas maneras, cuando se lo encuentra en capas gruesas es muy rígido.
  • Silicona – Se trata de un polímero inorgánico. Tiene gran estabilidad ante las altas temperaturas, por tanto, se usa para elaborar moldes y adhesivos dentro de la industria.
  • PEBD / LDPE – Se conoce como polietileno de baja densidad y es una clase de termoplástico reciclable. Se usa para bolsas, envases flexibles, film auto adherente o guantes.
  • Papel – Es una lámina delgada de un tipo de pasta que se obtiene desde las fibras vegetales molidas.

Importancia de la flexibilidad

Es un valor clave para el trabajo con materiales, en el sentido que permite conocer hasta qué punto se puede doblar un objeto sin que se llegue a romper. Lo anterior es fundamental para la producción de elementos de uso diario como el papel, cartón o silicona.

Relación de la flexibilidad y la elasticidad

En la física se dice que un material es flexible cuando se lo puede doblar con facilidad, como es el caso de la goma o de ciertos plásticos. Por otro lado, un material es elástico cuando se lo deforma, pero la forma inicial se recupera, como un resorte o la goma de una rueda de bicicleta.

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