Diseñar y construir un tiovivo

PROPUESTA DE TRABAJO

En los Parques de Atracciones en las ferias y fiestas de nuestras ciudades podemos ver cada año nuevas máquinas y artefactos diseñados y construidos para nuestra diversión y recreo, que incorporan las últimas Innovaciones tecnológicas.

Aunque la invención de máquinas para entretener ha sido continua, la evolución más llamativa se produce a partir de la segunda mitad del siglo XIX.

Una de estas máquinas, se ha mantenido a lo largo del tiempo bastante similar a cuando se inventó, aunque existen de ella numerosas variaciones. Nos referimos al Tiovivo.


Consiste en una plataforma que gira alrededor de un eje central. Sobre ella no se pueden montar asientos o figuras dotados, a su vez, de movimiento ascendente y descendente. También pueden tener asientos colgados con cadenas de la plataforma. Al girar producen una sensación de vuelo potenciada por la fuerza centrífuga.

Os proponemos Diseñar y construir una maqueta de Tiovivo de modo que está dotada de movimiento circular y que contenga elementos con movimiento lineal alternativo.

Condiciones que debe cumplir la solución

El accionamiento debe ser manual, con una manivela separada de la zona de giro de la plataforma.

El eje del tiovivo debe girar nueve veces más despacio que la manivela.

La altura máxima del conjunto no puede superar los 30 cm. El diámetro máximo de la plataforma giratoria será de 20 cm.

Se pueden utilizar materiales como el contrachapado de 3 y 5 mm, aglomerado de 10 mm, poleas, engranajes, gomas elásticas, cartulina, varillas, metálicas y de madera, etc ..

NOS INFORMAMOS


Buscamos información en internet y encontramos enlaces a webs donde aparecen fotos sobre diferentes tiovivos diseñados y fabricados, a continuación podéis acceder al siguiente enlace Tiovivos y seguro que encontrareis información valida para vuestro proyecto.

Nosotros vamos a trabajar a partir de la propuesta encontrada en un libro de texto de 3º ESO. (Equipo Leonardo), a continuación podéis observar la imagen de dicha propuesta:




Las ideas que vamos a seguir las podemos encontrar en las siguientes imágenes:



Fase de construcción

Descripción gráfica de la fabricación de las diferentes piezas que forman el tiovivo.


Excéntrica

Biela







El trazado de las piezas

Se llama trazar a dibujar el perfil de una pieza sobre el material que vas a emplear en alguna parte de tu proyecto.


Es una operación que requiere mucha precisión pues de ello depende que encajen bien las diferentes piezas que forman tu maqueta.


Una vez elegido el tipo de material, debes seleccionar las dimensiones que debe tener el tablero del que vas a obtener las diferentes piezas.


Antes de comenzar a cortar las piezas, debes tener en cuenta el aprovechamiento del material. Además si comienzas por dibujar las partes rectas de las piezas sobre el borde del tablero, te ahorrarás un corte y podrás emplear ese lado como referencia para trazar las líneas perpendiculares y paralelas a esa cara utilizando la escuadra de tu panel de herramientas.
Trazado correcto de las piezas
Trazado incorrecto de las piezas
Suele ocurrir con mucha frecuencia que la primera intención es trazar las piezas en el centro del material que va a utilizar;para fabricar dichas piezas, cómo se puede observar en la siguiente fotografía. Siempre hay que trazar las piezas optimizando el aprovechamieto del material.


Para trazar líneas rectas puedes utilizar un lapicero blando o, si la madera es blanda, lo puedes hacer con una punta de trazar o un simple clavo. Es preferible utilizar reglas de acero, pero si no dispones de ellas, puedes utilizar un listón o una regla normal. En la siguiente ilustración puedes ver cómo debes sujetar la regla y hacer el trazo.


Para trazar circunferencias, puedes usar un compás normal o de los que hay en el aula de Tecnología, llamado de puntas, que únicamente tiene dos puntas de acero muy duro y puede marcar sobre chapas de acero.

Debes tener la precaución de marcar el centro de la circunferencia y lo puedes hacer con un granete o clavo.

También puedes utilizar plantillas.



Si se realiza bien el trazado de las piezas sobre el material, el resultado será satisfactorio y ahorraremos material.




PRESUPUESTO DE FABRICACIÓN


El presupuesto de fabricación de un objeto sirve para calcular el coste de modo bastante aproximado y con antelación. Así podemos decidir si resulta rentable su construcción, tal como lo hemos ideado, o si sería mejor elegir otros materiales o modelos que rebajaran su coste.
Para elaborar el presupuesto, debemos conocer el precio y la cantidad de los materiales que vamos a utilizar. Por ello hemos de tener claro cada pieza que vamos a fabricar y los materiales que vamos a necesitar para fabricarla.
El precio de los materiales puede venir especificado según distintas formas de medida: por unidad, superficie, peso, longitud, etc... En cada caso adecuaremos la cantidad que necesitemos utilizar al modo de indicar el precio que nos den.
En el siguiente enlace se puede acceder a la lista de materiales que utilizamos en el taller de tecnología:  LISTA DE MATERIALES

Diferencia entre precio y coste

A la hora de elaborar un presupuesto debemos diferenciar entre precio (lo que vale el material) y coste (lo que se ha pagado por él).

De este modo, si utilizamos en un proyecto algún material reciclado o regalado, deberemos reflejar su precio (valor), aunque no nos haya costado nada.

Ejemplo de un presupuesto.

El primer paso debe ser hacer una lista de las piezas de nuestro proyecto, fijándonos en la foto de abajo el listado de piezas seria el siguiente:
  • Aspas, paredes y tejado (contrachapado de 3 mm).
  • Base (aglomerado de 10 mm).
  • Motor de corriente continua.
  • Pila.
  • Cables.
  • Interruptor.
  • Eje, tuercas y arandelas.
  • Polea de cartón.


Tenemos que calcular cuanto contrachapado hemos gastado para fabricar las paredes, tejado y aspas.
Un vez que tenemos el listado de materiales, tenemos que consultar la lista de precios para confeccionar el presupuesto.

Cantidad Descripción P. Unitario Total
1
Aglomerado 300x200x 10 mm
0,60 €
0,60 €
4
Arandelas M4
0,02 €
0,08 €
8
Tuercas M4
0.04 €
0,32 €
1
Cable eléctrico de 0,22 mm de sección (Udes. en metros
0,12 €
0,12 €
 1  Contrachapado 600x200x3mm 0,75 €
0,75 €
 1 Interruptor de presión 0,60 €
0,60 €
 1  Motor CC 1 €
1 €
 1  Pila de petaca 0,90 €
0,90 €
 1  Varilla roscada M4 100 cm 0,99 €
0,99 €
 1  Cola, pintura, clavos,... 0,50€
0,50 €
 1  Polea de cartón 0 €
0 €
Total
6,16 €


El presupuesto se puede elaborar utilizando la hoja de cálculo, en el siguiente enlace se describe el proceso a seguir para su elaboración: Elaboración de presupuestos con la hoja de cálculo

Estructuras rígidas y articuladas

Si se construye un triángulo con tres palos de helados agujereados en sus extremos, uniendo sus extremos con encuadernadores, se puede observar que, al aplicar una fuerza en cualquiera de sus vértices, la estructura no se deforma. El triángulo es por tanto una estructura rígida.


Una estructura rígida es aquella que, al someterla a diferentes esfuerzos, no se puede deformar sin que se produzca la rotura de sus elementos.

Si se construye del mismo modo un cuadrilátero con cuatro palos de helados y se aplica una fuerza en alguno de sus vértices, se consigue deformar la estructura. El cuadrilátero es una estructura que se puede articular por sus vértices..

La unión de cuatro barras formando un cuadrilátero constituye una estructura articulada.

 Si se aplican fuerzas en los vértices de un cuadrilátero, la estructura se deforma.

Una estructura articulada es la que se deforma por medio del desplazamiento de sus elementos al aplicarle una fuerza..

Para hacer que la estructura del cuadrilátero se convierta en una estructura rígida, basta con unir los vértices correspondientes a los extremos de una de sus diagonales con una quinta barra..

Si se añade una barra diagonal, el cuadrilátero se transforma en una estructura rígida.
 Si se observa atentamente la construcción del cuadrilátero, resulta sencillo darse cuenta de que al colocar el tirante en la diagonal del mismo lo que se ha conseguido es transformarlo en dos triángulos que tienen un lado común, el que forma su diagonal. 

La estructura de polígonos de más de cuatro lados son estructuras articuladas que se pueden convertir en estructuras rígidas colocando barras en las diagonales que unen sus vértices o escuadras en sus vértices.

Estructura articulada

Conversión de un pentágono en una estructura rígida.
Las estructuras de triángulos proporcionan gran rigidez a grandes estructuras como los puentes, las grúas y o las torres metálicas.

Puente de hierro,Soria
Fase de construcción del puente de Huarea (Albuñol)
Torre metálica

Las grandes grúas empleadas en la construcción son ejemplos de la utilización de estructuras trianguladas, que además de proporcionarles la rigidez necesaria hacen que sean mucho más ligeras.


De manera similar, para conseguir mayor rigidez en,por ejemplo, muebles o estanterías metálicas desmontable, se emplean escuadras planas que forman triángulos en los ángulos de unión de sus elementos. 


Cómo cortar con tijeras

Para cortar con tijera conviene tener en cuenta lo siguiente:
  • No debemos intentar cortar materiales demasiado gruesos o que sean apropiados para las tijeras que estamos utilizando. Hay tijeras especiales que sirven para cortar metales, cartón duro, etc.
  • La parte donde, al cortar, la tijera hace más fuerza está más cerca del tornillo. Esta es la zona que utilizamos para inciar el corte de los materiales más duros.
  • Hay que cortar aprovechando toda la longitud de las hojas, especialmente cuando se cortan materiales más duros, como cartón o hojalata.
  • Al cortar, la parte derecha del material tiende a bajar -cae por su peso- mientras que la parte de la izquierda tiende a subir. Si aprovechamos esta tendencia, ayudando a subir con tu mano izquierda y ayudando a bajar con el dedo índice de tu mano derecha, la tijera penetrará mejor y el corte será más fácil.
Normas de seguridad

Evitar jugar con las tijeras, ni gesticular con ellas en la mano. Puede hacer daño a cualquiera que esté al lado o pase cerca de allí.

Agarrar por la punta cuando se entrega la tijera a otro compañero/a, para que el compañero que la reciba la tome por la empuñadura.

Corte con sierra

Se fija la pieza al banco de trabajo, utilizando gatos o el tornillo de banco, para evitar que las piezas no se muevan ni vibren mientras trabajamos.

En el caso de trabajar con tableros o piezas grades, lo más conveniente es sujetarlos en posición horizontal sobre el banco de trabajo con varios gatos o sargentos.




Se adopta la posición adecuada, que debe ser cómoda y debe permitir sujetar la pieza con una mano y mover el serrucho con la otra.


Se inicia el corte con la punta del serrucho inclinada hacia abajo y apoyando la parte más próxima a la empuñadura sobre el borde de la pieza que queremos cortar. Con la hoja del serrucho en esta posición, se dan ligeras pasadas hacia atrás, guiando la hoja con el pulgar de la otra mano, hasta que se forme un surco.


Al cortar perdemos unos milímetros de material algo más del espesor de los dientes de la herramienta), por lo que para obtener lar medidas exactas, debemos realizar el corte por el exterior de la línea trazada en el material.



Se corta con un movimiento de vaivén presionando la hoja contra la pieza al avanzar y dejando de presionar al retroceder.

Al final del corte, para evitar que la madera se astille, se sujeta la pieza por el extremo y se dan las últimas pasadas con suavidad.


Al terminar repasaremos los bordes con la lima.

Elaboración de presupuestos

En todos los proyectos que se plantean en este curso será necesario elaborar un presupuesto ( ¿Qué es un presupuesto? )  previo a la fase de fabricación del objeto. En esta entrada voy a describir los pasos a seguir para la elaboración de dicho presupuesto utilizando la hoja de cálculo.


Activar una celda

Para introducir datos en una celda, tendremos que activarla, previamente, haciendo clic sobre ella. 

Introducir rótulos y valores numéricos

Para introducir rótulos y valores numéricos en una celda, hay que activarla, escribir el dato y pulsar Intro. Los rótulos quedarán alineados a la izquierda de la celda, mientras que los valores numéricos lo harán a la derecha.

Rótulos y valores numéricos

Para introducir los datos que muestra la figura, hay que:
  1. Escribir Material y pulsar Intro.
  2. Escribir Motor y pulsar Intro.
  3. Escribir Pila de petaca y pulsar Intro.
  4. Escribir Varilla roscada M 4 y pulsar Intro.
  5. Escribir Diodo LED y pulsar Intro.
  6. Escribir Contrachapado 300*200*3 mm y pulsar Intro.
  7. Activar la celda B3, escribir Unidades y pulsar Intro.
  8. Seguir introduciendo los datos que faltan, teniendo en cuenta que:
Algunos datos no se verán completos; posteriormente se verá cómo solucionarlo. Los números decimales se introducen con el carácter (,) o con el punto del teclado numérico.

Introducir fórmulas

A la hora de introducir una fórmula, es imprescindible que su expresión comience por el carácter igual (=); de lo contrario, el programa no la reconocería como fórmula, sino que la trataría como un rótulo y no realizaría ninguna operación ni mostraría ningún resultado.

Las fórmulas pueden utilizarse para realizar una operación con valores concretos y obtener así su resultado; por ejemplo, si se introduce la fórmula = 18/6+3 en una celda, se visualizará su resultado (5). Pero lo más interesante es que las fórmulas de una hoja de cálculo también pueden operar con los valores introducidos en celdas y, mostrar automáticamente, su resultado. Por ejemplo la fórmula = A5+A6 daría como resultado la suma de los valores introducidos en las celdas A5 y A6.

El procedimiento para introducir una fórmula que permita calcular el importe Total (Unidades * Precio) es el siguiente:

Activar la celda en la que se quiere introducir la fórmula, es este caso D4.
Escribir el signo (=) y la expresión de la fórmula que, en este caso, es =B4*C4.
Pulsar Intro.


En las casillas D5, D6, D7, y D8, se repite el procedimiento descrito anteriormente.
El procedimiento para introducir una fórmula que permita calcular el importe (TOTAL) de todos los componentes utilizados en el montaje del proyecto es el siguiente: 

Activar la celda en la que se quiere introducir la fórmula, es este caso D10.
Escribir el signo (=) y la expresión de la fórmula que, en este caso, es =D4+D5+D6+D7+D8.
Pulsar Intro.


Operadores aritméticos

Los operadores aritméticos que se pueden utilizar en las fórmulas y el orden en el que el programa realizará las operaciones son los que se muestran en la tabla de abajo.

Operadores aritméticos
Cuando haya varias operaciones con la misma prioridad, el programa las realizará de izquierda a derecha. Para cambiar este orden de prioridad tendremos que utilizar paréntesis.

Resultado de fórmulas
Si en una fórmula se intenta realizar una división entre cero, dará error y aparecerá el siguiente mensaje; #DIV/0!.