Solucionario Tecnología 4 ESO (Libre y abierto) by Jack Rap Jarcor

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Tecnología 4

ESO

Biblioteca del profesorado GUÍA Y RECURSOS La Guía de Tecnología para 4.º de ESO es una obra colectiva concebida, diseñada y creada en el departamento de Ediciones Educativas de Santillana, dirigido por Enric Juan Redal. En su realización han intervenido: Manuel Armada Francisco Gallego Campos José G. López de Guereñu Diego Gallardo Maximiano Tomás López Soriano Jorge López Werner Alberto Peña Pérez Juan Pérez Malagón Gabriel Prieto Renieblas M.ª Jesús Tardáguila Laso César Vallejo Martín-Albo ASESORES TÉCNICOS Y CIENTÍFICOS José G. López de Guereñu M.ª Isabel Ortiz Gandía Alberto Peña Pérez Tomás López Soriano EDICIÓN David Sánchez Gómez Maribel Siles González DIRECCIÓN DEL PROYECTO Rocío Pichardo Gómez

Santillana

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Pr esentación

El porqué de... El significado del nombre Un nombre es algo más que un conjunto de palabras. Es una idea, un concepto. La Casa del Saber es un nombre que habla del trabajo educativo y de un proyecto editorial. Es un nombre que expresa unas intenciones previas de acogida, seguridad y confianza. Que plantea unos objetivos de aprendizaje bien construido. Es una metáfora de la casa del saber por excelencia, la escuela, el lugar donde los alumnos y alumnas crecen y aprenden. La Casa del Saber nace como un proyecto con vocación de apoyo a los alumnos y alumnas, de contribución al éxito escolar, de servicio al profesorado.

Las claves de nuestro proyecto editorial FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. La Casa del Saber nació de la reflexión y se diseñó cuidadosamente. Sus planos fueron los fundamentos teóricos de las programaciones de los materiales, de la secuencia de contenidos de cada área, de la selección de los complementos didácticos, de las propuestas de evaluación. En estos planos se especificaron las justificaciones psicopedagógicas y científicas que constituyen los cimientos teóricos de la casa. LOS PILARES COMUNES A TODOS LOS MATERIALES. Todos los componentes del proyecto La Casa del Saber comparten la atención por los valores (solidaridad, tolerancia, espíritu emprendedor), las tecnologías de la información y comunicación, y las competencias básicas (lingüística; matemática; conocimiento e interacción con el mundo físico; tratamiento de información y competencia digital; competencia social y ciudadana; cultural y artística; aprender a aprender; autonomía e iniciativa personal). DIVERSIDAD: UN ESPACIO PARA TODOS. Queríamos una Casa del Saber abierta a todos. Un espacio en el que todos tuvieran cabida. Un lugar en el que todos encontraran recursos para aprender, crecer, desarrollarse. Recursos para aprender más o reforzar los conocimientos, para comprender mejor y aplicar lo estudiado, para explorar nuevas posibilidades. Y recursos para acoger a los recién llegados que aún no dominan nuestra lengua.

Ahora la Casa es una realidad. En su diseño y construcción participaron profesores, diseñadores, psicopedagogos, editores, ilustradores, fotógrafos, infografistas, maquetistas e informáticos. Está casi terminada. Pero falta lo fundamental: sus habitantes. Los que aportarán su experiencia, su trabajo, su esfuerzo, para llenar de Saber cada estancia, de ilusión cada pared y de vida cada rincón. Queda el paso más importante de todos. El de convertir nuestro proyecto en el suyo. El de extender la mano y, juntos, trabajar por el triunfo de sus alumnos y alumnas. Adelante, este es vuestro proyecto. Es vuestra casa. Es la casa de todos.

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En qué se concreta el proyecto Cuatro principios básicos han inspirado el contenido, la orientación y la estructura de La Casa del Saber: la adecuación al nuevo marco legislativo (la LOE), mejorar la comprensión de los alumnos, prepararles para la sociedad de la información y aportar una gran diversidad de materiales para facilitar la labor del profesorado.

LOS NUEVOS LIBROS PARA LOS ALUMNOS Y ALUMNAS M

Libros con un cuidado especial del texto: lenguaje claro y sencillo, vocabulario acorde con el nivel de los alumnos y una tipografía especialmente seleccionada para mejorar la comprensión. Libros con ilustraciones inteligibles para los alumnos y alumnas, que no se limitan a confirmar lo redactado. Ilustraciones que son instrumentos de gran potencia para desarrollar capacidades como la observación, el análisis, la relación, el planteamiento de interrogantes, la expresión oral... Libros con actividades coherentes con los objetivos, graduadas por su dificultad, orientadas a que los alumnos desarrollen hábitos y destrezas, elaboren y construyan significados, contextualicen y generalicen lo aprendido.

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En La Casa del Saber hemos dado importancia a la elegancia de los libros, su formato, su diseño, la belleza de la imágenes, la textura del papel. Todo ello para dar sensación de trabajo bien hecho, y para transmitir la importancia de la educación y la cultura.

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GUÍAS CON GRAN CANTIDAD DE RECURSOS PARA EL TRABAJO EN EL AULA

ESO

Guiones didácticos asociados a las unidades de los libros: con programaciones de aula que contienen los objetivos, contenidos, competencias que se trabajan en cada unidad 4 y criterios de evaluación; sugerencias didácticas y soluciones de las actividades.

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GU fesorad o REC ÍA Y URS OS

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Tod o libro el ma para está dis ter ial de pode ponib es te r im le primi en CD , rlo.

Propuestas para trabajar la diversidad: fichas de ampliación y refuerzo, recursos para las adaptaciones curriculares. Recursos complementarios: bancos de datos, fichas de trabajo práctico, sugerencias de lectura... Cientos de propuestas para facilitar la labor docente.

UN COMPLETO MATERIAL DE APOYO DIGITAL Recursos multimedia para el trabajo en el aula. Un CD con recursos multimedia para cada una de las unidades relacionadas con las nuevas tecnologías: el profesorado podrá utilizarlas para presentar el tema de una forma más dinámica, mostrando esquemas, vídeos o proyectando animaciones. Este CD autoarranca en el sistema Linux, sin necesidad de instalar ningún archivo en el ordenador. Permite trabajar con aplicaciones como OpenOffice.org. Guía en formato pdf. Para facilitar la distribución de documentos entre los alumnos y alumnas sin necesidad de utilizar la fotocopiadora, o para consultarlos en el ordenador.

Programaciones de aula Documentos administrativos

TECNOLOGÍA 4.o ESO

Otros CD. Programaciones de aula, documentos administrativos, etc.

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La adecuación a la LOE: asegurar las competencias básicas 1. PRINCIPIOS DEL CURRÍCULO DE LA EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA La Educación Secundaria Obligatoria pretende asegurar una formación común a todo el alumnado dentro del sistema educativo español. Su finalidad es lograr que los alumnos y las alumnas adquieran los elementos básicos de la cultura; desarrollar y consolidar en ellos hábitos de estudio y de trabajo; prepararles para su incorporación a estudios posteriores y para su inserción laboral; y formarles para el ejercicio de sus derechos y obligaciones como ciudadanos.

2. OBJETIVOS DE LA ETAPA La Educación Secundaria Obligatoria debe contribuir a desarrollar en los alumnos y las alumnas capacidades que les permitan: a) Asumir responsablemente sus deberes, conocer y ejercer sus derechos en el respeto a los demás, practicar la tolerancia, la cooperación y la solidaridad entre las personas y grupos, ejercitarse en el diálogo afianzando los derechos humanos como valores comunes de una sociedad plural y prepararse para el ejercicio de la ciudadanía democrática. b) Desarrollar y consolidar hábitos de disciplina, estudio y trabajo individual y en equipo como condición necesaria para una realización eficaz de las tareas del aprendizaje y como medio de desarrollo personal. c) Valorar y respetar la diferencia de sexos y la igualdad de derechos y oportunidades entre ellos. Rechazar los estereotipos que supongan discriminación entre hombres y mujeres. d) Fortalecer sus capacidades afectivas en todos los ámbitos de la personalidad y en sus relaciones con los demás, así como rechazar la violencia, los prejuicios de cualquier tipo, los comportamientos sexistas y resolver pacíficamente los conflictos. e) Desarrollar destrezas básicas en la utilización de las fuentes de información para, con sentido crítico, adquirir nuevos conocimientos. Adquirir una preparación básica en el campo de las tecnologías, especialmente las de la información y la comunicación. f) Concebir el conocimiento científico como un saber integrado, que se estructura en distintas disciplinas, así como conocer y aplicar los métodos para identificar los problemas en los diversos campos del conocimiento y de la experiencia. g) Desarrollar el espíritu emprendedor y la confianza en sí mismos, la participación, el sentido crítico, la iniciativa personal y la capacidad para aprender a aprender, planificar, tomar decisiones y asumir responsabilidades. h) Comprender y expresar con corrección, oralmente y por escrito, en la lengua castellana y, si la hubiere, en la lengua cooficial de la Comunidad, textos y mensajes complejos, e iniciarse en el conocimiento, la lectura y el estudio de la literatura. i) Comprender y expresarse en una o más lenguas extranjeras de manera apropiada. j) Conocer, valorar y respetar los aspectos básicos de la cultura y la historia propias y de los demás, así como el patrimonio artístico y cultural.

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k) Conocer y aceptar el funcionamiento del propio cuerpo y el de los otros, respetar las diferencias, afianzar los hábitos de cuidado y salud corporales e incorporar la educación física y la práctica del deporte para favorecer el desarrollo personal y social. Conocer y valorar la dimensión humana de la sexualidad en toda su diversidad. Valorar críticamente los hábitos sociales relacionados con la salud, el consumo, el cuidado de los seres vivos y el medio ambiente, contribuyendo a su conservación y mejora. l)

Apreciar la creación artística y comprender el lenguaje de las distintas manifestaciones artísticas, utilizando diversos medios de expresión y representación.

3. LAS COMPETENCIAS BÁSICAS COMO NOVEDAD CURRICULAR La nueva ley de educación (LOE) presenta una novedad de especial relevancia: la definición de las competencias básicas que se deben alcanzar al finalizar la Educación Secundaria Obligatoria. Esas competencias permiten identificar aquellos aprendizajes que se consideran imprescindibles desde un planteamiento integrador y orientado a la aplicación de los saberes adquiridos. Su logro deberá capacitar a los alumnos y las alumnas para su realización personal, el ejercicio de la ciudadanía activa, la incorporación a la vida adulta y el desarrollo de un aprendizaje permanente a lo largo de la vida. El concepto de competencia básica ha recorrido un largo camino hasta llegar al sistema educativo. En 1995, la Comisión Europea trató por primera vez las competencias básicas o clave en su Libro Blanco sobre la educación y la formación. Y desde ese año, diferentes grupos de expertos de la Unión Europea trabajaron para identificar y definir las competencias, analizar la mejor manera de integrarlas en el currículum y determinar cómo desarrollarlas e incrementarlas a lo largo de la vida en un proceso de aprendizaje continuo. Entre los trabajos más relevantes en el campo de las competencias cabe citar tres: el proyecto de la OCDE Definición y selección de competencias (DeSeCo), que estableció cuáles debían ser las competencias clave para una vida próspera y el buen funcionamiento de la sociedad; la iniciativa ASEM, que estudió las competencias esenciales en el contexto del aprendizaje a lo largo de la vida y la integración entre las capacidades y los objetivos sociales de un individuo; y el informe EURYDICE, que mostró un gran interés por competencias consideradas vitales para una participación exitosa en la sociedad. También en el marco de los estudios internacionales dirigidos a evaluar el rendimiento del alumnado y la eficiencia de los sistemas educativos se pone el acento en las competencias. Así, el proyecto PISA enfatiza la importancia de la adquisición de competencias para consolidar el aprendizaje. Y el proyecto TUNING, cuyo fin es armonizar el sistema universitario en el entorno de la UE, declara que la educación deberá centrarse en la adquisición de competencias.

4. EL CONCEPTO DE COMPETENCIA BÁSICA Se entiende por competencia la capacidad de poner en práctica de forma integrada, en contextos y situaciones diferentes, los conocimientos, las habilidades y las actitudes personales adquiridos. Las competencias tienen tres componentes: un saber (un contenido), un saber hacer (un procedimiento, una habilidad, una destreza…) y un saber ser o saber estar (una actitud determinada). Las competencias básicas o clave tienen las características siguientes: • Promueven el desarrollo de capacidades más que la asimilación de contenidos, aunque estos siempre están presentes a la hora de concretarse los aprendizajes. • Tienen en cuenta el carácter aplicativo de los aprendizajes, ya que se entiende que una persona «competente» es aquella capaz de resolver los problemas propios de su ámbito de actuación. • Se basan en su carácter dinámico, puesto que se desarrollan de manera progresiva y pueden ser adquiridas en situaciones e instituciones formativas diferentes. • Tienen un carácter interdisciplinar y transversal, puesto que integran aprendizajes procedentes de distintas disciplinas.

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• Son un punto de encuentro entre la calidad y la equidad, por cuanto que pretenden garantizar una educación que dé respuesta a las necesidades reales de nuestra época (calidad) y que sirva de base común a todos los ciudadanos y ciudadanas (equidad). Las competencias clave o básicas, es decir, aquellos conocimientos, destrezas y actitudes que todos los individuos necesitan para su desarrollo personal y su adecuada inserción en la sociedad y en el mundo laboral, deberían haber sido desarrolladas al acabar la enseñanza obligatoria y servir de base para un aprendizaje a lo largo de la vida.

5. LAS COMPETENCIAS BÁSICAS EN EL CURRÍCULO DE SECUNDARIA La inclusión de las competencias básicas en el currículo tiene tres finalidades: • Integrar los diferentes aprendizajes, tanto los formales (correspondientes a las diferentes áreas del currículo) como los informales. • Hacer que los estudiantes pongan sus aprendizajes en relación con distintos tipos de contenidos y los utilicen de manera efectiva en diferentes situaciones y contextos. • Orientar la enseñanza, al permitir identificar los contenidos y los criterios de evaluación imprescindibles, e inspirar las decisiones relativas al proceso de enseñanza y de aprendizaje. Aunque las áreas y materias del currículo contribuyen a la adquisición de las competencias básicas, no hay una relación unívoca entre la enseñanza de determinadas áreas o materias y el desarrollo de ciertas competencias. Cada área contribuye al desarrollo de diferentes competencias y, a su vez, cada competencia se alcanza a través del trabajo en varias áreas o materias.

6. LAS OCHO COMPETENCIAS BÁSICAS La LOE define ocho competencias básicas que se consideran necesarias para todas las personas en la sociedad del conocimiento y que se deben trabajar en todas las materias del currículo: Competencia en comunicación lingüística

Se refiere a la utilización del lenguaje como instrumento de comunicación oral y escrita.

Competencia matemática

Consiste en la habilidad para utilizar y relacionar los números, sus operaciones básicas, los símbolos y las formas de razonamiento matemático.

Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico

Es la habilidad para interactuar con el mundo físico, tanto en sus aspectos naturales como en los generados por la acción humana. También se relaciona con el uso del método científico.

Tratamiento de la información y competencia digital

Comprende las habilidades para buscar, obtener, procesar y comunicar información, y la utilización de las nuevas tecnologías para esta labor.

Competencia social y ciudadana

Hace posible comprender la realidad social en que se vive, cooperar, convivir y ejercer la ciudadanía democrática en una sociedad plural, así como participar en su mejora.

Competencia cultural y artística Supone comprender, apreciar y valorar críticamente diferentes manifestaciones culturales y artísticas. Competencia para aprender a aprender

Implica disponer de habilidades para iniciarse en el aprendizaje y ser capaz de continuar aprendiendo de manera cada vez más eficaz y autónoma, de acuerdo con los propios objetivos y necesidades.

Autonomía e iniciativa personal Supone ser capaz de imaginar, emprender, desarrollar y evaluar acciones o proyectos individuales o colectivos con creatividad, confianza, responsabilidad y sentido crítico.

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Las competencias son interdependientes, de modo que algunos elementos de ellas se entrecruzan o abordan perspectivas complementarias. Además, el desarrollo y la utilización de cada una requiere a su vez de las demás. En algunos casos, esta relación es especialmente intensa. Por ejemplo, algunos elementos esenciales de las competencias en comunicación lingüística, aprender a aprender o tratamiento de la información y competencia digital están estrechamente relacionados entre sí y juntos forman la base para el desarrollo y utilización del resto de las competencias. De la misma manera, la resolución de problemas, la actitud crítica, la gestión de las emociones, la iniciativa creativa o la toma de decisiones con evaluación del riesgo involucran diversas competencias.

7. LAS TECNOLOGÍAS EN LA LOE A lo largo del último siglo, la tecnología ha ido adquiriendo una importancia progresiva en la vida de las personas y en el funcionamiento de la sociedad. Entendida como el conjunto de actividades y conocimientos científicos y técnicos empleados por el ser humano para la construcción o elaboración de objetos, sistemas o entornos, con el objetivo de resolver problemas y satisfacer necesidades, individuales o colectivas. La formación de los ciudadanos requiere actualmente una atención específica a la adquisición de los conocimientos necesarios para tomar decisiones sobre el uso de objetos y procesos tecnológicos, resolver problemas relacionados con ellos y, en definitiva, para utilizar los distintos materiales, procesos y objetos tecnológicos para aumentar la capacidad de actuar sobre el entorno y para mejorar la calidad de vida. Junto a ello, la necesidad de dar coherencia y completar los aprendizajes asociados al uso de tecnologías de la información y la comunicación, aconseja un tratamiento integrado en esta materia de estas tecnologías, instrumento en este momento esencial en la formación de los ciudadanos. La distribución por cursos y contenidos se establece de la siguiente forma: Cursos primero a tercero Bloque 1. Proceso de resolución de problemas tecnológicos Boque 2. Hardware y sistemas operativos Boque 3. Materiales de uso técnico Bloque 4. Técnicas de expresión y comunicación Bloque 5. Estructuras Bloque 6. Mecanismos Bloque 7. Electricidad Bloque 8. Tecnologías de la comunicación. Internet Cuarto curso Bloque 1. Instalaciones en viviendas Boque 2. Electrónica Boque 3. Tecnologías de la comunicación Bloque 4. Control y robótica Bloque 5. Neumática e hidráulica Bloque 6. Tecnología y sociedad Los contenidos de esta materia integrados en los diferentes bloques no pueden entenderse separadamente, por lo que esta organización no supone una forma de abordar los contenidos en el aula, sino una estructura que ayuda a la comprensión del conjunto de conocimientos que se pretende a lo largo de la etapa.

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Esquema de la unidad del libro del Esquema de la unidad Doble página como introducción a la unidad

Número y título de la unidad. Plan de trabajo. Describe el trabajo que se desarrolla en la unidad, destacando los puntos en los que debe centrarse el aprendizaje. Pie de fotografía. Explicación de la fotografía con preguntas relacionadas con algún aspecto de esta.

Texto de introducción. Un texto que nos ayudará a descubrir los contenidos desarrollados en la unidad.

Para empezar, observa y responde

Electrónica

La electricidad supuso una verdadera revolución en muchas industrias, en los hogares, en el transporte… Otro tanto ha ocurrido con la electrónica, que ha permitido la miniaturización de los aparatos, la posibilidad de programación o el desarrollo de las tecnologías de la información y la comunicación.

PLAN DE TRABAJO

En esta unidad…

ACTIVIDAD: ¿qué aporta la electrónica?

Señala el papel que desempeña la electrónica en cada caso. ¿Existen aparatos con la misma función que no utilicen la electrónica? Pon algún ejemplo y señala las ventajas que aporta la electrónica.

• Conocerás los principales componentes de los circuitos electrónicos: resistencias, condensadores, diodos y transistores.

• Descubrirás las características fundamentales de los materiales semiconductores.

• Sabrás cómo montar circuitos electrónicos simples.

ACTIVIDAD: controlando el encendido de una lámpara

Observa la variación de luz en la bombilla de las dos fotografías.

En 2006, la tradicional iluminación navideña de Madrid estuvo constituida por primera vez por ocho millones de lámparas LED que consumen un 77 % menos de energía que las bombillas de incandescencia. Aunque en 2006 se utilizaron muchas más bombillas, el consumo eléctrico disminuyó.

¿Cómo es esto posible? ¿Por qué crees que aún se usan poco las lámparas LED en iluminación?

Potenciómetro

a) ¿En qué caso circula más intensidad de corriente por el circuito?

c) ¿En qué caso crees que ofrece más resistencia el potenciómetro?

b) ¿Cuál es la diferencia que observas entre los dos circuitos?

d) ¿De qué otras formas podemos controlar el encendido/apagado de la bombilla?

Para empezar, observa y responde. En esta sección se plantean sencillas y curiosas cuestiones que servirán como punto de partida para entender lo que se va a estudiar en la unidad.

Páginas de desarrollo de los contenidos Ensayos. Los ensayos constituyen una innovadora forma de aprender a partir de experiencias sencillas resueltas en la ilustración.

ENSAYO: resistencias NTC y PTC Vamos a comprobar la variación de una resistencia variable con la temperatura con un polímetro. Conecta el termistor a los extremos de un polímetro. Observa lo que marca. Después toca la resistencia con un soldador eléctrico caliente. Observa qué sucede. ¿Qué tipo de resistencia es la de la fotografía, NTC o PTC? Realiza el mismo experimento pero, en vez de un soldador, acerca un cubito de hielo. ¿Qué ocurre?

Destacados. Los contenidos fundamentales aparecen destacados sobre fondo de color.

Condensadores

Los condensadores permiten almacenar carga eléctrica y usarla después. Constan de dos placas metálicas separadas por un aislante (dieléctrico). A cada placa se le une un terminal para la conexión al circuito.

Condensador conectado a una pila.

La capacidad (C) es la relación entre la carga eléctrica que almacena un condensador y el voltaje al que se somete. Su unidad en el SI es el faradio (F). q C⫽ V C: capacidad en faradios; q: carga en culombios; V: voltaje en voltios.

Símbolos de condensadores. El símbolo de la derecha es de un condensador electrolítico (lleva polaridad). El polo positivo de la pila debe unirse con el polo positivo del condensador, y el negativo de la pila, con el negativo del condensador.

Otras unidades de capacidad: → mF → 10⫺3 F

Nanofaradio → nF → 10⫺9 F

Microfaradio → ␮F → 10⫺6 F

Picofaradio → pF → 10⫺12 F

Milifaradio

Resistencias variables con la luz: LDR Estas resistencias disminuyen tremendamente su valor cuando aumenta la cantidad de luz que reciben, pasando de miles de ohmios a solo unas decenas. Piensa en la ley de Ohm. Si disminuye la resistencia, la intensidad aumenta. Observa el dibujo.

Tántalo

Policarbonato

Electrolítico

Poliéster

• ¿Por qué se enciende la farola donde está posada la gaviota, si es de día? • ¿Crees que es lógico poner una resistencia LDR en cada farola?

Ilustraciones. Prácticas ilustraciones con instrucciones que te permiten conocer los procedimientos relacionados con la unidad.

Condensadores de distintos tipos. Sobre su superficie, los condensadores llevan indicados los valores de capacidad y voltaje máximos que pueden soportar. Fundamentalmente, se emplean dos tipos de condensadores: los condensadores cerámicos y los electrolíticos.

Cerámico

Foto y símbolo de una resistencia LDR.

Si a un condensador le conectamos una pila entre sus terminales, el condensador se carga casi instantáneamente. El tiempo que invierte en este proceso se llama tiempo de carga. Si luego unimos sus dos terminales, el condensador se descarga casi instantáneamente. El tiempo que dura este proceso se llama tiempo de descarga. Controlando el tiempo de carga y descarga de un condensador se pueden construir temporizadores. Para ello, hay que colocar una resistencia en serie con el condensador.

Seguridad. Consejos destinados a trabajar en el taller de forma segura.

El tiempo de carga y descarga del condensador viene dado por: De día. El circuito está abierto. La bombilla no luce.

t ⫽ 5⭈R⭈C R → ohmios (⍀); C → faradios (F); t → segundos (s).

Un condensador tarda en cargarse o descargarse más tiempo cuanto mayores son los valores de la resistencia y de la capacidad, y viceversa.

⫹

SEGURIDAD

⫺

No toques nunca los terminales de un condensador. Si se encuentra cargado, puedes recibir una fuerte descarga.

De noche. El circuito está cerrado. La bombilla luce. Carga

Descarga

Contenidos para saber más PROCEDIMIENTO

2. CONSTRUIR CIRCUITOS IMPRESOS 1. Corta una placa de cobre del tamaño del circuito que quieras construir.

Resistencias variables

Potenciómetro. Ejemplos de potenciómetros: el mando de volumen de una radio o el mando de control de velocidad de un coche teledirigido.

Potenciómetros 2. Limpia bien la cara

Los potenciómetros son resistencias variables que se utilizan en los circuitos electrónicos para provocar caídas de tensión.

de cobre con un aldogón y no toques la superficie con las manos, ya que estas siempre dejan algo de grasa.

Los potenciómetros varían su resistencia entre cero ohmios (⍀) y un valor máximo que aparece indicado en el componente. Para variar el valor de la resistencia es necesario girar un eje o desplazar un cursor. Símbolo de un potenciómetro.

Procedimientos. Fichas con actividades prácticas.

3. Coloca el papel milimetrado con el esquema del circuito sobre la placa, para marcar los puntos donde se van a acoplar los componentes (nodos).

5. Introduce la placa en una disolución ácida. De esta forma se elimina el cobre que no está tapado con el rotulador.

4. Une los puntos

con un rotulador o con pistas (tiras de plástico que se adhieren por presión a la placa).

Potenciómetro. 2

Esquema de un potenciómetro.

1 Potenciómetro

Este es uno de los tipos de potenciómetro más usado en circuitos electrónicos. Entre los terminales 1 y 2 tenemos el valor total de la resistencia, que está indicado en el lateral del potenciómetro. Hay que conectar al circuito el terminal «C» y uno de los otros dos, el uno o el dos.

Con el circuito cerrado, si giramos el potenciómetro variará la intensidad de la luz emitida por la bombilla.

Así, al cambiar la resistencia del potenciómetro girando la rueda central podemos variar la luminosidad de una bombilla.

6. Limpia la placa con agua caliente para eliminar los restos de ácido.

Resistencias variables con la temperatura: NTC y PTC Hay dos tipos. NTC: Si la temperatura aumenta, la resistencia disminuye. T↑, R↓ PTC: Si la temperatura aumenta, la resistencia aumenta. T↑, R↑

7. Taladra la placa en los nodos.

Las resistencias NTC y PTC se emplean en sistemas automáticos de regulación de la temperatura.

8. Inserta los componentes por la cara de fibra de vidrio.

PTC

NTC

⫺t

⫹t

Actividades. Para practicar y reforzar el aprendizaje de los conceptos.

Símbolos de resistencias PTC y NTC.

ACTIVIDADES

9. Suelda los componentes por la cara de cobre.

10. Conecta la placa

1. G Indica el valor de las siguientes resistencias:

y comprueba su funcionamiento, realizando los ajustes necesarios.

2. G Dos bombillas iguales de 2 V se conectan en serie a un voltaje de 12 V. Si por el circuito circula una resistencia de 0,4 A, calcula el valor de la resistencia que debemos conectar en serie para que las bombillas no se fundan.

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alumno Resumen

Resumen. En esta sección se recogen en forma de esquemas los contenidos estudiados en cada unidad.

Resumen ELECTRÓNICA

Componentes de circuitos electrónicos

Condensadores

• Resistencias fijas • Resistencias variables: – Potenciómentros – LDR – NTC y PTC

aplicaciones informáticas

se simulan con

permiten

Transistor

Semiconductores: • Diodos • Diodos LED

diseñar circuitos

aprender electrónica

forman parte de

aparatos electrónicos

Vocabulario de la unidad

Vocabulario. Definiciones de los términos más importantes que se han estudiado.

• LED: Light Emitting Diode (diodo emisor de luz).

• Aislante: sustancia que impide el paso de la electricidad a través de ella. • Circuito impreso: circuito electrónico formado por una base no conductora, sobre la que se han depositado pistas de material conductor a las que se conectan los distintos componentes del circuito. • Condensador: elemento de un circuito que permite almacenar carga eléctrica. • Conductor: cualquier sustancia que permite el paso de la electricidad. • Diodo: componente electrónico que solo permite el paso de corriente a través de él cuando es polarizado directamente. • Dopaje: proceso de impurificación de un material semiconductor, con objeto de mejorar sus propiedades conductoras.

• NTC: Negative Temperature Coefficient (coeficiente negativo de temperatura). Elemento de un circuito eléctrico que varía su resistencia eléctrica con el cambio de temperatura. Al aumentar la temperatura, disminuye su resistencia. • Potenciómetro: elemento de un circuito eléctrico que permite variar la magnitud de su resistencia mediante el giro de un eje o el deslizamiento de un cursor. • PTC: Positive Temperature Coefficient (coeficiente positivo de temperatura). Elemento de un circuito eléctrico que varía su resistencia eléctrica con el cambio de temperatura. Al aumentar la temperatura, aumenta su resistencia. • Resistencia eléctrica: magnitud física que define la oposición que presenta una sustancia al paso de una corriente eléctrica. Su unidad es el ohmio. O bien, el elemento de un circuito eléctrico cuya magnitud de resistencia eléctrica está calibrada y presenta un valor constante.

• Electrón: partícula con carga eléctrica negativa que forma parte de los átomos.

• Semiconductor: sustancia no metálica, cuya resistencia eléctrica está comprendida entre la de los conductores y los aislantes.

• LDR: Light Dependent Resistor (resistencia dependiente de la luz). Es una resistencia cuyo valor disminuye mucho cuando aumenta la cantidad de luz que recibe.

• Transistor: componente electrónico formado por semiconductores que permite amplificar una corriente eléctrica y que trabaja como un interruptor.

Páginas con actividades finales

Actividades. Refuerzan y complementan el estudio de la unidad. Organizadas como: aplicación de contenidos, análisis de objetos, actividades prácticas e investigación. En cada actividad se indica el nivel de dificultad. G Sencilla GG Media GGG Un poco más difícil

Actividades 24. G Indica si se encienden las lámparas o no, y di por qué.

Aplicación de contenidos

29. G ¿Qué nombre reciben los tres terminales de un tran-

37. G G G Observa el siguiente circuito y contesta:

sistor?

20. G G G Toma varias resistencias de valores diferentes

30. G ¿Qué es la ganancia de corriente?

y, ayudándote del óhmetro del polímetro, completa el siguiente cuadro:

⫺t

1 k⍀

31. G G G Explica los estados posibles de funcionamienCódigo de colores

Valor nominal

Tolerancia

Valor medio

Dentro tolerancia Sí/No

to de un transistor. c)

Aplicaciones prácticas e)

32. G G En el transistor de un circuito tenemos una corriente de base de 30 mA. Suponiendo que está trabajando en la zona activa, calcula cuál será la intensidad en el colector.

33. G G Reflexiona: ¿qué componentes de los que hemos visto podríamos emplear para fabricar un termostato que encienda la calefacción cuando la temperatura sea inferior a 15 °C?

21. G G Para el circuito de la siguiente figura, indica cuán-

34. G ¿Qué resistencia tiene el potenciómetro de la figu-

do circulará más intensidad a través de la LDR, de día o de noche. a)

Noche

25. G ¿A qué componentes electrónicos corresponden los

ra si la intensidad que circula por el circuito es de 0,5 A?

siguientes símbolos?

No llega luz

38. G Mide la resistencia de un diodo con un polímetro. Ahora da la vuelta al diodo y vuelve a medir. ¿Es diferente el valor medido? Razona la respuesta.

4,5 V 0,5 A

35. G G G Diseña un circuito que permita poner en marcha un motor cuando la temperatura es inferior a 30 °C.

a) ¿Qué elementos aparecen en el circuito? Identifica los símbolos. b) A temperatura ambiente, la resistencia de la NTC es muy alta. ¿Lucirá entonces la bombilla? c) ¿Qué ocurre cuando aumenta la temperatura? ¿Cómo variará la resistencia de la NTC? d) Con el potenciómetro podemos variar la temperatura a la cual se encenderá la bombilla. Si ajustamos el potenciómetro con una resistencia muy alta, ¿cómo deberá variar la temperatura para que la bombilla se encienda? e) ¿Y si ajustamos el potenciómetro con una resistencia muy baja? f) ¿Cuál es la misión de la resistencia de 1 k⍀ en el circuito?

Día

36. G G G Identifica los componentes del siguiente cir26. G ¿Por qué razón no debes tocar los terminales de un

cuito.

condensador?

Análisis de objetos 39. G G Coge un transistor e identifica el colector, la base y el emisor. Intenta averiguar con ayuda del polímetro si se trata de un NPN o un PNP. (Pista: un transistor se puede asemejar a dos diodos unidos por la base.)

27. G G G Los intermitentes de un automóvil llevan condensadores. Intenta explicar cómo funcionan.

28. G G G Explica cómo funciona este circuito y para qué

22. G G Calcula la potencia que está disipando un diodo

sirve.

de silicio polarizado directamente por el que está circulando una intensidad de 50 mA. (Recuerda que la tensión umbral en estos diodos es de 0,7 V.)

Investigación

23. G G Queremos conectar una pila de 4,5 V a un diodo

40. G G Hace pocos años se descubrieron unos materia-

LED cuya tensión de trabajo es de 2 V. Calcula cuál debe ser el valor de la resistencia introducida en el circuito para que la intensidad no exceda de 20 mA.

les que se llaman superconductores. Haz un informe de sus características principales y explica por qué aún no tienen muchas aplicaciones en electrónica.

Proyectos de unidad

PROYECTO DE UNIDAD: detector de humedad

Ahora conectamos la nueva resistencia de 1 k⍀ con el tercer transistor BC337. Esta resistencia, como la primera que has montado, permite una polarización correcta del voltaje entre la base de los transistores y el colector. En este caso, el transistor funciona como un interruptor. Si le llega corriente a la base, se comporta como un interruptor cerrado y permite el paso de corriente hacia el relé.

• Un tablero de pruebas o una placa perforada. • Cable. • Un relé de 9 V.

• 2 resistencias de 1 k⍀. • Una resistencia de 470 ⍀. • 3 transistores BC337.

Resistencia 1 k⍀

11. El agua cierra el circuito

Esquema del dispositivo. El funcionamiento es muy simple. Cuando se cierra el circuito por los contactos, debido a la humedad, el circuito activa el relé, que pone en marcha una sirena de alarma o un dispositivo luminoso. Si sigues aprendiendo electrónica, podrás diseñar y montar un sistema que avise a los bomberos o te deje un mensaje en tu móvil.

Transistor

pero, como es mala conductora, la corriente que se genera es muy pequeña.

BC337 470 ⍀

22. Necesitamos ampliar la intensidad de corriente. Para eso se utiliza el montaje de dos transistores (Darlington), que amplían la intensidad de corriente unas 10 000 veces.

LED 1 k⍀

BC337

33. Al llegar la corriente

BC337

a la base del transistor, este actúa como interruptor y permite el paso de la corriente hacia el relé.

El relé. Ahora montamos el relé con una lámpara en su contacto abierto (recuerda que los contactos del relé son interruptores). Finalmente, cuando hemos verificado que todo está bien colocado, montamos la pila. Para probar el circuito, toca los dos contactos con un dedo. La piel, como el agua, es mala conductora, pero nuestro sensor sí la detecta.

BC337

1 k⍀ Relé

44. Al llegar la corriente al relé, se activa el electroimán de este y se pone en marcha el dispositivo de alarma.

Sobre circuito impreso. Si realizas el montaje sobre placa de circuito impreso, el resultado es el de la figura mostrada a continuación:

El Darlington. Resistencia 470 ⍀ Diodo LED Transistor

BC337 Transistor

Comienza a montar los elementos del circuito tal como ves en la fotografía de la izquierda. Se montan los cables de los contactos, una resistencia de 1 k⍀, el diodo LED (se conecta para comprobar que el dispositivo funciona) con su resistencia de protección de 470 ⍀ y dos transistores como en el esquema de la izquierda. Este montaje de transistores se denomina Darlington y puede amplificar la corriente más de 10 000 veces. La posición de las patillas en un transistor depende de su encapsulado. Fíjate bien en la posición del colector y el emisor, ya que la base es la patilla central. Si inviertes la posición de las patillas, el circuito no funcionará. Alzado

Rincón de la lectura

El transistor como interruptor.

Lo que necesitas • Pila de 9 V. • Portapilas. • Un diodo LED.

Proyecto. En él se pueden aplicar de forma práctica los contenidos trabajados en la unidad. El proceso aparece detallado y con abundantes ilustraciones.

Perfil

Sin miedo, que no da calambre

Nuevas ideas. Si entre los contactos del sensor intercalamos una NTC con un potenciómetro, se convierte en un sensor de temperatura. ¿Te atreves a diseñar un sensor de luz?

Esquema

RINCÓN DE LA LECTURA

Rincón de la lectura. Fragmentos de textos relacionados con la tecnología. En esta página también aparece un repertorio de cuestiones que permiten desarrollar la comprensión lectora.

Imagina que vuelves a casa de un viaje y te encuentras con que se ha roto una tubería, el agua ha inundado el piso y el parquet está destrozado. ¡Qué desastre! Hubieras podido evitarlo con el dispositivo que vamos a realizar a continuación: un sensor de humedad.

TEXTO A

TEXTO B

TEXTO C

Circuitos muy integrados

La electrónica también es arte

¿Por dónde van los electrones? La electrónica hace posible que funcionen televisores, equipos de música, calculadoras, teléfonos móviles, ordenadores, mandos a distancia y muchos otros aparatos más. Pero, ¿qué es la electrónica? Si tanto electricidad como electrónica están basadas en el movimiento de electrones, entonces ¿en qué se diferencian? La respuesta es sencilla. Hasta ahora, habías visto que para que circule una corriente de electrones necesitábamos un material conductor, generalmente un metal. Pero los electrones son capaces de moverse en el vacío o en otros materiales llamados semiconductores. Cuando construimos aparatos que contienen semiconductores o que hacen circular electrones a través del vacío, hablamos de electrónica. También puedes diferenciar la electricidad de la electrónica por el fin para el que son utilizadas. Mientras que la electricidad se emplea fundamentalmente para usos energéticos (dar luz, calor, movimiento a máquinas), la electrónica se utiliza sobre todo para controlar aparatos y procesar información.

Oblea de silicio.

¿Sabes cuántos transistores hay en un microprocesador moderno como los que tienen los ordenadores que utilizamos en nuestra casa o en el centro de enseñanza? Decenas de millones. Esta integración de los componentes en los circuitos electrónicos ha hecho posible construir aparatos electrónicos más y más pequeños. La evolución ha sido rapidísima: el primer circuito integrado se desarrolló a mediados del siglo XX y ahora se está alcanzando ya el límite físico. ¡No caben más transistores en tan poco espacio! Por eso se piensa en nuevos ordenadores cuyo nombre nos hace pensar en novelas de ciencia ficción: son los ordenadores cuánticos. En muchos aparatos electrónicos, como los teléfonos móviles, el límite no viene impuesto ya por la tecnología..., sino por el tamaño de los dedos de la persona que usa la calculadora o el ordenador.

Avispa con chip. Aumento de microscopio.

Escultura realizada con componentes electrónicos. Japón.

¿Has tocado música alguna vez en un órgano electrónico? Entonces habrás comprobado que la electrónica se ha introducido en todos los aspectos de nuestra sociedad, incluso en el mundo del arte. El sintetizador ha sido el invento clave. Se fue introduciendo en muchas bandas de música en las últimas décadas del siglo XX. Hoy es un instrumento imprescindible para la música moderna. Este dispositivo permite generar sonidos variados a partir de circuitos electrónicos. En cualquier órgano, por ejemplo, podemos reproducir sonidos parecidos al de un piano, una trompeta, una guitarra, carcajadas, aplausos... La lista es interminable.

TEXTO D

Una resistencia en nuestra cámara ¿Crees que nunca has utilizado una resistencia LDR? Pues seguramente estás equivocado, porque prácticamente todas las cámaras fotográficas incorporan estos componentes. Las cámaras fotográficas modernas son capaces de medir la cantidad de luz que necesitan para tomar una fotografía sin que esté demasiado clara o demasiado oscura. ¿Sabes cómo lo hacen? Utilizando ACTIVIDADES

Cuando se unen el ingenio de los artistas con los avances técnicos de los modernos sintetizadores, nuestros oídos lo agradecen.

«La revolución industrial enseñó al hombre a aplicar y controlar una fuerza física mayo r que la de músculos; sus del mismo modo, la elect ha increment rónica ado su pode río intelectual» ROBERT N

1. ¿Qué queremos decir con la expresión … ahora se está alcanzando ya el límite físico, referida a la elaboración de circuitos integrados? 2. ¿Existe algún límite para el tamaño de los aparatos electrónicos, además del que viene impuesto por la imposibilidad de fabricar componentes más pequeños? ¿Cuál? Pon algún ejemplo.

3. ¿Qué ventajas aporta el sintetizador en el mundo de la música frente a otros instrumentos «tradicionales», como un violín?

4. ¿Por dónde circulan los electrones en un aparato electrónico?

5. ¿Cómo funciona el sistema de medición de luz de una cámara fotográfica? ¿Qué componentes electrónicos resultan fundamentales?

células fotoeléctricas y resistencias cuyo valor varía según la cantidad de luz recibida, como las LDR que has estudiado en esta unidad. En las cámaras modernas todo funciona de manera electrónica. Cuando pulsamos el botón, estas resistencias y otros componentes permiten calcular el tiempo de exposición para exponer correctamente la toma. La orden se transmite después a los dispositivos mecánicos que permiten que la luz incida en la película (cámaras analógicas) o en el chip CCD (cámara digital). WWW • PROCESADORES PARA ORDENADORES http://www.intel.com/espanol En esta web encontrarás información detallada sobre los chips más complejos: los microprocesadores de los ordenadores. • ELECTRÓNICA MUSICAL http://www.roland.es Información sobre sintetizadores e informática musical. Con imágenes, vídeo y demostraciones de audio mostrando la capacidad de los modernos sintetizadores.

WWW. Relación de páginas web interesantes para completar la información de la unidad.

OYCE, in

geniero

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Página 10

Secuenciación del libro del alumno den aprovechar sus conocimientos de electrónica para desarrollar robots con cierta autonomía o sistemas susceptibles de ser controlados mediante ordenador.

El texto Tecnología 4º ESO se desarrolla a partir de dos unidades iniciales que estudian la electrónica, tanto analógica (unidad 1) como digital (unidad 2). En la unidad 1 se aborda la electrónica digital. Se describen los componentes básicos presentes en sistemas electrónicos, como el condensador, los diodos o el transistor y se abordan con la ayuda de una aplicación informática capaz de simular circuitos electrónicos. En la unidad 2 se completan los contenidos de electrónica hablando del álgebra de Boole y de la utilización de puertas lógicas para resolver problemas tecnológicos.

En la unidad 6 se estudian los sistemas neumáticos e hidráulicos. En este caso, y siguiendo la pauta empleada en las unidades de electrónica, el uso de simuladores debería servir para afianzar conceptos clave relacionados con el funcionamiento de circuitos neumáticos e hidráulicos. A continuación, en la unidad 7 se aborda el estudio de las instalaciones técnicas, aquellas que forman parte de cualquier vivienda en las sociedades de países desarrollados. En un mundo como el que vivimos, la unidad debe emplearse para fomentar hábitos de ahorro energético.

A continuación, en la unidad 3, se estudian las comunicaciones. Los fundamentos teóricos son algo duros para ser tratados en este curso, pero sí que se muestran algunas de las aplicaciones que usamos, además, casi a diario: telefonía móvil, televisión digital terrestre, etc.

Finalmente, en la unidad 8, la última unidad de Tecnología en la etapa de la Educación Secundaria Obligatoria, se ofrece una visión general de la historia de la tecnología y de la influencia de esta rama del saber humano en la sociedad en que vivimos.

Las unidades 4 y 5 están dedicadas al control automático y la robótica, incluyendo el control mediante ordenador (unidad 5). En este momento los alumnos ya pue-

Contenidos del libro del alumno

Los contenidos conceptuales están tratados de forma concisa y con rigurosidad. Es fundamental la comprensión de las ideas clave, sin adornos ni detalles que hacen difícil diferenciar, por parte de los alumnos, lo esencial de lo accesorio.

Los ENSAYOS constituyen una aportación de los textos Tecnologías Santillana que recoge la práctica habitual de los profesores de Tecnologías. En ellos se experimenta con las propiedades de algunos de materiales o la construcción de elementos tecnológicos. Todo ello de forma muy sencilla y con materiales fáciles de conseguir en el taller. Están resueltos aportando ilustraciones, por lo que no es necesaria su reproducción real; se pueden entender perfectamente sin realizarlos.

PLAN DE TRABAJO

ACTIVIDAD: ¿qué aporta la electrónica?

En esta unidad…

• Conocerás los principales componentes de los circuitos electrónicos: resistencias, condensadores, diodos y transistores.

La página inicial debe ser muy útil; debe despertar la curiosidad por los contenidos que se van a tratar a continuación. Con la sección Para empezar, observa y responde partimos de las experiencias, gráficas y esquemas para alcanzar este objetivo. Los contenidos conceptuales están íntimamente ligados a los procedimentales, como no puede ser de otra forma en el proceso tecnológico. Por esta razón, a lo largo de la unidad aparecen secciones donde los procedimientos cobran especial importancia. En secciones especificas como ENSAYOS y PROCEDIMIENTOS.

Para empezar, observa y responde

Electrónica

• Descubrirás las características fundamentales de los materiales semiconductores.

• Sabrás cómo montar circuitos electrónicos simples.

ACTIVIDAD: controlando el encendido de una lámpara

Observa la variación de luz en la bombilla de las dos fotografías.

¿Cómo es esto posible? ¿Por qué crees que aún se usan poco las lámparas LED en iluminación?

Potenciómetro

a) ¿En qué caso circula más intensidad de corriente por el circuito?

c) ¿En qué caso crees que ofrece más resistencia el potenciómetro?

b) ¿Cuál es la diferencia que observas entre los dos circuitos?

d) ¿De qué otras formas podemos controlar el encendido/apagado de la bombilla?

Componentes en un circuito electrónico: resistencias

Resistencias variables

Resistencias fijas

Placa de circuito impreso. Las placas de circuito impreso sustituyen al cableado eléctrico en los circuitos electrónicos. Están hechas de un material aislante y tienen impresas unas pistas de material conductor. Por estas pistas circulará la corriente eléctrica. Además, estas placas sirven de soporte para los componentes electrónicos del circuito: resistencias, condensadores.

Como ya has visto al estudiar electricidad, la resistencia eléctrica es la dificultad que presentan los materiales al paso de la corriente eléctrica. En los circuitos electrónicos empleamos estos componentes para: • Limitar o regular la cantidad de corriente que circula por un determinado circuito. • Proteger algunos componentes por los que no debe circular una intensidad de corriente elevada.

Comprobamos con el polímetro que el voltaje en la bombilla no excede de 3 V después de colocar en serie la resistencia adecuada.

¿Qué valor debe tener esta resistencia? Sabiendo que la intensidad que circula por la lámpara es de 0,2 A, al ser un circuito en serie, la intensidad que circulará por nuestra resistencia también será de 0,2 A. Aplicando la ley de Ohm: R⫽

V 6V → R⫽ ⫽ 30 ⍀ I 0,2 A

Los potenciómetros son resistencias variables que se utilizan en los circuitos electrónicos para provocar caídas de tensión.

30 ⍀

Las resistencias llevan impresos unos códigos de colores para identificar su valor en ohmios. En este caso: • 1.er color © 1.a cifra © 5 • 2.o color © 2.a cifra © 6 • 3.er color © Multiplicador © 4 • 4.o color © Tolerancia © ⫾10 % El valor es: 560 000 ⍀ ⫾10 %.

Potenciómetro

Con el circuito cerrado, si giramos el potenciómetro variará la intensidad de la luz emitida por la bombilla.

Resistencias variables con la temperatura: NTC y PTC

NTC: Si la temperatura aumenta, la resistencia disminuye. T↑, R↓ PTC: Si la temperatura aumenta, la resistencia aumenta. T↑, R↑

Las resistencias NTC y PTC se emplean en sistemas automáticos de regulación de la temperatura.

Para identificar el valor en ohmios (⍀) de una resistencia empleamos un código de cuatro franjas de colores. Las tres primeras indican el valor en ohmios de la resistencia, y la cuarta proporciona el valor de la tolerancia; es decir, la desviación máxima, expresada en tanto por ciento, sobre el valor que indican las tres primeras franjas. Cilindro de cerámica

Casquillo con terminales

Recubrimiento aislante

Hélice de carbón (conductor)

Hay dos tipos.

PTC

Esquema de un potenciómetro.

Así, al cambiar la resistencia del potenciómetro girando la rueda central podemos variar la luminosidad de una bombilla.

Código de colores en las resistencias

Potenciómetro. 2

Símbolo de la resistencia.

ENSAYO: usar resistencias para no fundir bombillas Si a una pila de 9 V le conectamos una bombilla de 3 V, esta se funde. Para evitar que se funda, podemos poner una resistencia en serie con la bombilla para que «se quede» con los 6 V que nos sobran. De esta forma, solo le llegarán 3 V a nuestra bombilla.

Potenciómetro. Ejemplos de potenciómetros: el mando de volumen de una radio o el mando de control de velocidad de un coche teledirigido.

Potenciómetros

Vamos a estudiar las resistencias fijas y variables y, dentro de estas últimas, las resistencias cuyo valor varía con la luz o con la temperatura.

Esquema de una resistencia cerámica.

NTC

⫺t

⫹t

Símbolos de resistencias PTC y NTC.

ACTIVIDADES 1. G Indica el valor de las siguientes resistencias: a)

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Los PROCEDIMIENTOS son secciones en la que se explican de forma clara y ordenada con instrucciones concisas, los procedimientos tecnológicos. Una herramienta imprescindible en un texto de Tecnologías, sobre todo en las unidades dedicadas a las nuevas tecnologías y al manejo del ordenador.

PROCEDIMIENTO

1. CÓMO SOLDAR 1. En primer lugar, introducir los terminales de los componentes

SEGURIDAD

en los taladros.

• El soldador trabaja conectado a una tensión de 230 V. • La punta del soldador alcanza unos 240 ºC. ¡Cuidado con las quemaduras! • Deposítalo en un soporte estable siempre que no lo uses.

Terminal del componente Punta del soldador

Placa de circuito impreso

2. A continuación, precalentar el terminal unos segundos con la punta del soldador.

En ocasiones es importante ejemplificar la resolución de ejercicios numéricos, de forma que el alumno repase las destrezas matemáticas necesarias. Todo esto se trabaja en la sección EJEMPLO RESUELTO.

3. Acercar la bobina de estaño, sin que toque la punta

4. Procurar que la soldadura sea más gruesa

del soldador. Con el calor, el metal se funde rápidamente.

por la base, es decir, que tenga forma de cono. Terminal del componente

Bobina de estaño

Soldadura de estaño

Punta del soldador

La atención a la seguridad en el aula taller es un aspecto muy importante dentro del currículo de tecnología. Por ello hemos señalado con un icono aquellas situaciones o manipulaciones que requieran una especial atención por parte del alumnado.

Placa de circuito impreso

CÓMO MONTAR UN CIRCUITO ELECTRÓNICO En el taller se pueden utilizar las placas perforadas o Protoboard. Se insertan los terminales de los cables y las patillas de los componentes en los agujeros, y se sueldan por detrás.

Desoldador

Sin olvidar el carácter básicamente procedimental de esta materia, el tratamiento de las ACTIVIDADES de «lápiz y papel» tiene especial importancia en este texto, de forma que el alumno sea capaz de resolver cuestiones tecnológicas a través de cálculos o con la reflexión de los contenidos. Para ello, además de las actividades presentes en el interior de la unidad, Actividades que resultan de la aplicación directa de los contenidos estudiados, se presentan dos páginas al final de la unidad en las que hemos clasificado las actividades en función de las destrezas que queremos conseguir. Aplicación de contenidos

20. G G G Toma varias resistencias de valores diferentes

24. G Indica si se encienden las lámparas o no, y di por qué.

Valor nominal

Tolerancia

Valor medio

Dentro tolerancia Sí/No

29. G ¿Qué nombre reciben los tres terminales de un tran-

30. G ¿Qué es la ganancia de corriente?

• Aplicación de contenidos. Un repertorio de cuestiones sobre los contenidos más destacados de la unidad.

Noche

No llega luz

1 k⍀

to de un transistor. c)

Aplicaciones prácticas e)

32. G G En el transistor de un circuito tenemos una corriente de base de 30 mA. Suponiendo que está trabajando en la zona activa, calcula cuál será la intensidad en el colector.

33. G G Reflexiona: ¿qué componentes de los que hemos visto podríamos emplear para fabricar un termostato que encienda la calefacción cuando la temperatura sea inferior a 15 °C?

34. G ¿Qué resistencia tiene el potenciómetro de la figu25. G ¿A qué componentes electrónicos corresponden los

ra si la intensidad que circula por el circuito es de 0,5 A?

siguientes símbolos? a)

38. G Mide la resistencia de un diodo con un polímetro. 4,5 V

0,5 A

35. G G G Diseña un circuito que permita poner en marcha un motor cuando la temperatura es inferior a 30 °C.

⫺t

31. G G G Explica los estados posibles de funcionamien-

21. G G Para el circuito de la siguiente figura, indica cuándo circulará más intensidad a través de la LDR, de día o de noche.

37. G G G Observa el siguiente circuito y contesta:

sistor? a)

y, ayudándote del óhmetro del polímetro, completa el siguiente cuadro: Código de colores

Soldador eléctrico

Placa Protoboard. Los agujeritos están conectados eléctricamente.

Día

36. G G G Identifica los componentes del siguiente cir26. G ¿Por qué razón no debes tocar los terminales de un

cuito.

condensador?

Ahora da la vuelta al diodo y vuelve a medir. ¿Es diferente el valor medido? Razona la respuesta.

27. G G G Los intermitentes de un automóvil llevan con-

• Actividades prácticas. Ejercicios numéricos y aplicaciones prácticas de los contenidos.

densadores. Intenta explicar cómo funcionan.

22. G G Calcula la potencia que está disipando un diodo

28. G G G Explica cómo funciona este circuito y para qué sirve.

de silicio polarizado directamente por el que está circulando una intensidad de 50 mA. (Recuerda que la tensión umbral en estos diodos es de 0,7 V.)

Investigación

23. G G Queremos conectar una pila de 4,5 V a un diodo

40. G G Hace pocos años se descubrieron unos materia-

LED cuya tensión de trabajo es de 2 V. Calcula cuál debe ser el valor de la resistencia introducida en el circuito para que la intensidad no exceda de 20 mA.

les que se llaman superconductores. Haz un informe de sus características principales y explica por qué aún no tienen muchas aplicaciones en electrónica.

• Análisis de objetos. El análisis de objetos es una destreza básica en tecnología. En caso de las nuevas tecnologías, por ejemplo, se analizan elementos que aparecen en la pantalla del ordenador: botones, ventanas... 34

• Investigación. Además de conocer, el alumno debe indagar en su entorno. Esto es lo que proponen nuestras actividades de investigación.

RINCÓN DE LA LECTURA

Tecnología es una materia que está íntimamente ligada a la vida cotidiana y a la sociedad. En este sentido, hemos recogido, al final de la unidad, en la sección llamada Rincón de la lectura, una serie de documentos de estilo periodístico y curiosidades aplicadas directamente a algún aspecto cotidiano. Para Circuitos muy integrados La electrónica también es arte ¿Por dónde van los electrones? reforzar la contribución de esta materia a la competencia lingüística, se proponen unas actividades de explotación de las lecturas. En cuanto al diseño, debemos destacar el orden y la claridad. Para ello: • Las ilustraciones están rotuladas con «bocadillos» para comprender mejor cada una de sus partes. • Los dibujos son rigurosos, pero omiten el frío tecnicismo: son unos buenos esquemas. • Las diferentes secciones están claramente diferenciadas.

TEXTO A

TEXTO B

TEXTO C

La electrónica hace posible que funcionen televisores, equipos de música, calculadoras, teléfonos móviles, ordenadores, mandos a distancia y muchos otros aparatos más. Pero, ¿qué es la electrónica? Si tanto electricidad como electrónica están basadas en el movimiento de electrones, entonces ¿en qué se diferencian? La respuesta es sencilla. Hasta ahora, habías visto que para que circule una corriente de electrones necesitábamos un material conductor, generalmente un metal. Pero los electrones son capaces de moverse en el vacío o en otros materiales llamados semiconductores. Cuando construimos aparatos que contienen semiconductores o que hacen circular electrones a través del vacío, hablamos de electrónica. También puedes diferenciar la electricidad de la electrónica por el fin para el que son utilizadas. Mientras que la electricidad se emplea fundamentalmente para usos energéticos (dar luz, calor, movimiento a máquinas), la electrónica se utiliza sobre todo para controlar aparatos y procesar información.

Oblea de silicio.

Avispa con chip. Aumento de microscopio.

Escultura realizada con componentes electrónicos. Japón.

TEXTO D

Cuando se unen el ingenio de los artistas con los avances técnicos de los modernos sintetizadores, nuestros oídos lo agradecen.

«La revolució n industria enseñó al l hombre a aplicar y controlar una fuerza física may or que la de músculos; sus del mismo modo, la elect ha incremen rónica tado su pode río intelectual» ROBERT N

3. ¿Qué ventajas aporta el sintetizador en el mundo de la música frente a otros instrumentos «tradicionales», como un violín?

4. ¿Por dónde circulan los electrones en un aparato electrónico?

5. ¿Cómo funciona el sistema de medición de luz de una cámara fotográfica? ¿Qué componentes electrónicos resultan fundamentales?

OYCE, ingeni

ero

En relación con la presencia de nuevas tecnologías, en la última página de cada unidad se muestran, con un breve comentario, algunas direcciones web que, no solamente amplían contenidos, sino que refuerzan los estudiados mediante elementos interactivos cuando ello es posible.

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Contribución de la materia a la adquisición de las competencias básicas Competencia en el conocimiento y la interacción con el medio físico Esta materia contribuye a la adquisición de esta competencia mediante el conocimiento y comprensión de objetos, procesos, sistemas y entornos tecnológicos y a través del desarrollo de destrezas técnicas y habilidades para manipular objetos con precisión y seguridad. La interacción con un entorno en el que lo tecnológico constituye un elemento esencial se ve facilitada por el conocimiento y utilización del proceso de resolución técnica de problemas y su aplicación para identificar y dar respuesta a necesidades, evaluando el desarrollo del proceso y sus resultados. Por su parte, el análisis de objetos y sistemas técnicos desde distintos puntos de vista permite conocer cómo han sido diseñados y construidos, los elementos que los forman y su función en el conjunto, facilitando el uso y la conservación. Es importante, por otra parte, el desarrollo de la capacidad y disposición para lograr un entorno saludable y una mejora de la calidad de vida, mediante el conocimiento y análisis crítico de la repercusión medioambiental de la actividad tecnológica y el fomento de actitudes responsables de consumo racional. Autonomía e iniciativa personal Esta materia se centra en el modo particular para abordar los problemas tecnológicos y en mayor medida los que se fomenten para enfrentarse a ellos de manera autónoma y creativa, se incide en la valoración reflexiva de las diferentes alternativas y se prepara para el análisis previo de las consecuencias de las decisiones que se toman en el proceso. Las diferentes fases del proceso contribuyen a distintos aspectos de esta competencia: el planteamiento adecuado de los problemas, la elaboración de ideas que son analizadas desde distintos puntos de vista para elegir la solución más adecuada; la planificación y ejecución del proyecto; la evaluación del desarrollo del mismo y del objetivo alcanzado; y por último, la realización de propuestas de mejora. A través de esta vía se ofrecen muchas oportunidades para el desarrollo de cualidades personales como la iniciativa, el espíritu de superación, la perseverancia frente a las dificultades, la autonomía y la autocrítica, contribuyendo al aumento de la confianza en uno mismo y a la mejora de su autoestima. Tratamiento de la información y la competencia digital El tratamiento específico de las tecnologías de la información y la comunicación, integrado en esta materia, proporciona una oportunidad especial para desarrollar esta competencia. Se contribuirá al desarrollo de esta competencia en la medida en que los aprendizajes asociados incidan en la confianza en el uso de los ordenadores, en las destrezas básicas asociadas a un uso suficientemente autónomo de estas tecnologías y, en definitiva, contribuyan a familiarizarse suficientemente con ellos. En todo caso, están asociados a su desarrollo los contenidos que permiten localizar, procesar, elaborar, almacenar y presentar información con el uso de la tecnología. Por otra parte, debe destacarse en relación con el desarrollo de esta competencia la importancia del uso de las tecnologías de la información y la comunicación como herramienta de simulación de procesos tecnológicos y para la adquisición de destrezas con lenguajes específicos, como el icónico o el gráfico.

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Competencia social y ciudadana La contribución a la adquisición de la competencia social y ciudadana en lo que se refiere a las habilidades para las relaciones humanas y al conocimiento de la organización y funcionamiento de las sociedades vendrá determinada por el modo en que se aborden los contenidos, especialmente los asociados al proceso de resolución de problemas tecnológicos. El alumno tiene múltiples ocasiones para expresar y discutir adecuadamente ideas y razonamientos, escuchar a los demás, abordar dificultades, gestionar conflictos y tomar decisiones, practicando el diálogo, la negociación, y adoptando actitudes de respeto y tolerancia hacia sus compañeros. Al conocimiento de la organización y funcionamiento de las sociedades colabora la materia de Tecnología desde el análisis del desarrollo tecnológico de las mismas y su influencia en los cambios económicos y de organización social que han tenido lugar a lo largo de la historia de la humanidad. Competencia matemática El uso instrumental de herramientas matemáticas, en su dimensión justa y de manera fuertemente contextualizada, contribuye a configurar adecuadamente la competencia matemática, en la medida en que proporciona situaciones de aplicabilidad a diversos campos, facilita la visibilidad de esas aplicaciones y de las relaciones entre los diferentes contenidos matemáticos y puede, según como se plantee, colaborar a la mejora de la confianza en el uso de esas herramientas matemáticas. Algunas de ellas están especialmente presentes en esta materia como la medición y el cálculo de magnitudes básicas, el uso de escalas, la lectura e interpretación de gráficos, la resolución de problemas basados en la aplicación de expresiones matemáticas, referidas a principios y fenómenos físicos, que resuelven problemas prácticos del mundo material. Competencia en comunicación lingüística La contribución a la competencia en comunicación lingüística se realiza a través de la adquisición de vocabulario específico, que ha de ser utilizado en los procesos de búsqueda, análisis, selección, resumen y comunicación de información. La lectura, interpretación y redacción de informes y documentos técnicos contribuye al conocimiento y a la capacidad de utilización de diferentes tipos de textos y sus estructuras formales. Competencia aprender a aprender A la adquisición de la competencia de aprender a aprender se contribuye por el desarrollo de estrategias de resolución de problemas tecnológicos, en particular mediante la obtención, análisis y selección de información útil para abordar un proyecto. Por otra parte, el estudio metódico de objetos, sistemas o entornos proporciona habilidades y estrategias cognitivas y promueve actitudes y valores necesarios para el aprendizaje. Competencia artística y cultural La materia de Tecnología también contribuye a la consecución de la competencia artística y cultural; los proyectos tecnológicos deben tener en cuenta el aspecto estético. Las obras de arte, principalmente en el caso de la arquitectura y de la escultura, se basan en el distinto tratamiento de los materiales, y en su construcción es necesario el conocimiento del bloque de estructuras. Así, el conocimiento por parte del alumnado de estas características técnicas hace que valore mucho más la obra de arte. Por otra parte, los bloques relacionados con la expresión gráfica (dibujo y tratamiento gráfico con la ayuda del ordenador) contribuirán también a desarrollar esta competencia.

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Índice de la Guía del profesor UNIDAD

1 Electrónica Página 23

2 Electrónica digital

PROGRAMACIÓN DE AULA • • • • • • •

Mapa de contenidos Objetivos Contenidos Educación en valores Competencias que se trabajan Criterios de evaluación Solucionario

FICHAS DE REFUERZO • Los relés • Los relés. Circuitos de control y de potencia • Asociación de condensadores • Carga y descarga de un condensador • Circuitos temporizadores • Los transistores bipolares. Constitución y simbología • Los transistores bipolares NPN • Los transistores bipolares NPN. Parámetros en montaje EC • Los transistores bipolares NPN. Funcionamiento en montajes EC

30 32 33 34 36 38 39 40 41

• • • • • • •

Mapa de contenidos Objetivos Contenidos Educación en valores Competencias que se trabajan Criterios de evaluación Solucionario

• Boole, formas canónicas y puertas lógicas

• • • • • • •

Mapa de contenidos Objetivos Contenidos Educación en valores Competencias que se trabajan Criterios de evaluación Solucionario

• Ondas transversales y longitudinales • La longitud de onda y la frecuencia de las ondas • Velocidad de transferencia de datos

129

• • • • • • •

Mapa de contenidos Objetivos Contenidos Educación en valores Competencias que se trabajan Criterios de evaluación Solucionario

• Simbología • Circuitos de robots

152 153

Página 83

3 Tecnología de la comunicación

126 128

Página 117

4 Control y robótica Página 147

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Página 15

FICHAS DE AMPLICACIÓN • Los condensadores. Constitución • Los relés. Efecto memoria • Los relés. Oposición a la conexión y a la desconexión • El diodo Zener • Transistores bipolares NPN I. • Transistores bipolares NPN II. • Transistores bipolares NPN III • Transistores bipolares NPN IV. • Cuestiones sobre transistores • Soluciones a las cuestiones • En la Red • Control de herramientas

46 50 53 54 56 57 58 60 63 64

• Actividades sobre lógica digital • Puertas lógicas • En la Red

94 97 99

• Voz sobre IP • En la Red

• • • •

Domótica Robots humanoides Robot nocturno En la Red

CONTENIDOS PARA SABER MÁS...

EVALUACIÓN 42 44

130 131

154 155 156 157

• Evaluación • Autoevaluación • Soluciones

65 66 67

100 101 102

132 133 134

158 159 160

• Bases de la electrónica • ¿Cómo funcionan los diodos? • ¿Cómo funcionan los transistores? • Sensores de contacto: Los bumpers • Proyectos con relés I. Control de un paso a nivel • Proyectos con relés II. Microbot fugitivo • Del electrón al transistor

• La segunda forma canónica • Minimización de funciones lógicas • Implementación de funciones lógicas con puertas NAND • Implementación de funciones lógicas con puertas NOR • Sistemas numéricos • Álgebra binaria • Software didáctico para simular circuitos digitales

69 70 72 74 76 78 81

104 105 108 110 112 114 115

• Distintos medios: distintos contenidos • ¿Cómo apareció la escritura? • Comunicación a distancia en tiempo real • ¿Cómo funciona el teléfono? • Ondas periódicas • Ondas armónicas • ¿Cómo son las comunicaciones inalámbricas? • Espectro de una señal. Ancho de banda

144

• ¿Dónde hay automatismos? • ¿Para qué se usan los robots?

162 164

135 136 138 139 140 142 143

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Índice de la Guía del profesor UNIDAD

5 Control por ordenador

PROGRAMACIÓN DE AULA

FICHAS DE REFUERZO

• • • • • • •

Mapa de contenidos Objetivos Contenidos Educación en valores Competencias que se trabajan Criterios de evaluación Solucionario

• Interpretación de una secuencia de control 174 • Varias acciones de control 175 • Montaje y control de un semáforo 176 • Montaje y control de un motor y timbre 177

• • • • • • •

Mapa de contenidos Objetivos Contenidos Educación en valores Competencias que se trabajan Criterios de evaluación Solucionario

• Problemas de neumática e hidráulica

211

• • • • • • •

Mapa de contenidos Objetivos Contenidos Educación en valores Competencias que se trabajan Criterios de evaluación Solucionario

• • • •

241 242 243 244

• • • • • • •

Mapa de contenidos Objetivos Contenidos Educación en valores Competencias que se trabajan Criterios de evaluación Solucionario

• Leonardo da Vinci • Inventos

Página 167

6 Neumática e hidráulica Página 205

7 Instalaciones Página 235

8 Historia de la Tecnología

Las instalaciones en tu hogar Las instalaciones en tu ciudad Gastos en instalaciones Actividades sobre instalaciones

Página 261

■ TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN . . . . . . . . . . Página 279 • Bloque A. Internet. Google Earth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Página 280

266 268

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FICHAS DE AMPLIACIÓN • Casa inteligente-domótica • Robots • En la Red

• Cálculos con cilindros neumáticos • En la Red

• Instalación de televisión en una vivienda • Conexión de un cable a una clavija con toma de tierra • Más actividades sobre instalaciones • En la Red

• Aportaciones de Leonardo da Vinci • En la Red

EVALUACIÓN 178 179 180

215 217

245

• Evaluación • Autoevaluación • Soluciones

CONTENIDOS PARA SABER MÁS... 181 182 183

218 219 220

249 250 251

246 247 248

269 270

• Evaluación • Autoevaluación • Soluciones

271 272 273

• ¿Para qué sirven los organigramas? • ¿Cómo se elaboran programas sencillos en BASIC? • Lenguajes de programación: ROBOLAB • Lenguajes de programación: ROBOLAB: modo PILOT • Lenguajes de programación: ROBOLAB: modo INVENTOR • Microcontroladores • Ejemplos de microcontroladores • La programación de los microcontroladores • Microcontroladores. Diagramas de flujo • Cuestiones sobre microcontroladores • Simbología oleohidráulica y neumática • GRAFCET • Válvulas neumáticas especiales • Introducción a la electroneumática: electroválvulas • Interferencia de señales neumáticas • Principios físicos: ecuación de Bernoulli y efecto Venturi • Formulario de neumática • Formulario de hidrodinámica • ¿Cómo funcionan las instalaciones de una casa? • Nuevas tecnologías, nuevas instalaciones • La factura eléctrica • La instalación del agua • Instalaciones eléctricas • Grados de electrificación de una vivienda. Calefacción

184 186 188 190 193 196 197 198 199 202 222 224 225

226 228 230 232 233 252 254 256 257 258 259

• ¿Cómo ha afectado la tecnología al medio ambiente? 274 • ¿Cómo puede ayudar la tecnología a solucionar problemas medioambientales? 276

• Bloque B. Correo electrónico con Outlook Express . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Página 285 • Bloque C. Correo electrónico con Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Página 301 • Guía de uso general de Kalipedia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Página 315

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Los CD La Guía del profesor se acompaña de un conjunto de CD.

Programaciones de aula Documentos administrativos

TECNOLOGÍA 4.o ESO

Guía digital TECNOLOGÍA 4.o ESO

1. PROGRAMACIÓN DE AULA Y DOCUMENTOS ADMINISTRATIVOS Se proporciona un CD con la programación de aula de la materia. La sección de documentos administrativos contiene: • Documentos oficiales publicados en el BOE, así como los vínculos (páginas web) a cada una de las Consejerías de las distintas Comunidades Autónomas. • Una colección de 60 plantillas para la gestión administrativa del centro, departamentos y tutorías (por ejemplo, Comunicación de falta de asistencia a clase, Carta de cita a los padres, etc.).

2. GUÍA DIGITAL Se proporciona la Guía en formato pdf, a fin de que se pueda imprimir con facilidad, lo que permite evitar la tarea engorrosa de hacer fotocopias.

3. RECURSOS MULTIMEDIA Recursos de informática para trabajar en el aula. Numerosas actividades para trabajar los temas de informática como: Recursos multimedia TECNOLOGÍA 4.o ESO

• Vídeos descriptivos y con locución. • Películas flash con instrucciones para trabajar con todos los programas: simuladores de circuitos electrónicos, neumáticos e hidráulicos. • Resolución de las actividades y proyectos del libro del alumno. ¡Todas las actividades, prácticas y vídeos se pueden trabajar desde el sistema operativo Linux y desde Windows! Además, en este CD se incluye el sistema operativo Linux en formato Live-CD. Esto permitirá utilizar el sistema Linux sin necesidad de realizar ninguna instalación.

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CD-ROM multimedia El CD-ROM que proporcionamos puede utilizarse de diferentes maneras, en función del sistema operativo instalado en el ordenador. En el siguiente cuadro resumimos las diferentes posibilidades: 1. ORDENADOR ENCENDIDO

Con el sistema operativo Windows: • Si está activado el autoarranque, automáticamente se abrirá el navegador con una página web de inicio que da acceso a todos los contenidos del CD-ROM. • Si el autoarranque no está activado, será necesario ejecutar el archivo index.htm desde el Explorador de archivos. Mi PC → explorar → Index.htm (doble clic). Para trabajar con el paquete Microsoft Office instalado en el equipo, elegimos los documentos de Excel para realizar las prácticas. Con el sistema operativo Linux instalado en el equipo: Habitualmente, los equipos con Linux ya instalado también incorporan el paquete OpenOffice.org, por lo que no será necesaria ninguna instalación adicional para comenzar a trabajar. Si el autoarranque no está operativo, será necesario ejecutar de nuevo el archivo index.htm, y se abrirá el navegador mostrando los contenidos del CD-ROM. Para trabajar con el paquete OpenOffice.org, utilizaremos los documentos con extensión sxc, incluidos en el CD-ROM. Si no es así, debemos instalar el paquete OpenOffice.org desde el CD-ROM.

2. ORDENADOR APAGADO

El ordenador arrancará automáticamente desde el CD con una versión de Linux. Para ello, en algunas ocasiones puede ser necesario modificar la secuencia de arranque del ordenador, entrando en la BIOS del sistema.

Los archivos proporcionados en el CD-ROM también pueden emplearse si tenemos instalado en el equipo el paquete Star Office.

CONTENIDO DEL CD-ROM El CD-ROM contiene los siguientes elementos: • Archivos multimedia de apoyo para la resolución de las actividades. – Vídeos descriptivos y con locución sobre hardware y mantenimiento. – Películas flash con instrucciones sobre simuladores de circuitos electrónicos, neumáticos e hidráulicos. • Aplicaciones disponibles: – OpenOffice.org. – Diccionarios de español. • Visores y plugins de Macromedia Flash.

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INICIO CON SISTEMA OPERATIVO WINDOWS El CD-ROM de Tecnología 4.º ESO está configurado para reproducirse automáticamente una vez que se ha introducido en su unidad lectora. En el caso de que su equipo no permita este tipo de arranque deberá seguir los siguientes pasos: 1. Abrir «Mi PC». 2. Hacer doble clic sobre el icono de la unidad lectora. Esperar a que se cargue la página de inicio y, unos segundos después, se cargará el índice de las actividades incluidas en el CD-ROM.

INICIO CON SISTEMA OPERATIVO LINUX El acceso a los materiales incluidos en el CD se debe realizar siguiendo los siguientes pasos: 1. Ejecutar Konqueror. 2. Acceder a /mnt/cdrom. 3. Hacer doble clic sobre /mnt/cdrom/index.htm.

UTILIZACIÓN Si no se visualizan los archivos multimedia, debe instalar en el ordenador los plugins adecuados. Estos se pueden instalar automáticamente desde el CD-ROM. Para acceder a cualquier actividad deberemos entrar en la página del Índice y hacer clic en el título de la actividad.

Una vez dentro de cada actividad se nos ofrece un menú de navegación para desplazarnos de un lugar a otro. Salir de la actividad

Índice

Actividad

Actividad siguiente

Ir a la actividad

Los archivos para realizar las actividades y las aplicaciones se encuentran agrupados en la parte final del Índice. Para acceder a estos ficheros solo tenemos que hacer clic en su nombre. Para cualquier duda o cuestión relacionada con el funcionamiento y las aplicaciones del CD:

cdtecnologia@santillana.es

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El uso de simuladores es un contenido esencial cuando se abordan contenidos relacionados con la electrónica, la neumática o la hidráulica. En el CD hemos incluido algunos archivos que nos permitirán trabajar con este tipo de circuitos. Para ello hemos elegido las aplicaciones siguientes: • Simulación de circuitos electrónicos: Crocodile Technology 3D (http://www.crocodileclips.com/crocodile/technology). Aunque está en inglés y es comercial, existe una versión Demo que nos permitirá trabajar durante 30 días antes de comprarlo. • Simulación de circuitos neumáticos: FluidSIM (http://www.fluidsim.de/index_e.htm). • Simulación de circuitos hidráulicos: FluidSIM Hidráulica (http://www.fluidsim.de/index_e.htm).

FORMATO LIVE-CD Este formato se caracteriza por incluir un sistema operativo que permite emplear los recursos de hardware de un ordenador sin necesidad de efectuar ninguna instalación. Si deseamos ejecutar el CD-ROM en formato LIVE-CD, deberemos tener configurada la BIOS para que el sistema comience la búsqueda de los archivos de arranque del sistema operativo en la unidad de CD-ROM. Para ello se pueden seguir los siguientes pasos: 1. Reiniciamos el ordenador. 2. Durante el proceso de arranque, antes de que se cargue el sistema operativo, elegimos la opción mostrada en la pantalla para acceder a la secuencia de arranque del sistema (habitualmente aparece el mensaje Press Del to enter SETUP, por lo que debemos pulsar la tecla Suprimir). Ante cualquier duda, consultaremos siempre el manual del equipo. 3. Elegimos el CD-ROM como primera unidad de arranque para que el ordenador empiece a funcionar desde el CD-ROM antes de cargar el sistema operativo instalado en el disco duro. 4. Salimos de la BIOS guardando los cambios. La próxima vez que el ordenador empiece a funcionar, si existe un CD-ROM con un sistema operativo, se ejecutará. Si no, se cargará el sistema operativo desde el disco duro, como es habitual. Una vez realizadas estas acciones, para arrancar con la versión de Linux que proporcionamos en el CD-ROM, procedemos del siguiente modo: 1. Introducimos el CD-ROM en la unidad lectora. 2. Apagamos el equipo. 3. Encendemos el equipo. 4. Esperamos a que el sistema operativo configurado en el CD-ROM arranque su ordenador. IMPORTANTE: Cuando un ordenador arranca desde un CD-ROM con este formato, no está permitida la escritura en ninguna unidad de disco, de manera que no se podrán guardar los trabajos realizados para volver a utilizarlos en el futuro a menos que arranquemos el equipo con una memoria portátil (tipo pendrive) conectada a un puerto USB. Una vez que el ordenador ha arrancado, accedemos a un escritorio KDE e inmediatamente se ejecuta el navegador para mostrarnos el Índice con los materiales incluidos en el CD-ROM. Tras elegir la opción de acabar la sesión, la unidad de CD del ordenador se abrirá para extraer el CD si queremos arrancar el ordenador más adelante con el sistema operativo que esté instalado en el disco duro.

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Electrónica

MAPA DE CONTENIDOS

ELECTRÓNICA

Componentes de circuitos electrónicos

• Resistencias fijas • Resistencias variables: – Potenciómetros

Condensadores

aplicaciones informáticas

se simulan con

Semiconductores:

Transistores

permiten

• Diodos • Diodos LED

– LDR – NTC y PTC

forman parte de

diseñar circuitos

aprender electrónica

aparatos electrónicos

OBJETIVOS • Repasar los conocimientos básicos sobre el funcionamiento de los circuitos eléctricos. • Recordar la función y magnitud de resistencias fijas y variables. • Identificar los componentes necesarios para montar un circuito electrónico que cumpla una determinada función. • Conocer el papel que desempeñan los diferentes componentes de un circuito electrónico: resistencias, condensadores, transistores, diodos… • Montar circuitos utilizando relés.

• Conocer los estados de funcionamiento de un transistor y ser capaz de analizar circuitos electrónicos dotados de transistores, a fin de calcular las magnitudes eléctricas fundamentales. • Conocer en qué consiste el fenómeno de la amplificación de señales eléctricas en montajes basados en transistores. • Saber cómo montar circuitos electrónicos sencillos. • Aprender a utilizar un software de simulación de circuitos eléctricos y electrónicos.

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PROGRAMACIÓN DE AULA

CONTENIDOS CONCEPTOS

• Componentes de los circuitos electrónicos: resistencias, condensadores, diodos y transistores. • Asociación de resistencias. Tipos de resistencias. Resistencias variables. • Funcionamiento de un condensador. Tipos de condensadores. Carga y descarga de un condensador. • Funcionamiento del transistor. Uso del transistor como interruptor. Uso del transistor como amplificador. • Semiconductores y diodos. Diodos LED. • Construcción de circuitos impresos. • Simuladores de circuitos.

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

• Analizar el papel desempeñado por diferentes tipos de resistencias en circuitos eléctricos y electrónicos. • Utilizar el polímetro. • Soldar componentes electrónicos en una placa. • Construir circuitos impresos empleando el soldador y una placa. • Montar circuitos electrónicos sencillos. • Diseñar circuitos eléctricos y electrónicos con el software apropiado.

ACTITUDES

• Respeto de las normas de seguridad a la hora de utilizar el soldador. • Interés por aprovechar las ventajas de los simuladores de circuitos. • Cuidado por los componentes electrónicos. Precaución para no estropear los componentes de un circuito al conectarlos en unas condiciones que un determinado componente no puede soportar (elevado voltaje, por ejemplo). • Reconocimiento de la importancia de los sistemas electrónicos en nuestra sociedad. • Interés por descubrir las aplicaciones prácticas de la electrónica. • Curiosidad por elaborar circuitos electrónicos, a fin de aplicarlos a una finalidad concreta. • Reconocimiento de la evolución que ha tenido la electrónica desde sus inicios y de la continua expansión que sufre para la creación de nuevos y mejores dispositivos.

EDUCACIÓN EN VALORES 1. Educación para la salud. La electrónica evoluciona con una sola finalidad: servir a las personas en la creación de dispositivos y sistemas que mejoren su vida. La evolución constante de los equipos y los perfeccionamientos en los mismos han servido para crear elementos que ayudan al ser humano cuando ha perdido alguna función corporal. Así, se utilizan prótesis para personas sordas que, con el empleo de amplificadores adaptados al oído, les permiten recuperar en todo o en parte la función auditiva. La investigación en el campo de la electromedicina avanza rápidamente para crear un dispositivo que conecte el ojo humano con conexiones cerebrales cuando se ha perdido la vista. También, en el caso de los discapacitados físicos por paraplejia o tetraplejia, existen medios como sillas integradas con múltiples funciones para recuperar movilidad y formar así parte activa de la sociedad.

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1 COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN Competencia para aprender a aprender El software de simulación requiere un proceso de autoaprendizaje. El tutorial de Crocodile 3D es excelente, aunque el programa está en inglés. Autonomía e iniciativa personal La introducción de software de simulación proporciona a los alumnos autonomía durante el aprendizaje.

La aplicación indicará si hemos conectado mal algún componente y podremos comprobar el funcionamiento del circuito sin necesidad de montarlo. Competencia cultural y artística En la sección Rincón de la lectura, en el epígrafe La electrónica también es arte se muestran algunas contribuciones de la electrónica al mundo del arte.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Explicar el funcionamiento de un circuito electrónico, distinguiendo sus componentes. 2. Explicar con claridad el fenómeno de carga y descarga de un condensador. 3. Diseñar circuitos sencillos de control mediante relés.

4. Conocer el transistor, su funcionamiento y analizar la evolución de circuitos con transistores. 5. Montar circuitos con motores, condensadores y relés. 6. Montar circuitos con transistores y diodos.

ÍNDICE DE FICHAS 1. Los relés

Refuerzo

17. Transistores bipolares NPN IV

Ampliación

2. Los relés. Circuitos de control y de potencia

Refuerzo

18. Cuestiones sobre transistores

Ampliación

19. Soluciones a las cuestiones

Ampliación

3. Asociación de condensadores

Refuerzo

20. En la Red

Ampliación

4. Carga y descarga de un condensador

Refuerzo

21. Control de herramientas

Ampliación

5. Circuitos temporizadores

Refuerzo

22. Evaluación

Evaluación

6. Los transistores bipolares. Constitución y simbología

Refuerzo

23. Autoevaluación

Evaluación

24. Soluciones

Evaluación

7. Los transistores bipolares NPN

Refuerzo

25. Bases de la electrónica

8. Los transistores bipolares NPN. Parámetros en montaje EC

Refuerzo

Contenidos para saber más…

9. Los transistores bipolares NPN. Funcionamiento en montajes EC

Refuerzo

26. ¿Cómo funcionan los diodos?

Contenidos para saber más…

27. ¿Cómo funcionan los transistores?

Contenidos para saber más…

28. Sensores de contacto: los bumpers

Contenidos para saber más…

29. Proyectos con relés. Control de un paso a nivel

Contenidos para saber más…

30. Proyectos con relés. Microbot fugitivo

Contenidos para saber más…

31. Del electrón al transistor

Contenidos para saber más…

10. Los condensadores. Constitución Ampliación 11. Los relés. Efecto memoria

Ampliación

12. Los relés. Oposición a la conexión y a la desconexión

Ampliación

13. El diodo Zener

Ampliación

14. Transistores bipolares NPN I

Ampliación

15. Transistores bipolares NPN II

Ampliación

16. Transistores bipolares NPN III

Ampliación

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SOLUCIONARIO

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a) 1.ª raya → 1; 2.ª raya → 0; 3.ª raya → × 100; 4.ª raya → ± 2 % Por tanto, el valor es de 1000 Ω ± 20 Ω. b) 1.ª raya → 7; 2.ª raya → 5; 3.ª raya → × 1; 4.ª raya → ± 1 % Por tanto, el valor es de 75 Ω ± 0,75 Ω. c) 1.ª raya → 3; 2.ª raya → 6; 3.ª raya → × 1000; 4.ª raya → ± 5 % Por tanto, el valor es de 36 000 Ω ± 1800 Ω

Como en cada bombilla caen 2 V y la pila es de 12 V, la resistencia colocada debe provocar una caída de 8 V. ΔV 8 = I ⋅ R = ΔV → R = = 20 Ω I 0, 4

Para subir a la primera planta, activaremos el pulsador NA. Dicha pulsación quedará «memorizada», el motor girará (subiendo el ascensor) hasta llegar a la primera planta, donde un final de carrera (pulsador NC) hará que el motor pare.

PÁG. 18

Los potenciómetros siempre provocan cambios en la intensidad de la rama del circuito en la que se encuentran.

Cuando varios componentes están conectados en serie, caerá más tensión en aquel componente que presente más resistencia al paso de la corriente.

Si queremos bajar a la planta baja, pulsaremos el pulsador NC del circuito de control y, el relé de 2 circuitos de conmutación invertirá el sentido de giro del motor, haciendo que el ascensor descienda hasta que se active el otro pulsador NC (fin de carrera) del circuito de potencia.

La suma de los voltajes de los componentes será igual al voltaje de la pila.

PÁG. 23

8 5

El patillaje es el siguiente:

En este caso:

VT = VPotenc. + VBombilla = I ⋅ RPotenc. + I ⋅ RBombilla →

TIP121

→ 10 = I ⋅ (RPotenc. + RBombilla) = 0,060 ⋅ (RPotenc. + + 60) → RPotenc. =

10 − 60 = 106,6 Ω 0, 060 C

PÁG. 19

B E C

Ahora:

VT = VLED + VR → VR = VT − VLED

BC109

PÁG. 24

I⋅R=9−2=7→R=

7 7 = = 350 Ω I 0, 020

La resistencia comercial más próxima a este valor es 330 Ω.

Significa que el transistor puede estar en corte o en saturación, pero no en activa.

La regulación mediante transistor es más precisa. PÁG. 25

PÁG. 20

Por tanto:

Normalmente el control que el usuario hace de los ascensores es a través de pulsadores; así que debemos hacer uso del efecto memoria del relé.

La bombilla se encenderá durante un intervalo de tiempo. Justo el que tarda en descargarse el condensador.

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Si enfrentamos a cierta distancia un láser con un sensor LDR podríamos diseñar un detector de presencia. Cuando un objeto se interponga entre el láser y el LDR, nuestro circuito detectará oscuridad y, por tanto, presencia. Si lo que se interpone es humo, conseguiríamos un detector de incendios.

En este caso, se trata de diseñar un circuito detector de «sequedad». Es decir, cuando detecta sequedad, se activa una bomba de llenado y, cuando detecta humedad, se para. La particularidad de este circuito es que ahora el sensor de humedad se coloca entre la resistencia de base y el polo negativo de la pila.

Un circuito detector de luz podría activar una alarma sonora (por ejemplo, un zumbador) y servir de despertador. 13

Las resistencias LDR tienen muchas aplicaciones: • Encendido automático de farolas en función de la luz solar. • Detector de presencia en las puertas de los ascensores o en los garajes. • Encendido de un reproductor DVD al descolgar unos cascos, etc.

Necesitarás dos microrruptores fin de carrera configurados como pulsadores normalmente cerrados y colocados en las partes inferior y superior de la persiana. El esquema eléctrico podría ser el siguiente:

Otra opción sería dejar la sonda entre la resistencia de base y el polo positivo y conectar el motor al otro contacto del conmutador del relé:

PÁG. 27

Un detector de temperatura puede integrarse en el funcionamiento de un frigorífico, en el equipo de aire acondicionado de una vivienda, en automóviles, en sistemas de detección de incendios, etc. Dejará de sonar el timbre cuando la resistencia de los sensores aumente lo suficiente como para que la intensidad de base que llega al transistor sea demasiado baja como para ponerlo en activa o en saturación.

PÁG. 31

Respuesta práctica. a) Al cerrar el interruptor, circula la corriente y el amperímetro marcará el valor de la intensidad. b) Al variar la resistencia del potenciómetro, la velocidad de rotación del motor varía.

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SOLUCIONARIO

La modificación es sencilla, simplemente hay que acoplar el circuito inversor del sentido de giro del motor:

Porque puede encontrarse cargado y, entonces, se descargaría a través de tu cuerpo.

Una posibilidad sería utilizar este circuito que permite el encendido intermitente de una bombilla tras cerrar un interruptor una única vez.

PÁG. 34

Circuito de carga del condensador:

Cuando es de día, la LDR disminuye su resistencia y, por tanto, circula más intensidad. Es decir, de día circula más intensidad.

La tensión umbral en un diodo de silicio es la tensión mínima necesaria para que el diodo actúe como conductor en lugar de como interruptor abierto.

Actividad práctica. Recordar a los alumnos cómo deben realizar la medida antes de realizar la actividad.

La potencia disipada será:

P = V ⋅ I = 0,7 ⋅ 0,050 = 0,035 W Circuito de descarga del condensador: Aplicamos las reglas de la asociación en serie de resistencias y la ley de Ohm:

VT = VLED + VR ; VR = VT − VLED

En el mercado podemos encontrar resistores de 100 W que también nos servirán.

De izquierda a derecha y de arriba abajo: LDR, resistencia variable con la temperatura, condensador electrolítico, transistor bipolar PNP, diodo LED y transistor bipolar NPN.

No, porque un diodo conectado en serie con la bombilla se opone al paso de la corriente. a) Sí, porque no ocurre lo anterior. b) Sí. c) Sí. d) Sí. e) Solo se encienda la bombilla de la derecha. f) Se encienden las dos bombillas. g) Sí.

2,5 2,5 = = 125 Ω I 0, 020

I ⋅ R = 4,5 − 2,5 → R =

Es un circuito transformador de corriente alterna a corriente continua que utiliza un puente de diodos para rectificar la corriente y un condensador para disminuir el rizado. PÁG. 35

Los terminales se llaman base, colector y emisor.

Es lo que amplifica la corriente de base cuando el transistor trabaja en activa.

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El transistor bipolar tiene tres modos de funcionamiento:

De izquierda a derecha y de arriba abajo: una pila de petaca de 4,5 V, un relé de armadura, un resistor (resistencia fija), un condensador cerámico (circular), un potenciómetro, tres LED, un condensador de tántalo y, abajo a la derecha, un condensador electrolítico.

Una NTC, un potenciómetro, un resistor (resistencia fija), una bombilla, un transistor bipolar NPN y una pila.

a) En corte. Cuando el transistor no permite que pase nada de corriente entre colector y emisor. Se comporta como un interruptor abierto. b) En activa. Cuando la corriente que deja pasar el transistor entre colector y emisor es proporcional a la que entre por su base. c) En saturación. Cuando el transistor deja pasar toda la intensidad posible entre colector y emisor. Se comporta como un interruptor cerrado. 32

a) No lucirá, porque entonces llegará poca intensidad a la base del transistor. b) Al aumentar la temperatura, disminuye la resistencia de la NTC y llegará un momento en que la intensidad de base del transistor sea suficiente como para hacer que circule corriente por el colector, encendiéndose entonces la bombilla.

Aquí debemos suponer que la ganancia es de 100, ya que no es un dato que ofrezca el enunciado:

IC = β ⋅ IB = 100 ⋅ 0,03 = 0,3 A 33

Deberíamos utilizar una resistencia variable con la temperatura. Si elegimos una NTC, un posible diseño sería el siguiente:

c) Si la resistencia del potenciómetro es muy alta, no será necesario que suba mucho la temperatura para que se encienda la bombilla. d) Si la resistencia del potenciómetro es baja, la bombilla no se encenderá hasta que suba mucho la temperatura, ya que ahora parte de la corriente que pasa por la NTC se desvía por el potenciómetro en lugar de pasar por la resistencia de base del transistor. e) La resistencia de 1000 Ω es la resistencia de base del transistor. Su misión es disminuir la corriente que llegue a la base, ya que corrientes de base demasiado altas podrían dañarlo.

Aplicando la ley de Ohm al potenciómetro: V 4,5 = R= =9Ω I 0,5

El diodo debe presentar una resistencia muy baja en un sentido y muy alta en el otro.

Para regular la temperatura de activación/desactivación hay que actuar sobre el potenciómetro conectado a la base del transistor y al polo (−) de la pila:

Actividad práctica. En Internet también se pueden buscar las hojas de características si sabemos el modelo de transistor manejado.

Su aplicación masiva se retrasa debido a que los materiales que presentan un comportamiento superconductor lo hacen a temperaturas muy bajas. Se investiga en conseguir superconductores a temperatura ambiente.

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FICHA 1

LOS RELÉS (I)

Los relés son unos dispositivos electromecánicos que están compuestos por un electroimán y un conmutador de uno o varios circuitos de conmutación.

PROCEDIMIENTO El electroimán consta de un arrollamiento de cable, convenientemente aislado (normalmente mediante un esmalte), entorno a una barrita de material ferromagnético (en su núcleo) cuya misión es aumentar su fuerza de atracción. Su símbolo es el del dibujo de la derecha. Los electroimanes son actuadores polarizados. Esto significa que según qué extremo de la bobina esté conectado al polo positivo de la pila, el campo magnético generado en ella tendrá un sentido u otro. Sin embargo, en cualquier caso, los contactos del conmutador serán atraídos igualmente y, por tanto, el relé es un actuador no polarizado. Inducido (hierro dulce) El funcionamiento del relé es el siguiente: cuando llega corriente al electroimán, su bobina se convierte en un imán que atrae Núcleo a una palanca, provocando así la conmutación. Si deja de llegar corriente al electroimán, la bobina se desimanta y la palanca, Bobina enganchada a un muelle, recupera su posición, devolviendo el conmutador a su estado inicial. Este es el funcionamiento de los llamados relés de armadura, pero existen relés que se presentan encapsulados cuyo Conexiones Esquema mecánico funcionamiento es más silencioso y cuya disposición de un relé de armadura. de la bobina de los contactos es diferente.

Símbolo de la bobina de un relé. Pivote

Contactos

Aislante

Metal flexible

Los relés de armadura más comunes son los siguientes:

Relé de un circuito de conmutación.

Relé de dos circuitos de conmutación.

La línea discontinua en el símbolo se llama línea de influencia magnética. Otros símbolos que puedes encontrar en los software de simulación son los siguientes:

Símbolo del relé de 1 circuito de conmutación con la bobina sin activar y activada, en Crocodile Technology 3D.

Símbolo del relé de 1 circuito de conmutación con la bobina sin activar y activada, en Electronics Workbench 5.1.

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FICHA 1

LOS RELÉS (II)

CUESTIONES 1

Un relé es... a) ... una bobina imantada que se utiliza en la construcción de timbres eléctricos. b) ... un imán que sirve como brújula. c) ... un electroimán que puede activar uno o varios conmutadores. d) ... un dispositivo que consta de varios pulsadores activados por un electroimán.

¿Qué tipo de dispositivo es el de la figura? a) Un relé inversor del sentido de giro. b) Un relé de 1 circuito de conmutación. c) Un relé de 2 circuitos de conmutación. d) Un relé de 6 polos.

Si deseamos conectar un relé como el de la figura de la pregunta 2 según el esquema indicado, ¿cuál de las siguientes opciones de etiquetado de sus patillas sería correcta?

2 1

3 2

1 2

1 A

Indica qué tipo de dispositivo es el de la figura siguiente. a) Un relé de 4 contactos. b) Un relé de 1 circuito de conmutación. c) Un relé de 2 circuitos de conmutación. d) Un relé de 3 polos comunes.

Un ejercicio interesante es identificar las patillas del relé, es decir, buscar la correspondencia entre cada patilla del relé y cada contacto de su símbolo. El resultado dependerá del modelo y marca del relé. Después puedes montarlo sobre una tablilla y dejarlo preparado para conectarlo, mediante clemas, en un entrenador eléctrico.

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FICHA 2

LOS RELÉS. CIRCUITOS DE CONTROL Y DE POTENCIA

Conlleva cierto riesgo accionar directamente elementos de maniobra de circuitos que consuman mucha potencia. En la práctica se diseñan circuitos de bajo consumo para controlar circuitos de potencia mayor.

PROCEDIMIENTO Estos circuitos de control manejan voltajes e intensidades bajos y, por ello, pueden ser accionados directamente por operarios; además, permiten la incorporación de microprocesadores, PLC, ordenadores y otros elementos de procesado. La señal de control llega a la bobina de un relé y, al provocar el cambio de estado en sus conmutadores, se genera una señal en el circuito de potencia. El relé permite conectar magnéticamente dos circuitos de consumos muy diferentes, ya que su bobina y sus conmutadores están separados eléctricamente.

Circuito de potencia

Accionamiento inadecuado de un elemento que consume elevada potencia.

Circuito de control

Accionamiento adecuado de un elemento que consume elevada potencia a través de un circuito de baja potencia conectados mediante un relé.

CUESTIONES 1

¿Cuál de los siguientes fenómenos suele ser una ventaja de la utilización de relés en circuitos eléctricos? a) Los relés consumen bastante energía. b) La conmutación de los relés tarda del orden de 10−1 s, aproximadamente. c) Los relés mantienen separados eléctricamente dos circuitos que pueden consumir potencias muy diferentes. d) Los núcleos de las bobinas de los relés presentan cierta remanencia magnética.

El circuito de control de una máquina o dispositivo, normalmente, se conecta... a) ... al electroimán del relé. b) ... al conmutador simple o doble del relé. c) ... al núcleo de la bobina del relé. d) ... al polo o polos comunes de los conmutadores del relé.

Indica cuál de las siguientes aplicaciones no es típica de algún tipo de relé. a) Cierre permanente de una rama de un circuito tras pulsar un pulsador NA. b) Inversión del sentido de giro de un motor. c) Separación eléctrica de dos circuitos sometidos a potencias muy distintas. d) Generación de corriente eléctrica a través del campo magnético creado por un imán.

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FICHA 3

ASOCIACIÓN DE CONDENSADORES

PROCEDIMIENTO ASOCIACIÓN EN SERIE Varios condensadores están conectados en serie cuando por ellos circula la misma corriente. Por ello, en un instante de tiempo, habrán almacenado la misma carga. Este tipo de conexión es equivalente a un único condensador cuya capacidad CS viene dada por la expresión: 1 1 1 1 = + + ; QS = Q1 = Q2 = Q3 Cs C1 C2 C3 ASOCIACIÓN EN PARALELO Varios condensadores están conectados en paralelo cuando en sus terminales cae el mismo voltaje. Por ello, en un instante de tiempo, habrán almacenado la misma carga. Este tipo de conexión es equivalente a un único condensador cuya capacidad CP viene dada por la expresión: La carga que se puede almacenar es: CP = C1 = C2 = C3 ; QP = Q1 = Q2 = Q3

CUESTIONES 1

Calcula la capacidad equivalente: a)

¿Cuál es la capacidad equivalente del circuito de la figura? a) 0,119 μF b) 2669 μF c) 136 μF d) 11,125 μF

¿Qué carga podrán almacenar los condensadores del circuito anterior? a) Q1 = Q2 = Q3 = 1,07 μC.

c) Q1 = 45 C; Q2 = 54 C; Q3 = 1125 C. −6

b) Q1 = Q2 = Q3 = 24,02 · 10 4

d) Q1 = 5 C; Q2 = 6 C; Q3 = 125 C.

¿Cuál es la capacidad equivalente del circuito de la figura? a) 896 pF b) 1895 pF c) 0,99 pF d) 0,47 μF

¿Qué carga podrán almacenar los condensadores del circuito del ejercicio 9? a) Q1 = Q2 = 8064 pC

c) Q1 = 8055 μC; Q2 = 9 μC

b) Q1 = Q2 = 17 055 pC

d) Q1 = 8,055 μC; Q2 = 9 μC

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FICHA 4

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR (I)

Los condensadores necesitan un tiempo para cargarse y para descargarse. Esto resulta muy útil, pues podemos diseñar circuitos de manera que el tiempo de carga o descarga varíe.

PROCEDIMIENTO Analicemos el siguiente circuito que consta de un condensador de 1 μF = 10−6 F = 1000 nF conectado en serie con una bombilla. En el gráfico se ha representado el estado de carga en función del tiempo.

El condensador se encuentra inicialmente descargado. Al cerrar el interruptor, se carga instantáneamente almacenando una carga de 9 μC = 9 · 10−6 C. Justo después, no deja pasar más electrones. ¿Se encenderá la bombilla, si consideramos que su resistencia eléctrica es nula? En este momento el condensador se comporta como una pila de 9 V que almacena una carga de 9 μC. Para descargarse, el condensador necesita un circuito adicional. Descarga 2 1 Carga

Cuando el conmutador está en la posición 1, el condensador se carga con 9 μC. Cuando el conmutador está en la posición 2, el condensador se descarga totalmente (también instantáneamente). Ninguna de las bombillas se enciende, ya que no tienen tiempo para convertir potencia eléctrica en potencia luminosa. Es importante no unir con nuestras manos los terminales de un condensador, ya que si tiene algo de carga, la descargará a través de nuestro cuerpo. La carga de algunos condensadores, como los que hay en los aparatos domésticos, puede ser considerable y podemos sufrir daños importantes. Si los tiempos de carga y descarga fueran mayores, la bombillas podrían permanecer encendidas durante un tiempo. Obviamente, la manera de ralentizar los electrones en los procesos de carga y descarga es incorporar una resistencia en serie con el condensador. Observa cómo cambian las curvas de carga y descarga:

Curvas de carga y descarga de un condensador a través de una resistencia de 100 kΩ.

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FICHA 4

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR (II)

Los tiempos de carga (tc) y descarga (td) dependen del valor del resistor y de la capacidad del condensador. Al producto R · C se le llama constante de tiempo y se designa con la letra griega tau (τ). Se expresa en segundos si la resistencia se expresa en ohmios y la capacidad en faradios. La constante de tiempo es el tiempo que tarda un condensador en cargar o descargar una carga de: 0,63 · Qmáx La expresión matemática de la evolución de la carga de un condensador en los procesos de carga y de descarga son las siguientes: t ⎞ t ⎞ ⎛ ⎛ − − ⎟ ⎟ • qcarga (t) = Qmáx ⋅ ⎜⎜⎜1 − e R ⋅C ⎟⎟⎟ = Qmáx ⋅ ⎜⎜⎜1 − e τ ⎟⎟⎟ ⎟⎠ ⎜⎝ ⎜⎝ ⎟⎠ • qdescarga (t) = Qmáx ⋅ e

−

t R ⋅C

= Qmáx ⋅ e

−

t R ⋅C

Según estas expresiones, los tiempos de carga y descarga son, teóricamente, infinitos. En la práctica, generalmente se dice que ambos procesos se han terminado si ha transcurrido un tiempo de: tc = td = 5 ⋅ τ Los condensadores trabajan almacenando y cediendo carga y este comportamiento tienen aplicación en multitud de circuitos: temporizadores, filtros de señales, sintonizadores, etc.

CUESTIONES 1

Un condensador es... a) ... un dispositivo que condensa partículas eléctricas. b) ... un componente eléctrico capaz de almacenar cierta carga eléctrica. c) ... un resistor cerámico. d) ... una pila con los dos polos iguales.

¿Cuál es la expresión matemática de la capacidad de un condensador? a) C = V · Q b) C =

c) C =

V Q

Q V

d) C = V + Q

¿En qué unidades se mide la capacidad de un condensador? a) En culombios (C).

c) En voltios (V).

b) En vatios (W).

d) En faradios (F).

El condensador en corriente continua... a) ... se comporta como un receptor polarizado. b) … se comporta como un receptor no polarizado. c) ... deja pasar la corriente hasta que se carga. d) ... no deja pasar la corriente hasta que se descarga.

¿Qué es la constante de tiempo? a) Es el tiempo que tarda en cargarse un condensador. b) Es el tiempo que tarda un condensador en cargarse o descargarse un 63 % de su capacidad. c) Es el tiempo que tarda en descargarse un condensador. d) Es una magnitud que se define por la expresión τ = 5 · R · C. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 5

CIRCUITOS TEMPORIZADORES (I)

PROCEDIMIENTO TEMPORIZADOR DE LA CONEXIÓN Este circuito emplea un condensador conectado en serie con la bobina de un relé.

Al cerrar el interruptor, la bombilla se apaga inmediatamente y tarda un poco en encenderse de nuevo. Al cerrar el interruptor del circuito, la corriente circula por el condensador y por la bobina del relé, que atrae sus contactos y la bombilla se apaga. Cuando el condensador ha almacenado cierta carga, el relé se desactiva y la bombilla vuelve a lucir indefinidamente. Cuando el condensador esté cargado, dejará de circular corriente por la rama. Se ha incluido un pulsador de RESET para descargar manualmente el condensador y volver al estado inicial. TEMPORIZADOR DE LA DESCONEXIÓN Este circuito emplea un condensador conectado en paralelo con la bobina de un relé.

Al cerrar el interruptor, la bombilla se enciende inmediatamente y tarda un poco en apagarse. 1. Al cerrar el interruptor, la corriente circula por el condensador (que no presenta resistencia eléctrica) quedando cargado instantáneamente. 2. En ese momento, la rama del condensador no deja pasar ningún electrón y todos pasan por la rama de la bobina del relé, que atrae sus contactos cuando en el voltaje en sus bornes supera cierto valor mínimo (que depende del modelo de relé1). En ese momento, la bombilla se enciende. 3. Si abrimos el interruptor, el condensador comenzará a descargarse a través de la bobina del relé (que presenta cierta resistencia eléctrica) y este seguirá activo hasta que el condensador descargue parte de su carga. Por tanto, cuando abrimos el interruptor, la bombilla tardará un tiempo en apagarse.

1 En Crocodile Technology 3D, el voltaje nominal (valor ideal de funcionamiento) del relé es de 6 V; el voltaje mínimo para que se active (operate voltaje) es 4 V; el voltaje por debajo del cual se desconecta (release voltaje) es 2 V. La resistencia eléctrica (coil resistance) que presenta su bobina es 100 Ω.

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FICHA 5

CIRCUITOS TEMPORIZADORES (II)

CIRCUITO PRODUCTOR DE INTERMITENCIAS Este circuito permite el encendido intermitente de una bombilla tras cerrar un interruptor una única vez.

Circuito de descarga del condensador:

Circuito de carga del condensador:

F CUESTIONES 1

En el circuito de la figura: a) Al cerrar P1, la bombilla tardará un tiempo en encenderse y, después, permanecerá así indefinidamente. b) Al cerrar P1, no se encenderá la bombilla hasta que se pulse P2. c) El condensador impedirá el paso de corriente a la bobina y esta permanecerá inactiva. d) Al cerrar P1, se enciende la bombilla y, al cabo de un rato, se apaga.

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FICHA 6

LOS TRANSISTORES BIPOLARES. CONSTITUCIÓN Y SIMBOLOGÍA

DESCUBRIMIENTO DEL TRANSISTOR En 1947 John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley lograron construir un amplificador de señales empleando un material semiconductor: el germanio. Ese amplificador recibió el nombre de transistor y causó una revolución en el campo de la electrónica y la computación. A sus inventores les fue concedido el premio Nobel de Física en 1956.

TRANSISTORES BIPOLARES Los transistores bipolares también se llaman BJT (Bipolar Junction Transistor). Actualmente, la mayoría de ellos están constituidos por una superposición de tres capas de silicio en las que se han inyectado (N) o sustraído (P) electrones, y a las que se ha soldado un terminal. Los dos tipos básicos y su simbología son los siguientes:

Algunos modelos de transistores.

Colector (C)

Emisor (E)

Base (B)

N Emisor (E)

Base (B)

Colector (C)

Constitución de los dos tipos de transistores bipolares: NPN y PNP.

Cada terminal recibe un nombre especial: • Base (B). • Colector (C). • Emisor (E). El símbolo de los transistores bipolares no incluye el etiquetado de sus terminales. Cuando a un semiconductor se le «extraen» electrones, se dice que le han quedado huecos. Que los transistores sean bipolares significa que la conducción en ellos es debida tanto a electrones como a huecos (ambos llamados portadores de carga).

TRANSISTORES FET

NPN

Símbolos de los dos tipos de transistores bipolares.

Existen transistores en los que la conducción es debida solo a un único portador y se llaman transistores de efecto campo (FET: Field Effect Transistor) o unipolares. Su constitución, simbología, funcionamiento y aplicaciones son diferentes. Nos centraremos en el estudio en los BJT del tipo NPN, que son los de uso más extendido. Al tener tres terminales, normalmente uno de ellos formará parte del circuito de entrada de la señal eléctrica; otro, del de salida; y el tercero será común a ambos. Las configuraciones posibles son las de la página siguiente.

PNP

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FICHA 7

LOS TRANSISTORES BIPOLARES NPN

MONTAJE EN BASE COMÚN (BC) El terminal común es el base. Tiene especial aplicación en circuitos que amplifican señales eléctricas de altas frecuencias.

SALIDA

ENTRADA

MONTAJE EN COLECTOR COMÚN (CC) El terminal común es el colector. Se utiliza sobre todo para conectar dos circuitos con características muy diferentes.

ENTRADA

SALIDA

MONTAJE EN EMISOR COMÚN (EC) El terminal común es el emisor. Es el que tiene mejores características medias. Es el que proporciona la máxima potencia de amplificación.

SALIDA

ENTRADA

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AMPLIACIÓN

FICHA 8

LOS TRANSISTORES BIPOLARES NPN. PARÁMETROS EN MONTAJE EC

El funcionamiento del transistor bipolar queda caracterizado por la corriente que circula por sus tres terminales y por el voltaje que hay entre ellos (dos a dos). En el montaje emisor común tenemos: Parámetro

Descripción

Intensidad de base

μA, mA

Intensidad de colector

mA, A

Intensidad de emisor

mA, A

VcB

Voltaje base-colector

VBE

Voltaje base-emisor

VcE

Voltaje colector-emisor

IB VCB IB

Unidades usuales

VCE

VBE

Estos seis parámetros están relacionados por las siguientes ecuaciones:

IE = IB + IC VCE = VCB + VBE

Gracias a estas relaciones solo basta conocer el valor de cuatro parámetros, ya que los otros dos pueden deducirse a partir de ellas. Los transistores se caracterizan también por sus ganancias de corriente α y β. IC (ganancia de corriente en montaje BC) IE IC • β= (ganancia de corriente en montaje EC) IB • α=

La relación entre ambas ecuaciones es la siguiente: β=

α β ;α= 1−α 1+ β

Son magnitudes adimensionales que, en nuestros cálculos, consideraremos constantes (es decir, independientes del resto de parámetros). En la práctica, en cambio, la ganancia beta (también designada por hFE) puede variar hasta un 500 %, debido principalmente al proceso de fabricación, la corriente de colector y la temperatura. Estos datos son proporcionados por el fabricante.

hFE 100

125 °C 25 °C

−55 °C

200 mA

Típica variación de hFE en función de IC y la temperatura.

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FICHA 9

LOS TRANSISTORES BIPOLARES NPN. FUNCIONAMIENTO EN MONTAJES EC

En el montaje en emisor común, un transistor bipolar NPN se comporta como si hubiera una resistencia variable entre sus terminales C y E cuyo valor fuera controlado por la corriente que circula por el terminal B. De manera simplificada, el funcionamiento del transistor puede resumirse así: 1. Si no circula corriente por la base, la resistencia entre los terminales C y E es tan grande que no circula corriente entre ellos. 2. Si circula mucha corriente por la base, la resistencia entre los terminales C y E es prácticamente nula y la corriente que circula entre ellos alcanza el máximo valor posible. 3. Si circula una corriente moderada por la base del transistor, entre los terminales C y E circulará una corriente que será proporcional a la que circule por la base. Observa el circuito de la figura:

Circuito de entrada

Terminal común

Circuito de salida

Es necesario proteger el terminal base de sobreintensidades.

• Con el interruptor abierto no circula intensidad por la base del transistor. Por tanto, tampoco circulará corriente entre colector y emisor y la bombilla estará apagada, ya que el circuito de salida está abierto. • Al cerrar el interruptor, el circuito de entrada se cierra y, de la base al colector, circula mucha corriente. Entonces, la resistencia entre colector y emisor es prácticamente nula y por la bombilla circula la máxima intensidad.

La bombilla se encendería, si no fuera porque el transistor es un componente muy sensible al nivel de intensidad que circula por su base, tanto que, si excede cierto valor, el componente se destruye. La forma más común de proteger la base de los transistores es conectar un resistor en serie con ella.

Los siguientes esquemas eléctricos, en los que el transistor bipolar NPN se encuentra en montaje EC y su base se ha protegido con un resistor, son totalmente equivalentes:

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FICHA 10

LOS CONDENSADORES. CONSTITUCIÓN (I)

Los condensadores son unos dispositivos electrónicos1 constituidos por un material dieléctrico colocado entre dos láminas metálicas (a veces, de aluminio) a las que se ha soldado un cable. Se representan mediante dos líneas paralelas de la misma longitud. Son no polarizados excepto los electrolíticos, que sí lo son.

PROCEDIMIENTO FUNCIONAMIENTO DE UN CONDENSADOR Para entender el funcionamiento, debemos detenernos primero en qué es un material dieléctrico y cómo se comporta cuando se le aplica cierto voltaje. Ciertos materiales, como la celulosa, el papel parafinado o el agua, están compuestos Símbolo del condensador. de moléculas que, aunque tienen las mismas cargas positivas que negativas (es decir, son eléctricamente neutras), no tienen las cargas homogéneamente repartidas. Fíjate en la molécula de agua H2O: consta de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos mediante un enlace covalente. En dicho enlace, los átomos de hidrógeno quedan ligeramente cargados positivamente y el de oxígeno queda cargado negativamente; por ello, se dice que es una molécula polar. Para estudiar el comportamiento eléctrico de las moléculas polares, puedes imaginártelas como si fueran «cápsulas» con un lado positivo y otro negativo. A dichas cápsulas se les llama dipolos eléctricos, porque tienen dos polos (uno positivo y otro negativo).

Molécula de agua

Dipolo eléctrico

Dieléctrico

Un material dieléctrico es aquel que está constituido por moléculas polares. Esas moléculas se están moviendo continuamente. FUNCIONAMIENTO INTERNO Si entre dos planchas metálicas (que llamaremos armaduras) introducimos un material dieléctrico, este se comportará de manera diferente en función del voltaje que haya entre ellas. Los electrones no lo tienen fácil para pasar de una armadura a otra, ya que no están unidos por un material buen conductor (como los metales). Si aumentamos el voltaje entre armaduras, ocurrirá lo siguiente2: 1. Los electrones salen de un polo de la pila y se dirigen hacia la armadura donde se agolpan con los allí existentes, pero sin poder saltar a la otra armadura. No olvides que en un metal, los electrones de sus átomos se encuentran bastante libres (los científicos dicen que en los metales hay un «mar de electrones»). 2. Esa abundancia de electrones en una armadura hace que se cargue negativamente y que atraiga a ciertos dipolos que, gracias a su movilidad, pueden girar y alinearse. 3. Esa alineación se propaga hasta la otra armadura. Allí, el polo negativo de los dipolos causará una repulsión en su mar de electrones. Entonces algunos de ellos saldrán, empujados por esa repulsión eléctrica, y atraídos por el otro polo de la pila, ávido de cargas negativas. 4. Al salir repelidos de la segunda armadura, los electrones han dejado «huecos» y, por tanto, dicha armadura quedará con cierta carga positiva. 1 La electricidad es la ciencia que estudia el movimiento de los electrones en materiales metálicos. La electrónica es la ciencia que estudia el movimiento de los electrones en materiales no metálicos y en el vacío. 2 En esta explicación consideraremos el sentido convencional de la corriente, es decir, del polo positivo al negativo.

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FICHA 10

LOS CONDENSADORES. CONSTITUCIÓN (II)

5. Llegará un momento en que, para un voltaje dado, los electrones ya no puedan salir de la pila debido a que no tienen energía (voltaje) para superar la repulsión de todos los que han llegado anteriormente a la primera armadura. En ese momento, ningún electrón se mueve ni de la pila ni de las armaduras. Decimos entonces que condensador está almacenando cierta carga eléctrica.

Si no hay voltaje entre los electrodos, los dipolos se mueven libremente.

Para el voltaje V1 se almacena una carga Q1.

Para el voltaje V2 se almacena una carga Q2.

La relación entre la carga que almacena un condensador y el voltaje que hay entre sus armaduras es constante, y se llama capacidad (C). En el Sistema Internacional se mide en faradios (F). Q C = V

• C: capacidad (faradios, F) • Q: carga eléctrica (culombios, C) • V: voltaje (voltios, V)

Por supuesto, la capacidad de los condensadores es limitada. Si tratamos de que almacenen más carga de la máxima, aumentando el voltaje provocaremos que los electrones adquieran tanta energía que salten de una armadura a otra, produciendo un arco eléctrico que, como sabes, supone una elevada concentración de calor en una zona muy pequeña. El condensador se quema y se dice que ha tenido lugar la ruptura del dieléctrico.

Carga máxima Qmáx, almacenada por el condensador.

Ruptura del dieléctrico debido a que se ha producido un arco eléctrico.

Observa que en el proceso de carga de un condensador hay tránsito de electrones por los cables, es decir, ¡hay corriente eléctrica! Esta corriente podría encender un activador (bombilla, motor, etc.) si no fuera porque el proceso de almacenamiento de carga es instantáneo. No olvides que el condensador ideal no presenta ninguna resistencia al paso de la corriente eléctrica, salvo que tenga la carga máxima, para un voltaje dado.

CUESTIONES 1

Explica con tus propias palabras cómo funciona un condensador.

El agua (H2O) es una molécula polar. Haz un dibujo para explicarlo. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 11

LOS RELÉS. EFECTO MEMORIA (I)

Los relés fueron unos de los componentes fundamentales de los primeros ordenadores debido a su capacidad de almacenar información si se los conecta adecuadamente, es decir, se utilizaban como memorias: las llamadas memorias de ferrita hacen referencia al material ferromagnético que se alojaba en el núcleo de la bobina del electroimán.

PROCEDIMIENTO El objetivo que ahora nos planteamos es encender, y mantener encendida una bombilla, mediante un pulsador, que pulsamos y soltamos al cabo de un instante. Se trata de diseñar un circuito que «memorice» que se ha pulsado el pulsador. Después, si deseamos apagar la bombilla, tendremos que hacer que el circuito «olvide» que se pulsó el pulsador, es decir, tendremos que borrar la memoria. Observa los siguientes circuitos:

En ambos casos, cuando se activa el pulsador la bombilla se enciende. Sin embargo, vuelve a apagarse cuando se libera el pulsador. Por tanto, estas soluciones no son válidas, ya que no memorizan la pulsación. Analicemos con detenimiento el comportamiento de este otro circuito: incorpora un relé de dos circuitos de conmutación con uno de sus conmutadores conectado en paralelo con el pulsador NA. ¡Este es el truco!

Apagada

Estado del circuito antes de activar el pulsador.

Encendida

Estado del circuito tras pulsar y soltar el pulsador.

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FICHA 11

LOS RELÉS. EFECTO MEMORIA (II)

Tras activar el pulsador, el electroimán del relé atrae los contactos del conmutador y, en ese momento, la corriente llega a la bobina por dos vías: a través del pulsador y a través del conmutador simple conectado en paralelo con él. Al liberar el pulsador, una de esas vías se abre (la del pulsador), pero la del conmutador NA permanece cerrada y la corriente sigue llegando a la bobina a través de ella. El electroimán se mantiene activado indefinidamente. Para «borrar la memoria» es necesario abrir el circuito de la bobina y, para ello, suele utilizarse un pulsador NC colocado en una rama principal del circuito de control. Fíjate en la modificación introducida en el circuito de la figura. En lenguaje digital podríamos decir que: • Si pulsamos NA se almacena un 1 en la memoria. • Si pulsamos NC se almacena un 0. El principal problema en la utilización de este circuito NC es que la velocidad a la que se puede activar o desactivar la memoria es relativamente lenta, del orden de décimas o centésimas de segundo. Esta velocidad de conmutación se ve limitada por: • El peso de los elementos mecánicos. Circuito de memoria del relé con pulsador • La «remanencia magnética» del núcleo de la bobina. de almacenamiento (NA) y de borrado (NC). Esto consiste en que, después de cortar la corriente en la bobina, la barrita ferromagnética que hay en su interior permanece imanada (y, por tanto, atrayendo los contactos del conmutador) durante un tiempo. Ese tiempo aumenta si incrementamos la frecuencia con que pulsamos NA; de modo que si pulsamos muy rápido, llegará un momento en que la bobina no responde y permanece activada. La aparición del transistor mejoró enormemente la velocidad de conmutación (hasta el orden de nanosegundos) y, dadas las posibilidades de miniaturización que ofrecía, se pudieron procesar muchísimas más señales simultáneamente.

CUESTIONES 1

Explica la utilización de relés como efecto memoria.

Explica con tus propias palabras cómo podemos elaborar un circuito en el que, tras pulsar un pulsador, obtengamos dos lámparas encendidas que se mantienen así aunque dejemos de activar el pulsador.

Elige las afirmaciones correctas, la velocidad de conmutación se ve limitada por: a) El número de contactos del relé. b) El tipo de pulsadores. c) La remanencia magnética. d) El peso de los elementos mecánicos. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 12

LOS RELÉS. OPOSICIÓN A LA CONEXIÓN Y A LA DESCONEXIÓN (I)

Las bobinas de los relés tienen un comportamiento algo «rebelde»: se oponen siempre a los cambios de corriente. Lenz investigó sobre este fenómeno y lo describió en lo que hoy llamamos ley de Lenz. OPOSICIÓN A LA CONEXIÓN Cuando por una bobina no está pasando corriente y, de repente, cerramos un interruptor que permite el paso de corriente hacia ella, la bobina tardará un tiempo en dejar que pase toda la corriente. Si el interruptor se mantiene pulsado, la corriente acabará por estabilizarse y la bobina no presentará ninguna oposición.

PRACTICA 1. Puedes simular los siguientes circuitos con Crocodile Technology 3D. La gráfica ha sido obtenida con un osciloscopio virtual, que es un instrumento que sirve para registrar, en un tiempo determinado, la evolución de la corriente o el voltaje a que está sometido un componente. Lo encontrarás en Parts Library → Presentation → Graph. En los circuitos de las figuras se ha registrado la corriente que circula por el punto rojo durante las acciones de cerrar el interruptor y abrirlo unos instantes más tarde. Vemos cómo la bobina hace que la corriente tarde unos 0,8 s, aproximadamente, en alcanzar su valor máximo:

0,8 s

Oposición de la bobina de un relé al paso de corriente eléctrica.

Las bombillas no se oponen al paso de corriente eléctrica.

La bombilla, en cambio, deja pasar inmediatamente toda la corriente suministrada por la pila. Recuerda que la bobina no se opone a una cantidad de corriente determinada, sino a los cambios de corriente. Este comportamiento tiene poca incidencia en proyectos donde no se demande una velocidad de conmutación elevada. En nuestros trabajos de taller apenas podremos apreciarlo.

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FICHA 12

LOS RELÉS. OPOSICIÓN A LA CONEXIÓN Y A LA DESCONEXIÓN (II)

OPOSICIÓN A LA DESCONEXIÓN Cuando por una bobina está pasando una corriente que se mantiene constante y, de repente, abrimos el interruptor provocando que la corriente cese instantáneamente, la bobina se opondrá a este cambio tan brusco generando ella misma cierto voltaje. Este voltaje puede llegar a ser muy grande, aunque solo dura un tiempo brevísimo, siendo capaz de generar una corriente de idénticas características llamada corriente inversa de pico. En el circuito siguiente se puede observar el voltaje inverso de pico generado cuando se abre un interruptor después de haberlo mantenido cerrado cierto tiempo. ON

OFF

Voltaje de pico producido al desconectar (OFF) la bobina de un relé.

En este circuito no podemos observar la corriente de pico porque el interruptor abre inmediatamente el circuito, impidiendo cualquier tránsito de corriente. Fíjate en el siguiente circuito, en el que hemos incorporado una rama para que la bobina descargue su voltaje inverso: 1

Aparición de una corriente de pico al desconectar la bobina de un relé.

• En la rama A de este circuito se observa cómo hay un retardo en el establecimiento de la intensidad (90 mA o 0 mA) cuando el conmutador cambia de posición. • Por la rama B no circula intensidad excepto cuando el conmutador cierra el contacto 2, tras haber tenido cerrado el 1 anteriormente. El pico de corriente trata de suplir la intensidad que había antes. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 12

LOS RELÉS. OPOSICIÓN A LA CONEXIÓN Y A LA DESCONEXIÓN (III)

¿Dónde está la resistencia en este circuito? Es cierto que no hay resistores, de modo que la única resistencia es la que ofrecen los cables (los cables del circuito y los cables de la bobina). Por ejemplo, ciertos relés de 6 V de voltaje nominal tienen unos 75 Ω de resistencia en su bobina. Precisamente en esta resistencia, la corriente inversa de pico se transforma en calor; fenómeno que se conoce como efecto Joule. En la práctica, solo debe preocuparnos la corriente inversa de pico si trabajamos con componentes muy frágiles como, por ejemplo, los transistores. Observa el siguiente circuito: Aquí, la corriente inversa de pico trata de atravesar el colector y salir por la base del transistor, F vía que teóricamente está abierta si no pasa intensidad por la base. Los colectores de los transistores son muy sensibles a este tipo de invasiones, de modo que debemos protegerlos para que no sufran daños irreparables.

F Pico de corriente en el colector de un transistor.

La protección más sencilla es colocar un diodo simple en paralelo con la bobina del relé. La idea es crear un circuito a través del cual pueda circular la corriente de pico y ser absorbida por una resistencia (la del cable de la bobina). Cuando llega corriente a la bobina, el diodo impide que se vaya por la rama paralela, cortocircuitándola. Cuando cesa la corriente, el diodo permite que el pico generado por la bobina circule por la rama paralela, donde se encuentra él.

Protección del colector del transistor conectando un diodo simple en paralelo con la bobina del relé.

En tus montajes puedes utilizar los modelos de diodos 1N4001, 1N4002... y 1N4007, todos de características muy similares.

OBSERVA TU ENTORNO Los tubos fluorescentes necesitan de unas bobinas llamadas reactancias para poder encenderse. Sin embargo, como sabes, las bobinas se oponen a los cambios de corriente. Así, las reactancias retardan el encendido de los tubos y, al apagarlos, generan una corriente que puede hacer que salten chispas (aparece un pequeño arco eléctrico) en el interruptor.

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FICHA 12

LOS RELÉS. OPOSICIÓN A LA CONEXIÓN Y A LA DESCONEXIÓN (IV)

CUESTIONES 1

La resistencia de un cable metálico viene dada por la expresión:

R=ρ⋅

⎪⎧⎪ ρ: resistividad (Ω ⋅ m) l , siendo ⎪⎨ l: longitud del cable (m) ⎪⎪ S ⎪⎩ S: superficie (m2)

La bobina de un relé, realizada con hilo de cobre esmaltado de resistividad de 17,24 ⋅ 10−9 Ω · m y de sección 0,5 mm2, presenta una resistencia de 75 Ω. a) ¿Qué longitud de cable se habrá empleado? b) ¿Cuántas vueltas tendrá la bobina si su diámetro es de 1 cm? 2

¿Cuál de las siguientes afirmaciones se corresponde con el circuito de la figura? a) El motor no funcionará sea cual sea el estado de los elementos de maniobra. b) El motor siempre estará en funcionamiento, pero cambiará su sentido de giro cuando se active el interruptor. c) El motor siempre girará en un único sentido. d) El motor siempre estará parado porque hay un cortocircuito en los contactos del relé.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones se corresponde con el circuito de la figura? a) Cuando se pulse Push, se encenderá la bombilla B y cuando se deje de pulsar, se volverá a encender la A. b) Cuando se pulse Push, se encenderá la bombilla B, y cuando se deje de pulsar, estarán encendidas la B y la A. c) Cuando se pulse Push, se encenderá la bombilla B, y cuando se deje de pulsar, seguirá encendida la B y apagada la A. d) Cuando se pulse Push, se apagará la bombilla A y la bombilla B seguirá apagada.

El circuito de la figura, ¿qué bombillas se encenderán al cerrar el interruptor? a) Las bombillas A, B y F. b) Las bombillas C, D y E. D

c) Las bombillas A y F. d) Las bombillas B y F.

A E B

C F

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FICHA 13

EL DIODO ZENER (I)

El diodo Zener es un componente electrónico formado por dos materiales semiconductores. Se utiliza, sobre todo, para regular o estabilizar una tensión. Su símbolo es el de la derecha.

COMPORTAMIENTO EN CORRIENTE CONTINUA Analiza los siguientes circuitos elementales: Estudio comparado del comportamiento de resistores y diodos (en polarización directa)

El valor del resistor siempre es el mismo, pero el voltaje y la intensidad que soportan pueden variar (según la ley de Ohm), pero solo dentro de unos límites. La máxima potencia que puede disipar el de este circuito es: Pmáx = V ⋅ I = 2. Es decir, el producto del voltaje en sus bornes y la intensidad que lo recorre no puede ser mayor de 2 W.

El diodo normal (o rectificador) no ofrece resistencia al paso de corriente (el voltaje entre sus bornes siempre será 0 V, no pueden soportar un voltaje superior), pero solo puede disipar una cantidad máxima de potencia. Si pasan a su través más de 1 A, se quemará.

El diodo Zener se comporta, en polarización directa, como un diodo rectificador. No ofrece resistencia al paso de corriente (el voltaje entre sus bornes siempre será 0 V, no pueden soportar un voltaje superior), pero solo puede disipar una cantidad máxima de potencia. Si pasa a su través más de 1 A, se quemará.

Estudio comparado del comportamiento de resistores y diodos (en polarización inversa)

El resistor se comporta exactamente igual, independientemente del sentido que lleve la corriente que lo atraviesa. Por eso se dice que es un componente no polarizado. Los valores de intensidad y de voltaje que soporta son los mismos. El signo negativo en los aparatos de medida solo indica el sentido de la corriente.

El diodo rectificador no permite el paso de corriente, absorbiendo todo el voltaje de la fuente por alto que sea. En la práctica, por supuesto, sí que habrá un límite a partir del cual el diodo se queme. Ese límite se llama voltaje o tensión Zener.

El diodo Zener permite el paso de corriente salvo cuando el voltaje inverso es justamente (ni mayor ni menor) un valor crítico, llamado voltaje Zener. En ese momento el diodo dejará pasar toda la corriente en sentido inverso al indicado por la flecha de su símbolo, con la natural limitación de la potencia máxima que puede disipar (en el caso del diodo Zener de esta simulación, cuya tensión Zener es 5,1 V, la potencia máxima es 5 W).

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FICHA 13

EL DIODO ZENER (II)

Bombilla + Zener Ahora conectaremos una bombilla en serie con un diodo Zener. La bombilla es un componente que no presenta una resistencia eléctrica constante, sino que varía con la temperatura (cuanto mayor es la temperatura del filamento, mayor es la resistencia que presenta al paso de la corriente eléctrica). Como acabas de ver, cuando se conecta un diodo Zener en polarización directa, se comporta como un diodo normal, dejando pasar la corriente y siendo despreciable el voltaje que cae en sus bornes (en la simulación de la izquierda, 737 mV):

Encendida

Diodo Zener en polarización directa.

Apagada

Diodo Zener en polarización inversa (con tensión inversa menor que la tensión Zener).

El diodo Zener suele utilizarse polarizado en inversa. En inversa, si la tensión de la pila es pequeña, el Zener no dejará pasar la corriente, al igual que un diodo normal1, pero si aumenta por encima de cierto valor, el diodo Zener disminuirá su resistencia drásticamente dejando pasar toda la corriente. En ese momento, la tensión en el diodo Zener se fijará en Vz voltios y el exceso de voltaje tendrá que ser absorbido por un componente colocado en serie; en este caso, la bombilla.

Cuidado, porque esta bombilla no aguanta más de 9 V.

Encendida

Diodo Zener en polarización inversa (con tensión inversa mayor que la tensión Zener).

Recuerda que un diodo normal se comportaba como un tapón para la corriente que iba en sentido contrario al de la flecha del diodo (si te empeñabas en aumentar su voltaje inverso, acabarías por quemar el diodo). Sin embargo, un diodo Zener, en polarización inversa, se comporta como «un tapón que se puede quitar», dejando pasar toda la corriente.

En realidad, sí que pasa una pequeñísima cantidad de corriente llamada corriente de pérdida o corriente inversa que, generalmente, es despreciable.

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FICHA 13

EL DIODO ZENER (III)

Resumiendo: • Los diodos rectificadores y los diodos Zener se comportan como si fueran interruptores cerrados, cuando se conectan en polarización directa (la tensión en sus bornes será 0 V). • En cambio, en polarización inversa, un diodo rectificador se comporta como un interruptor abierto y un diodo Zener: – Si sobre él cae una tensión inversa V menor que la tensión Zener, se comporta como un interruptor cerrado (y en sus bornes caerá una tensión V ). – Si sobre él intenta caer una tensión inversa, V, mayor que la tensión Zener, se comporta ¡como una pila!, que suministra una tensión de Vz voltios. En este caso debe haber un componente conectado en serie que absorba el exceso de voltaje (soportando una tensión de V − Vz voltios). El diodo funcionará en esta situación siempre que no pase demasiada intensidad por él).

Cuidado, porque esta bombilla no aguanta más de 9 V.

Encendida

Diodo Zener en polarización inversa cuando la tensión inversa es mayor que la tensión Zener (se comporta como si fuera una pila de tensión VZ.

CUESTIONES 1

Elige las afirmaciones correctas sobre el diodo Zener: a) Está formado por un semiconductor y un conductor. b) Está formado por dos semiconductores. c) Su símbolo es igual al de un diodo normal. d) Se utiliza para estabilizar una tensión.

Explica las diferencias entre un diodo normal y un diodo Zener.

¿Cuál es la utilidad de los diodos Zener?

¿Por qué los diodos Zener se usan habitualmente en polarización inversa?

Simula con Crocodile Technology 3D los circuitos que aparecen en esta ficha. Incluye: • Fuente de alimentación. • Diodo Zener. • Amperímetro. • Voltímetro. • Bombilla.

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FICHA 14

TRANSISTORES BIPOLARES NPN I. CURVAS CARACTERÍSTICAS VBB

El estudio detallado del funcionamiento del transistor es complicado porque, en realidad, cada uno de sus parámetros está relacionado con todos los demás. Esas relaciones son complejas y, además, varían según el modelo de transistor. Para describir las relaciones entre los parámetros de un modelo especifico de transistor, los fabricantes ofrecen unas gráficas llamadas curvas características. Nos servirán además para estudiar en detalle los modos de funcionamiento del transistor. Las curvas más utilizadas en la práctica son las siguientes:

VCC

RC RB

Montaje EC de un transistor NPN.

CURVA CARACTERÍSTICA DE ENTRADA Es la representación gráfica de IB en función de VBE, que son los parámetros básicos del circuito de entrada. Se obtiene anotando los valores de IB y VBE mientras se varía el voltaje VBB y se mantiene constante VCE. Su aspecto no varía con otros valores de VCE. Su forma es exponencial: en un transistor de silicio, el valor de IB aumenta rapidísimamente cuando VBE es ligeramente superior a 0,7 V.

VBE

0,7 V

Curva característica de entrada para un transistor de silicio.

CURVA CARACTERÍSTICA DE SALIDA Es la representación gráfica de IC en función de VCE que son los parámetros básicos del circuito de salida. Se obtiene fijando el valor de VBB (y, por tanto, el de IB) y anotando los valores de IC y VCE mientras variamos el voltaje VCC.

IC (mA) IB = 250 μA IB = 150 μA

IB = 100 μA

IB = 0 μA VCE (V)

0,2

Curvas características de salida para distintos valores de I B.

CURVA CARACTERÍSTICA DE TRANSFERENCIA Es la representación gráfica de IC en función de IB. Se obtiene fijando el valor de VCE y anotando los valores de IC e IB mientras variamos el voltaje VBB. Puede observarse una región lineal en cada curva.

IC (mA)

VCE = 10 V VCE = 5 V VCE = 1 V

IB (μA)

Curvas características de salida para distintos valores de I B.

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FICHA 15

TRANSISTORES BIPOLARES NPN II. MODOS DE FUNCIONAMIENTO (I) VBB

VCC

FUNCIONAMIENTO EN CORTE En el montaje en emisor común, EC, aunque no circule corriente por la base, debido a efectos térmicos, siempre circula una pequeña corriente del colector al emisor llamada corriente de corte de colector, ICEO, del orden de nanoamperios (nA). La «O» indica que la corriente se produce cuando la base está abierta (Open). En el montaje en base común, BC, ocurre un efecto similar: aunque IE sea nula, siempre circula una pequeña corriente del colector hacia la base, ICBO, llamada corriente inversa de saturación o corriente de fugas. Por lo general, es despreciable aunque aumenta mucho con la temperatura. Además: ICEO = (β + 1) ⋅ ICBO ≅ β ⋅ ICBO Parámetro

ICEO

En corte

ICEO ≅ 0

IB + IC = ICEO ≅ 0

Funcionamiento en corte del modelo BC108 con β = 165.

VCB

VCE − VBE ≅ VCE

VBE

< 0,7 V (silicio); < 0,2 V (germanio).

VCE

VCC

Los valores de los parámetros anteriores definen el llamado punto de trabajo del transistor o punto Q (Quiescent operating point). El resto de componentes del circuito (resistores, condensadores, etc.) que hacen que el transistor trabaje en dicho punto se conocen con el nombre de red de polarización.

FUNCIONAMIENTO EN SATURACIÓN VBB

VCC

La saturación se alcanza cuando IB supera cierto valor. Entonces la unión colector-emisor se comporta como un interruptor cerrado, dejando pasar un valor de intensidad máximo. En ese momento, IC no aumentará aunque se incremente IB. Parámetro

En saturación

ICsat ≤ β ⋅ IB

IEsat = IB + ICsat

ICsat IB

VCB

VCE − VBE ≅ −VBE

VBE

≥ 0,7 V (silicio); ≥ 0,2 V (germanio).

VCE

0 < VCE < 0,2

IEsat

Funcionamiento en saturación del BC108 con β = 165.

Cuando el funcionamiento del transistor alterna entre las zonas de corte y de saturación se dice que trabaja en conmutación. Esto tiene especial aplicación en la computación digital, ya que los estados de corte y saturación se pueden asignar lógicamente a los valores binarios 0 y 1, respectivamente. Por otro lado, la recta que definen los puntos de trabajo del transistor en corte y en saturación se llama recta de carga. IC (mA)

IC (mA) Qsat Punto de trabajo

ICO

Zona de corte

IB = 0 μA

IB = 150 μA IB = 100 μA IB = 0 μA

VCC VCE (V) Zona de corte en la curva característica de salida.

IB = 250 μA

0,2 Qcorte VCE (V) Recta de carga de un transistor NPN para una red de polarización específica.

Zona de saturación

IC (mA)

IB = 250 μA Q

IB = 150 μA IB = 100 μA

IB = 0 μA 0,2

Zona de saturación: posible punto de trabajo (Q).

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VCE (V)

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FICHA 15

TRANSISTORES BIPOLARES NPN II. MODOS DE FUNCIONAMIENTO (II)

FUNCIONAMIENTO EN ACTIVA El transistor funciona en activa cuando la corriente que circula por el colector VBB es proporcional a que circula por la base. La constante de proporcionalidad es la ganancia beta: IC = β ⋅ IB. Debido a esta relación, también se dice que el transistor trabaja en la zona lineal. Este modo de funcionamiento es el indicado cuando deseamos que el transistor trabaje como amplificador de corriente. Parámetro

VCC

En activa IB

IC = β ⋅ IB

IB + IC

VCB

VCE − VBE

VBE

≥ 0,7 V si el transistor es de silicio. ≥ 0,2 V si el transistor es de germanio.

VCE

0,2 < VCE < VCC

Montaje EC del transistor bipolar NPN. Funcionamiento en saturación del BC108 con β = 165. RB = 2,2 kΩ, VBB = 1,5 V y VCC = 9 V.

IC (mA)

Zona activa

VCE = 3 V

IB = 250 μA

Qsat

IB = 150 μA

Zona activa

IB = 100 μA 10

IB = 0 μA

Zona activa en la curva de transferencia.

VCE (V)

Qcorte

0,2

IB (μA)

Zona activa en la característica de salida.

La tabla siguiente recoge los valores típicos de los parámetros del transistor que definen su punto de trabajo en cada modo de funcionamiento: Modos de funcionamiento

Parámetros del transistor

En corte

En saturación

En activa

ICEO ≅ 0

ICsat ≤ β ⋅ IB

IC = β ⋅ IB

IB + IC = ICEO ≅ 0

IEsat = IB + ICsat

IB + IC

VCB

VCE − VBE ≅ VCE

VCE − VBE ≅ −VBE

VCE − VBE

VBE

< 0,7 V si el transistor es de silicio. < 0,2 V si el transistor es de germanio.

≥ 0,7 V si el transistor es de silicio. ≥ 0,2 V si el transistor es de germanio.

VCE

VCC

0 < VCE < 0,2

0,2 < VCE < VCC

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FICHA 16

TRANSISTORES BIPOLARES NPN III

POTENCIA DISIPADA C

PCB

P N

Durante su funcionamiento, el transistor consume cierta cantidad de energía eléctrica. Una parte de la potencia que consume se pierde en forma de calor, provocando el calentamiento indeseado del transistor, lo cual se conoce como efecto Joule. Esa potencia se disipa fundamentalmente en las uniones del transistor. Por tanto, podemos calcularla utilizando la siguiente expresión: PD = PCB + PBE = VCB ⋅ IC + VBE ⋅ IE Si tenemos en cuenta que la intensidad de base, IB, suele ser despreciable frente a la intensidad de colector, IC, tenemos: IE = IB + IC ⯝ IC → → PD ⯝ VCB ⋅ IC + VBE ⋅ IC = IC ⋅ (VCB + VBE) = IC ⋅ VCE En la práctica, en función de la potencia máxima que pueden disipar, los transistores se clasifican en: • Transistores de baja potencia: son aquellos capaces de disipar, a lo sumo, 0,5 W (PD ≤ 0,5 W). Su intensidad de colector es pequeña y suelen tener una ganancia beta elevada (100 < β < 300). Generalmente su encapsulado es de plástico. El modelo BC108 es un ejemplo típico. • Transistores de potencia: son aquellos capaces de disipar una potencia superior a 0,5 W (PD > 0,5 W); algunos llegan hasta los 100 W. Su intensidad de colector es grande y suelen tener una ganancia beta bastante menor (20 < β < 100). Pertenece a este tipo el modelo 2N3055. Su encapsulado es metálico para disipar mejor el calor generado por su funcionamiento, lo cual encarece su coste de fabricación.

PBE

Potencia disipada en las uniones de un transistor NPN.

Sabías que… En realidad, los transistores no se construyen con los terminales en ángulo recto, sino todos paralelos para aprovechar mejor las obleas de silicio. C

VALORES LÍMITE DE FUNCIONAMIENTO Al igual que todos los componentes eléctricos o electrónicos, IC el transistor tiene unos límites de funcionamiento que dependen, (mA) principalmente, de los siguientes parámetros que, al depender ICmáx de su constitución, son ofrecidos por los fabricantes en la llamada hoja de características del componente: 20 1. Corriente máxima de colector: ICmáx. 2. Tensión máxima de colector: VCEmáx. 10 3. Potencia máxima disipada: PDmáx. Por ejemplo, para el modelo de baja potencia BC547, es de 500 mW. 4. Temperatura máxima de la unión: Tjmáx. Por ejemplo, para el modelo de baja potencia 2N2222 es de 175 ºC. La unión que más se calienta es la unión base-colector. Los fabricantes suelen ofrecer también la temperatura máxima de la cápsula y la máxima temperatura ambiental. Naturalmente, las tres están relacionadas.

PDmáx

IB = 250 μA IB = 150 μA IB = 100 μA IB = 0 μA 0,2

VCEmáx VCE (V)

Zona de funcionamiento óptimo del transistor BJT.

La figura adjunta muestra cómo queda restringida la zona de funcionamiento óptima del transistor. Si el punto de trabajo Q se encuentra fuera de ella, el transistor se dañará por efecto Joule. Observa que la curva de máxima potencia disipada adopta la forma de una hipérbola en la característica de salida:

PDmáx (cte.) ⯝ IC ⋅ VCE → IC = PDmáx ⋅

1 VCE

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FICHA 17

TRANSISTORES BIPOLARES NPN IV. PROCEDIMIENTO GENERAL PARA DETERMINAR SI TRABAJAN EN ACTIVA O EN SATURACIÓN

Sin realizar cálculos, no es posible determinar si un transistor funciona en activa o en saturación en un circuito dado. El método más sencillo consiste en analizar el circuito suponiendo que funciona en activa y si ello provoca contradicciones, la hipótesis será falsa. En caso de no aparecer contradicciones, la hipótesis será cierta. Este método se denomina reducción al absurdo. Fíjate en el siguiente circuito. Contiene un transistor 2N3053 con una ganancia de corriente β = 150 y, en este caso, VBB = VCC = 9 V. En primer lugar, vamos a considerar la rama marcada con flechas grises (malla de entrada), en la que el voltaje VBB se reparte entre la resistencia de base (RB = 2200 Ω) y la unión base-emisor. Si el transistor funciona en activa se cumplirá lo siguiente:

VBB = VRB + VBE Como, según la ley de Ohm, VRB = IB ⋅ RB y, en activa, VBE ≥ 0,7 V, tenemos:

VBB ⯝ IB ⋅ RB + 0,7 Y despejando la corriente de base:

IB ⯝

VBB − 0,7 9 − 0,7 = = 0,003 77 A = 3,77 mA RB 2200

Si el transistor trabaja en activa, la corriente de colector será:

IC = β ⋅ IB = 150 ⋅ 0,003 77 = 0,5655 A = 565,5 mA Ahora, considera la rama marcada con flechas huecas (malla de salida), en la que el voltaje VCC se reparte entre la resistencia de colector (RC = 75 Ω) y la unión colector-emisor. Se cumple:

VCC = VRC + VCE Según la ley de Ohm, VRC = IC ⋅ RC y, por tanto, la tensión colector-emisor será:

VCE = VCC − VRC = VCC − IC ⋅ RC → → VCE = 9 − 0,5655 ⋅ 75 = 33,41 V Pero este resultado es absurdo; la tensión colector-emisor no puede ser negativa si el transistor funciona en activa. Por tanto, el transistor debe funcionar en saturación. Simula el circuito con el software Crocodile Technology 3D, situando voltímetros en las uniones y amperímetros en los terminales del transistor. Observa cómo la constante de proporcionalidad entre la corriente de base y de colector es inferior a β = 150. Por tanto, el transistor está funcionando en saturación.

Transistor 2N3053 funcionando en saturación.

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FICHA 18

CUESTIONES SOBRE TRANSISTORES (I)

Consulta distintas fuentes de información y contesta a las siguientes preguntas: a) ¿En qué laboratorios se produjo la invención del transistor? b) ¿Cuál de sus tres inventores fue galardonado en dos ocasiones con el premio Nobel de Física? c) ¿Por qué fue tan polémica la personalidad de William B. Shockley? d) ¿Cuál fue el primer uso de los transistores?

Identifica los terminales del transistor 2N3055 y prepáralo como indica la figura para ser utilizado en un entrenador de circuitos electrónicos.

Indica cuál es el estado en que estarán las bombillas de los siguientes circuitos cuando se cierre el interruptor. Explica el funcionamiento de cada circuito.

Observa lo que marcan los aparatos de medida en los siguientes circuitos y deduce el modo de funcionamiento del transistor, cuyo modelo se especifica, en cada uno de ellos. a) c)

Transistor BC108 con β = 165.

Transistor TIP31C con β = 25.

Transistor BC639 con β = 150.

Transistor 2N3053 con β = 70.

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FICHA 18

CUESTIONES SOBRE TRANSISTORES (II)

Calcula la potencia disipada por cada uno de los transistores de los circuitos del ejercicio 4.

Calcula el punto de trabajo Q del transistor 2N3053 (β = 75) en el siguiente circuito.

Realiza los cálculos necesarios para determinar si el transistor del siguiente circuito trabaja en activa o en saturación.

Transistor 2N3053 con β = 60.

El transistor del siguiente circuito trabaja en activa y su ganancia de corriente es β = 100. Calcula su punto de trabajo Q y dibuja su recta de carga en la gráfica IC-VCE.

Transistor BC639 con β = 100. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 19

SOLUCIONES A LAS CUESTIONES (I)

a) En los Laboratorios Bell, que fueron fundados en 1925 por la empresa AT&T (New Jersey, EE UU). Actualmente, los Laboratorios Bell son varios centros de investigación científica y tecnológica ubicados en más de diez países y que pertenecen a la empresa estadounidense Lucent Technologies (Alcatel-Lucent): http://www.alcatel-lucent.com/wps/portal/BellLabs Durante muchos años, los laboratorios manejaron uno de los presupuestos más elevados en el mundo de la investigación tecnológica a raíz del monopolio ejercido por AT&T en la industria telefónica estadounidense. Entre sus patentes y descubrimientos más importantes destacan el transistor, el láser, la fibra óptica, la tecnología DSL, la telefonía móvil, los satélites de comunicaciones, el sistema operativo Unix y el lenguaje de programación C. Once de sus investigadores han ganado premios Nobel. b) John Bardeen compartió su primer premio con William B. Shockley y Walter H. Brattain, por la invención del transistor, y el segundo, con Leon N. Cooper y John R. Schrieffer, por el desarrollo de la teoría BCS de la superconductividad. c) William B. Shockley pensaba que el mérito debía ser únicamente suyo puesto que suya fue la idea original. John se enfadó mucho y Walter le gritó: «¡Demonios, Shockley, en esto hay suficiente gloria para todos!». En 1955 Shockley fundó el Laboratorio de Semiconductores al sur de Palo Alto (California). Su empresa fue el origen de lo que hoy se conoce como el Valle del Silicio (Silicon Valley). En 1957 ocho de sus ingenieros principales se molestaron con él porque se negó a concentrarse en los transistores de silicio, que ellos creían que serían más fáciles de comercializar que los de germanio. Ante la negativa de Shockley, los «ocho traidores», como él los llamaría después, decidieron renunciar y fundaron su propia empresa, llamada Fairchild Semiconductor. El tiempo daría la razón a los empleados de Shockley. Posteriormente se mostró como activista político defendiendo posturas que fueron calificadas de racistas. d) Los transistores fueron usados por el público por primera vez en 1953, en la forma de amplificadores para los aparatos contra la sordera. En 1954 se desarrolló la radio de transistores y, en febrero de 1956, el Laboratorio de Computadoras Digitales del MIT empezó a desarrollar en colaboración con IBM una computadora transistorizada. En 1957 y 1958, UNIVAC y Philco produjeron las primeras computadoras comerciales de transistores.

El transistor 2N3055 es un transistor de potencia ideal, por su robustez, para iniciarse en los montajes electrónicos. Si le damos la vuelta, y colocamos sus terminales por encima de su línea de simetría horizontal, el terminal de la izquierda es la base, y el de la derecha, el emisor. Es curioso que el colector de este modelo es su propio chasis, de modo que puedes conectar un cable a cualquiera de sus dos orificios.

Respuesta: a

En el circuito a, la bombilla no se encenderá porque no llega corriente a la base del transistor y, por tanto, la unión colector-emisor está abierta.

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En el circuito b llega demasiada corriente a la base del transistor, ya que esta no está protegida. La bombilla no luce porque el transistor se ha roto.

En el circuito c, la corriente que llega a la base se ve «frenada» por la resistencia interna de la bombilla. El circuito no tiene utilidad práctica, pero la bombilla se enciende.

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FICHA 19

SOLUCIONES A LAS CUESTIONES (II)

El transistor trabajará en saturación si la constante de proporcionalidad entre la corriente de base y la de colector es inferior a la ganancia β del transistor. Así ocurre en los circuitos a y d; en ambos casos IC < β ⋅ IB. El transistor trabaja en la zona activa cuando IC = β ⋅ IB, como ocurre en el circuito b. En el circuito c no circula corriente por la base porque el interruptor está abierto, por tanto, el transistor está en corte.

En el circuito a del ejercicio 4, tenemos: PD = IC ⋅ VCE = 0,0443 ⋅ 0,0659 = 0,0291 W = 2,91 MW En el circuito b del ejercicio 4 no conocemos el valor de VCE, así que debemos deducirlo: VCC = IC ⋅ RC + VCE → VCE = VCC − IC ⋅ RC → VCE = 9 − 0,0579 ⋅ 100 = 3,21 V Por tanto, la potencia disipada será: PD = IC ⋅ VCE = 005 79 ⋅ 3,21 = 0,1858 W = 185,8 mW En el circuito c del ejercicio 4, la potencia disipada es obviamente 0 W. En el circuito d del ejercicio 4, nuevamente debemos calcular VCE: VCE = VCC − IC ⋅ RC → VCE = 9 − 0,008 89 ⋅ 1000 = 0,11 V La potencia disipada, en este caso, es: PD = IC ⋅ VCE = 0,008 99 ⋅ 0,11 = 0,0098 W = 9,8 mW

El punto de trabajo Q de un transistor viene definido por los valores de VCE e IC. El primero es ofrecido por el amperímetro conectado en el colector IC = 119 mA, y el segundo lo deduciremos utilizando: VCE = VCC − IC ⋅ RC → VCE = 9 − 0,119 ⋅ 75 = 0,075 V = 75 mV Podemos situar el punto de trabajo Q de coordenadas (VCE , IC) = (0,075, 0,119) en la curva característica de salida, como muestra la figura adjunta.

IC (mA) IB cte.

119 Q

VCE (V)

0,075

Comenzaremos suponiendo que el transistor funciona en activa en espera de encontrar contradicciones en el cálculo de VCE. En la malla de entrada tenemos: VBB = VRB + VBE → VBB ⯝ IB ⋅ RB + 0,7 Y despejando la corriente de base: VBB − 0,7 9 − 0,7 = = 0, 00553 A = 5,53 mA RB 1500 Si el transistor trabajase en activa, la corriente de colector sería: IC = β ⋅ IB = 60 ⋅ 0,005 53 = 0,3318 A = 331,8 mA En la malla de salida se cumple: • VCC = VRC + VCE • VCE = VCC − VRC = VCC − IC ⋅ RC → • → VCE = 4,5 − 0,3318 ⋅ 100 = −28,68 V Como la tensión colector-emisor no puede ser negativa si el transistor funciona en activa, se deduce que el transistor trabaja en la zona de saturación. Si deseamos conocer la intensidad del colector en saturación, podemos simular el circuito con Crocodile Technology 3D colocando un amperímetro en el colector. Como puedes observar: ICsat = 44,7 mA. IB =

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FICHA 19

SOLUCIONES A LAS CUESTIONES (III)

En la malla de entrada tenemos: • VBB = VRB + VBE → VBB ⯝ IB ⋅ RB + 0,7 La corriente de base es: VBB − 0,7 20 − 0,7 = = 6, 43 ⋅ 10−5 A = 6, 43 μA A RB 300 000 En activa, la corriente de colector es proporcional a la corriente de base, conforme a la expresión: IC = β ⋅ IB = 10 ⋅ 6,43 ⋅ 10−5 = 6,43 ⋅ 10−3 A = 6,43 mA IB =

En la malla de salida se cumple: • VCC = VRC + VCE • VCE = VCC − VRC = VCC − IC ⋅ RC → → VCE = 20 − 6,43 ⋅ 10−3 ⋅ 2000 = 7,14 V Los valores de IC e VCE definen el punto de trabajo Q del transistor. El punto Q pertenece a la recta de carga; es la intersección de la recta de carga y la curva característica de salida. La expresión matemática de la recta de carga, IC, en función de VCE, se deduce de:

IC (mA) 20

7,14

VCC = VRC + VCE = IC ⋅ RC + VCE Despejando IC vemos que la recta de carga depende del voltaje VCC y la resistencia RC y que su pendiente es negativa: V − VCE V 1 IC = CC = CC − ⋅ VCE RC RC RC

10 Q

IB = 6,43 μA 6,43

Normalmente, para representar gráficamente la recta de carga de un transistor en un circuito dado se calculan los puntos (IC , VCE) = (0 , VCEO) y (IC , VCE) = (ICsat , 0), siendo VCEO el voltaje colector-emisor cuando el transistor funciona en corte e ICsat la intensidad en el colector cuando el transistor funciona en saturación:

0 0

a) Cálculo del punto (0 , VCEO): ⎪⎧⎪ VCC 1 − ⋅ VCE ⎪⎪IC = RC RC ⎪⎨ ⎪⎪ V 1 ⎪⎪0 = CC − ⋅ VCEO → VCEO = VCC = 20 0V ⎪⎩ RC RC b) Cálculo del punto (ICsat , 0): ⎪⎧⎪ VCC 1 − ⋅ VCE ⎪⎪IC = RC RC ⎪⎨ ⎪⎪ 20 V 1 V ⎪⎪ICsat = CC − ⋅ 0 = CC = = 0, 01 A = 10 mA ⎪⎩ 000 20 RC RC RC

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FICHA 20

EN LA RED

REEA http://olmo.pntic.mec.es/jmarti50/ portada

ELECTRO SOFTWARE http://www.terra.es/personal2/juliogas/electro/Archivos/software.htm

TÚ VERAS http://miro.h3m.com/~s04be433/ index.html

Estupenda web con multitud de recursos didácticos en el campo de la electrónica analógica y de la tecnología en general. Su propósito es didáctico. Pertenece al IES Río Cuerpo de Hombre de Béjar (Salamanca).

Desde este sitio puedes descargar mucho software gratuito que te ayudará en tus simulaciones de circuitos electrónicos analógicos.

Web muy didáctica dedicada a la presentación de conocimientos básicos relacionados con el mundo de la electrónica.

ALCATEL-LUCENT http://www.alcatel-lucent.com/wps/ portal/BellLabs

MI MECÁNICA POPULAR http://www.mimecanicapopular.com

ELECTRÓNICA FÁCIL http://www.electronicafacil.net

Web dedicada a explicar la construcción de pequeñas máquinas curiosas con elementos sencillos que tú mismo podrás realizar en tu taller casero.

Sitio web muy recomendable para encontrar información sobre características técnicas de componentes, tutoriales, zona de descarga, noticias de interés, etc.

El origen de esta empresa son los famosos Laboratorios Bell que tantos logros tecnológicos han producido. Desde esta página puedes acceder a sus proyectos de investigación y consultar sus hitos históricos más relevantes.

Notas

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Día (L, M ...)

Fecha (31/12/08)

Curso (3.º K)

Faltan herramientas

Estado general inicio de la clase (Marcar con una X) Sobran herramientas

64 Herramientas descolocadas

Al inicio de la clase Al final de la clase

HERRAMIENTAS AUSENTES EN EL PANEL

Correspondiente al panel n.º:

Firma y nombre del responsable de herramientas

Panel en perfecto estado

CONTROL DE HERRAMIENTAS

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FICHA 21

AMPLIACIÓN

CONTROL DE HERRAMIENTAS

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EVALUACIÓN

FICHA 22

EVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

Explica cuál es la función de las resistencias fijas y de los potenciómetros en un circuito electrónico, indicando su simbología y en qué se diferencian las unas de los otros.

Define la magnitud capacidad eléctrica de un condensador. ¿En qué unidades se mide?

Deseamos encender un diodo LED con una pila de petaca de 4,5 V, ¿qué resistencia deberemos conectar en serie con él para que funcione en condiciones óptimas? (Datos: el voltaje e intensidad nominales del LED son, respectivamente, 2 V y 20 mA.)

Diseña un circuito que permita detectar cuándo ha alcanzado cierto nivel el agua de una bañera. Explica su funcionamiento.

Explica los tres modos de funcionamiento de un transistor bipolar NPN.

La ganancia de corriente del transistor bipolar NPN 2N3055 que trabaja en la zona activa es de 50. Si recibe en su terminal de base una corriente de intensidad 10 mA, ¿qué corriente pasará a través de su colector?

FECHA:

¿En qué estado se encontrará la bombilla del siguiente circuito cuando, tras cerrar el interruptor, el condensador se haya cargado totalmente? Explica por qué. ¿Cuánto tiempo tardará en cargarse el condensador?

Explica el funcionamiento del siguiente circuito, indicando el nombre y función de cada uno de sus componentes:

Indica cuáles de las siguientes bombillas se encenderán cuando se cierre el interruptor. Explica por qué.

Completa los componentes que faltan en este circuito temporizador, explicando la función que realiza cada uno.

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EVALUACIÓN

FICHA 23

AUTOEVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

¿Qué es un potenciómetro?

a) Un medidor de potencia eléctrica.

FECHA:

¿Qué resistencia, teóricamente, presenta un condensador en un circuito de corriente continua?

b) Un resistor fijo.

a) Siempre infinita.

c) Un zumbador.

b) Nula cuando está descargado e infinita cuando está cargado.

d) Un resistor variable.

c) Siempre nula. 2

d) Infinita cuando está descargado y nula cuando está cargado.

¿A qué componente corresponde este símbolo? a) Una NTC.

c) Una PTC.

b) Una LDR.

d) Un potenciómetro.

¿A qué voltaje estará sometido un condensador de 5 µF que logra almacenar una carga de 1,07 µC? a) 0,21 V.

c) 5,35 V.

b) 4,67 V.

d) 6,07 V.

¿Qué componente electrónico no es necesario para diseñar un circuito que detecta variaciones térmicas? a) Una PTC.

c) Una NTC.

b) Un transistor.

d) Una LDR.

¿Qué afirmación corresponde al comportamiento de la bombilla tras cerrar el interruptor?

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta? a) Un diodo permite el paso de corriente en el sentido que indica la flecha de su símbolo. b) Un diodo necesita una resistencia de polarización para poder encenderse. c) Los diodos impiden el paso de corriente en el sentido que indica la flecha de su símbolo. d) Los diodos están compuestos por dos materiales metálicos.

a) La bombilla no se encenderá nunca. b) Se encenderá al aumentar la temperatura.

¿Cuándo trabaja un transistor bipolar en activa?

c) Se encenderá al disminuir la temperatura.

a) Cuando se comporta como un interruptor abierto. b) Cuando la corriente que circula por su colector es proporcional a la que circula por su base. c) Cuando permite que por su colector circule la máxima corriente. d) Cuando se comporta como un conmutador. 6

Si un condensador tarda 1,7 s en cargarse, ¿cuánto tardará en descargarse? a) 5 RC veces el tiempo de carga. b) El mismo tiempo. c) 5 veces el tiempo de carga. d) RC veces el tiempo de carga.

d) Estará encendida permanentemente. 10

¿Qué es un circuito impreso? a) Un esquema eléctrico realizado con ordenador. b) Un circuito implementado sobre una placa pretaladrada en la que se han insertado los componentes y se han conectado mediante cables. c) Un circuito implementado sobre una placa metálica en la que los cables se han sustituido por soldaduras. d) Un circuito implementado sobre una placa de plástico en la que los cables se han sustituido por pistas.

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EVALUACIÓN

FICHA 24

SOLUCIONES (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EVALUACIÓN 1

Puedes fabricar un sensor de humedad simplemente con dos clavos separados 1 cm. A cada uno conectas un cable y ya está.

La función de las resistencias fijas (resistores) y de los potenciómetros es disminuir la corriente eléctrica que circula por la rama de un circuito, absorbiendo voltaje. Sus símbolos, según la normativa europea, son respectivamente:

Cuando los clavos se sumergen en el agua, la pequeña corriente generada entre ambos es amplificada por el transistor y puede activar la bobina de un relé. Los contactos del relé hacen que se encienda una bombilla indicando que el nivel de agua en la bañera ha llegado al lugar donde está el sensor.

Las resistencias fijas han sido diseñadas para presentar siempre la misma resistencia eléctrica. Los potenciómetros disponen de un dispositivo (tornillo, ruedecilla…) que permite al usuario variar la resistencia eléctrica que presentan.

El potenciómetro sirve para regular la sensibilidad del circuito. 5

La carga máxima que puede almacenar un condensador depende del voltaje que se aplique en sus armaduras. Esta dependencia es proporcional y a la constante de proporcionalidad se le llama capacidad (C) del condensador. Q C = V Q=C⋅V

a) En corte. Ocurre cuando el transistor no permite que pase nada de corriente entre colector y emisor. Se comporta como un interruptor abierto. b) En activa. Ocurre cuando la corriente que deja pasar el transistor entre colector y emisor es proporcional a la que entre por su base. c) En saturación. Ocurre cuando el transistor deja pasar toda la intensidad posible entre colector y emisor. Se comporta como un interruptor cerrado.

Aplicamos las reglas de la asociación en serie de resistencias y la ley de Ohm:

VT = VLED + VR → VR = VT − VLED I ⋅ R = 4,5 − 2 = 2,5 → 2,5 2,5 = →R= = 125 Ω I 0, 020 4

El transistor bipolar tiene tres modos de funcionamiento:

Cuando el transistor trabaja en activa, la intensidad de colector y de base están relacionadas por la expresión:

IC = β ⋅ IB = 50 ⋅ 0,01 = 0,5 A

Una solución posible es la ofrecida por el siguiente circuito: 7

Los componentes que faltan son: a) Un potenciómetro de 100 kΩ de valor máximo (regulado a 40 kΩ es una buena opción) a través del cual se cargará el condensador. b) Un transistor que entra en saturación cuando el condensador se ha cargado. En ese momento permite el paso de corriente de su colector al emisor, la bobina del relé atrae sus contactos y el motor comienza a girar. c) Un diodo en paralelo con la bobina del relé para evitar que la corriente inversa de pico, que se produce al desconectarla, cause daños en el colector del transistor.

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EVALUACIÓN

FICHA 24

SOLUCIONES (II)

NOMBRE:

CURSO:

El circuito es:

FECHA:

El interruptor general permite parar el motor, ya que está en una rama principal del circuito. El conmutador produce el cambio de sentido de giro del motor. Un LED se enciende cuando el motor gira «a derechas» y el otro lo hace cuando gira «a izquierdas». Las resistencias en serie con los LED los protegen de sobreintensidades y les hacen trabajar en sus valores de voltaje e intensidades nominales.

Los diodos solo dejan pasar la corriente si sigue el mismo sentido que la flecha de su símbolo. • La primera bombilla, empezando por la izquierda, no se enciende porque el diodo en serie con ella se opone a la corriente.

La bombilla estará apagada, porque después de que el condensador se haya cargado, él mismo interrumpe el tránsito de electrones.

• La segunda bombilla sí se enciende (el diodo en paralelo con ella no le afecta). • La tercera bombilla (en la parte inferior del esquema) también se enciende. • La cuarta bombilla no se enciende porque está cortocircuitada. • La quinta bombilla no se enciende porque uno de los diodos en serie con ella se opone al paso de la corriente.

El tiempo de carga será:

tc = 5 ⋅ R ⋅ C = 5 ⋅ 220 ⋅ 10 ⋅ 10−6 = 0,011 s

El circuito es el siguiente:

AUTOEVALUACIÓN 1

a; 10 d.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 25

BASES DE LA ELECTRÓNICA

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

APROVECHANDO LA ENERGÍA ELÉCTRICA Según la teoría de bandas, un material puede ser conductor, semiconductor o aislante de la corriente eléctrica según cuál sea su estructura de bandas. A

Banda de conducción

Banda de conducción –

–

Banda de valencia

Gap

Electrón

Banda de valencia

Interpretar dibujos. • Observa los esquemas e indica cuál pertenece a un conductor, cuál a un semiconductor y cuál a un aislante. Luego justifica tus respuestas. El esquema A pertenece a un conductor, pues:

El esquema B pertenece a un semiconductor, pues:

El esquema C pertenece a un aislante, pues:

• Explica. La conducción de la corriente eléctrica por medio de electrones «sobrantes». La conducción de la corriente eléctrica por medio de huecos. 2

Dominar el vocabulario básico de electrónica. • Busca en la sopa de letras de la derecha trece términos relacionados con la electrónica. • Contesta. ¿Por qué a la banda llamada gap también se la conoce con el nombre de banda prohibida? ¿Por qué se utilizan elementos como el silicio o el germanio para elaborar materiales semiconductores?

A E E C I O H N C Z H T A A A

D R T R I S T O R G R O R L S

O I C I L I S C E A C R O U D

D T A P G C E P N P X W T V F

A C S H A D M S I P P I D L S

P A P U G O I M P U R E Z A Q

O E O E A S C O C G E G A V E

D O I C T A O O D E N Y I V R

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E I C O R E N O D O O D S H Y

S U R W A D D B R I E S L A U

C O E E U V U T V P O A A P I

D C R C E A C H I P H O N H O

X R T A H E T M V J I O T S A

S O R C L E O I N A M R E G C

R P I E M V R A A N E N T D H

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 26

¿CÓMO FUNCIONAN LOS DIODOS? (I)

NOMBRE:

CURSO:

EL FUNCIONAMIENTO DE UN DIODO

FECHA:

Sin polarización Ánodo

Cristal

Cátodo

Cristal

El diodo es un componente básico de los circuitos tipo P tipo N electrónicos. Su funcionamiento se basa en la Polarización Polarización unión de dos materiales semiconductores, uno inversa directa de tipo P y otro de tipo N. Recuerda que Ánodo Cátodo al terminal que sale del semiconductor de tipo P Cátodo Ánodo Cristal Cristal Cristal Cristal se le denomina ánodo; y al que sale del tipo P tipo N tipo P tipo N semiconductor de tipo N, cátodo. El diodo se puede emplear para controlar el paso de la corriente eléctrica por un circuito, a modo de interruptor, tal y como muestra el esquema Interruptor Interruptor de la derecha. abierto

cerrado

Interpretar esquemas de circuitos con diodos. • En el esquema superior identifica la zona de empobrecimiento de los diodos que aparecen representados. • Observa los esquemas. a

Identifica los diodos que hay en cada circuito. Realiza un dibujo sencillo con el esquema de un diodo y rotula en él cuál es el cátodo y cuál el ánodo. Indica la polaridad de los diodos. ¿Por cuáles de los circuitos anteriores circula la corriente eléctrica? Explica tu respuesta. Ahora vuelve a dibujar los esquemas, modificándolos para que circule la corriente por todos ellos. ¿Cómo has dibujado los diodos? ¿En qué estado de polarización se encuentran? • ¿Influye el valor de la resistencia en tus respuestas? ¿Qué ocurre si la resistencia tiene un valor muy elevado?

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 26

¿CÓMO FUNCIONAN LOS DIODOS? (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Conocer el funcionamiento de un diodo. • Marca las frases verdaderas: Un diodo está formado por la unión de dos semiconductores. Siempre que se conecta un diodo en un circuito, pasa corriente por él. En polarización directa, la corriente eléctrica no circula por el diodo. En polarización inversa, la corriente eléctrica no circula por el diodo. El diodo puede emplearse como interruptor en un circuito. Para que un diodo pueda conducir la corriente eléctrica hay que eliminar en todo o en parte la zona de empobrecimiento. Cuando la tensión en los terminales del diodo es mayor que la tensión umbral, el diodo se encuentra en estado de conducción. Cuando la tensión en los terminales del diodo es mayor que la tensión umbral, el diodo se encuentra en estado de bloqueo. • ¿Qué es el punto de trabajo ideal del diodo? • ¿Qué es la zona de empobrecimiento de un diodo?

Conocer el funcionamiento de un diodo. Observa en el dibujo el circuito con un diodo, cuyo comportamiento aparece descrito por la gráfica.

• ¿En qué estado se encuentra el diodo del circuito?

1,2 V

600 ⍀

• A partir del aspecto de la gráfica, ¿puedes deducir si se trata de un diodo real o de un diodo ideal? Justifica tu respuesta. • ¿Circula la misma intensidad de corriente por la resistencia que por el diodo? ¿Cómo lo sabes? • Calcula la expresión de la recta de carga. Luego representa sobre papel la recta de carga sobre la gráfica que describe el funcionamiento del diodo. ¿En qué punto se cortan? • ¿Cuál es el punto de trabajo del diodo? • ¿Cómo conocemos habitualmente la gráfica del diodo? ¿Quién la proporciona? 4

Iak (mA) 4 3 2 1 0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Vak (V)

Interpretar circuitos con diodos LED. • En el esquema de la derecha señala qué diodos LED se iluminarán y cuáles no. Justifica tu respuesta. • Pon ejemplos de aparatos que usas habitualmente y que incorporan uno o varios diodos LED. ¿Cuál es la misión que cumplen los diodos LED? ¿De qué color es la luz proporcionada por los diodos? • ¿Cuál es la ventaja de estos componentes frente a otros sistemas de iluminación? (Clave: piensa en el consumo energético.)

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FICHA 27

¿CÓMO FUNCIONAN LOS TRANSISTORES? (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EL FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR El transistor es el dispositivo electrónico más importante y el más empleado en la actualidad. Por ejemplo, los microprocesadores de los potentes ordenadores modernos incorporan decenas de millones de transistores. En los circuitos impresos, los transistores incluyen una cubierta protectora, el encapsulado, que protege sus terminales, y que puede estar elaborado con diversos materiales: plástico, metal… Un transistor puede ser considerado como la unión de dos diodos: uno formado por la unión emisor-base y otro formado por la unión base-colector. El terminal de base controla el paso de la corriente eléctrica entre el colector y el emisor.

PNP

NPN

Identificar las partes que forman un transistor. Observa los esquemas superiores sobre los componentes de un transistor y contesta. • Identifica en los esquemas superiores: El emisor. La base. El colector. • ¿Qué indica la flecha en los esquemas de abajo? • Entonces, ¿en qué se diferencian un transistor de tipo PNP y otro de tipo NPN en lo que a la dirección de la corriente de emisor se refiere? • Dibuja el esquema de un transistor NPN e indica en él: La dirección de la corriente de base. La dirección de la corriente de colector. La dirección de la corriente de emisor.

Interpretar circuitos con transistores. La acción de polarizar un transistor consiste en conectarlo a un circuito exterior, llamado circuito de polarización. En un circuito con conexión en emisor común, el terminal emisor de un transistor se conecta a dos generadores. • Rotula en el circuito de la derecha los siguientes elementos: Resistencia de base. Resistencia de colector. Tensión de base. Tensión de colector. Intensidad de colector. Intensidad de emisor. Intensidad de base. • Indica en el esquema el sentido de la intensidad de la corriente a lo largo de todo el circuito.

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FICHA 27

¿CÓMO FUNCIONAN LOS TRANSISTORES? (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Conocer los transistores. • Marca las afirmaciones verdaderas. Los transistores están formados por la unión de dos materiales semiconductores: uno de tipo P y otro de tipo N. Hay un tipo de transistor que está formado por dos capas de material semiconductor de tipo P. Hay un tipo de transistor que está formado por dos capas de material semiconductor de tipo N. El transistor es un dispositivo con dos terminales: emisor y colector. En un transistor se cumple la relación IE = IB + IC. En un transistor se cumple la relación IB = IE + IC. En un transistor se cumple la relación IC = IB + IE. En un circuito de polarización con un transistor se añaden dos resistencias para limitar la corriente que circula por la base y por el colector. Un transistor se comporta como un interruptor controlado por corriente eléctrica. Si la corriente de base es mayor que un valor umbral, entonces el transistor no conducirá la corriente y se comportará como un interruptor abierto. Si la corriente de base es mayor que un valor umbral, entonces el transistor conducirá la corriente y se comportará como un interruptor cerrado. En la zona de corte, el transistor conduce la corriente eléctrica. En la zona activa, el transistor conduce la corriente eléctrica parcialmente. En la zona de saturación, el transistor conduce la corriente eléctrica plenamente.

Resolver circuitos con transistores. • Observa el circuito con un transistor de la derecha. ¿Qué tipo de transistor es?

80 Ω

¿Cuál es el valor de la resistencia de carga? 800 Ω

¿Cuál es el valor de la resistencia de base?

10 V

• Identifica: El circuito de base.

2,3 V

El circuito de colector. • El valor de la tensión base-emisor es de 0,3 V. Indica la expresión de la recta de carga a partir de los valores que aparecen en el circuito. ¿Cuál es el valor de la corriente que circula por la base? Sabiendo que la ganancia del transistor es 50, calcula el punto de trabajo del mismo. A partir de los valores obtenidos, ¿sabrías decir en qué zona se encuentra el transistor? • ¿Qué representa físicamente la ganancia de un transistor? • ¿Por qué se dice que el transistor no es solamente un elemento de control de la corriente eléctrica, sino que además es un amplificador de la corriente? • ¿Qué son las curvas características de un transistor? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 28

SENSORES DE CONTACTO: LOS BUMPERS (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Un bumper es un conmutador que tiene dos posiciones con muelle de retorno hacia la posición de reposo y con una palanca de accionamiento. Esta palanca será de mayor o menor longitud en función del modelo de bumper.

FUNCIONAMIENTO Cuando el bumper está en reposo, sin accionar, el terminal o patilla común (C) y el terminal R están en contacto. Cuando se aplica presión sobre la palanca, el terminal C entra en contacto con el terminal A: el bumper pasa a la posición activo. En ese momento se oye un clic que nos indica el contacto entre terminales, lo que ocurre cuando la palanca llega prácticamente al final de su recorrido.

Reposo (R) C

Común (C) Activado (A)

USOS

Los bumpers se usan para detectar obstáculos mediante contacto directo. Sin embargo, no son sensores de contacto adecuados para robots de alta velocidad, ya que cuando se detecta el obstáculo gracias al bumper, el robot no tiene tiempo de frenar.

CUESTIONES 1

¿Cuántos terminales o «patillas» tiene un bumper ? a) Dos.

c) Cuatro.

b) Tres.

d) Cinco.

¿Deben conectarse todos los terminales de un bumper en cualquier montaje eléctrico? a) Sí, nunca puede dejarse un terminal sin conectar. b) Depende del circuito que queramos hacer. c) Siempre debe dejarse libre uno de los terminales. d) Normalmente, siempre hay dos terminales libres.

¿Cuál de los siguientes términos es sinónimo de bumper ? a) Llave conmutada.

c) Conmutador simple.

b) Pulsador fin de carrera.

d) Interruptor sensitivo.

¿Cómo se denominan los terminales de un bumper ? a) COM, ON, OFF y PLAY.

c) NA , NC y ON.

b) NA y NC.

d) COM, NC y NA.

¿Para qué no debe emplearse un bumper ? a) Como interruptor general de un circuito. b) Para determinar si un objeto ha alcanzado una posición determinada. c) Para implementar un pulsador normalmente cerrado. d) Para implementar un pulsador normalmente abierto.

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FICHA 28

SENSORES DE CONTACTO: LOS BUMPERS (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

¿Qué ocurriría si por los terminales de un bumper circulara una intensidad superior a su intensidad nominal? a) Podría producirse un arco eléctrico entre los terminales, aumentado con ello el riesgo de incendio del circuito. b) Explotarían los contactos al no poder soportar la presión. c) Nada, los contactos son capaces de soportar cinco veces su intensidad nominal. d) Los bumpers incorporan un fusible en cada terminal que evita la circulación de corrientes de intensidad superior a la nominal.

¿Qué terminales deberías conectar si utilizaras un bumper para hacer sonar el timbre de la entrada de una vivienda? a) COM y NC.

c) NA y NC.

b) COM y NA.

d) ON, COM y NA.

En la figura, podemos observar una bomba (B) que llena un depósito de agua. En la parte más alta hay una palanca en cuyo extremo se ha colocado una bola de porexpán. Al aumentar el volumen de agua en el depósito, la palanca subirá, ya que el porexpán flota. Pulsador

Palanca

Bomba

Cuando el depósito se haya llenado, la palanca activará el pulsador y la bomba dejará de bombear agua. Pulsador

Palanca

Bomba

Si el pulsador se implementa con un bumper, ¿qué terminales deberán conectarse?

a) COM y NC.

c) NA y NC.

b) COM y NA.

d) ON, COM y NA.

Disponemos de un polímetro y lo utilizamos en el modo de detección de cortocircuito. Conectamos, al azar, las dos bananas del polímetro a dos terminales o patillas de un bumper que no está conectado a ningún circuito. Si suena el pitido del polímetro, ¿qué terminales habremos conectado? a) ON y COM.

c) NC y NA.

b) COM y NA.

d) COM y NC. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 29

PROYECTOS CON RELÉS I. CONTROL DE UN PASO A NIVEL (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Nuestro objetivo es realizar una maqueta demostrativa de cómo se puede conseguir que dos semáforos regulen automáticamente el tráfico en un paso a nivel.

PROCEDIMIENTO Los semáforos constan de dos luces, una roja y otra verde. El tren puede simularse con un sencillo cochecito eléctrico que se desplace linealmente. El esquema de funcionamiento que proponemos es el siguiente: 1. Inicialmente los dos semáforos tienen sus luces verdes encendidas y las rojas apagadas.

Control automático de un paso a nivel.

2. El tren se acerca al paso a nivel y activa el pulsador NA. La bobina del relé atrae los contactos del conmutador y las bombillas verdes dejan de lucir y se encienden las rojas.

Control automático de un paso a nivel.

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FICHA 29

PROYECTOS CON RELÉS II. CONTROL DE UN PASO A NIVEL (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

3. El tren libera el pulsador NA. La bobina del relé sigue atrayendo los contactos del conmutador y las bombillas rojas continúan encendidas.

Control automático de un paso a nivel.

4. El tren atraviesa el paso a nivel y se aleja hasta activar el pulsador NC. El pulsador NC abre la rama principal del circuito de control y la bobina deja de recibir corriente. El conmutador vuelve a su posición original y las bombillas rojas se apagan, encendiéndose las verdes.

Control automático de un paso a nivel.

Sugerencias • En todos los proyectos con relés te recomendamos que utilices modelos cuyo voltaje nominal sea de 6 V (resistencia de la bobina de 75 Ω) y que los actives con pilas de petaca de 9 V. Ambos son fáciles de conseguir en las tiendas de componentes electrónicos. • Si deseas sustituir las bombillas por LED, no olvides conectarlos en serie con una resistencia de unos 100 Ω. • Si te gustan las complicaciones, puedes añadir una o dos barreras levadizas que suban y bajen automáticamente.

CUESTIONES 1

Explica brevemente el funcionamiento del circuito empleado en cada una de las fases propuestas en estas páginas.

¿Cuál es la ventaja de sustituir las bombillas tradicionales por LED? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 30

PROYECTOS CON RELÉS III. MICROBOT FUGITIVO (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

PROCEDIMIENTO Se trata de un pequeño cochecito que cambia de dirección cuando choca con una pared. Puedes construir un pequeño laberinto y que el robot trate de escaparse de él. Fugitivo hecho con abundante material reciclado.

Laberinto hecho con tablones en el suelo.

Este es uno de los poco microbots que se puede realizar utilizando únicamente componentes electromecánicos. 1. Comienza por el chasis, que puede ser de madera contrachapada o de cartón corrugado. 2. Acopla dos cojinetes de fricción que puedes obtener del tubo de un bolígrafo o bien fabricarlos tú mismo enrollando un trozo de cartulina. 3. Por esos cojinetes entrarán los palieres, que no son más que unas poleas (que actuarán también de ruedas) con un eje que puede ser un palito de caramelo. 4. Al pegar los motores al chasis, ten cuidado de alinear bien los motores inclinándolos levemente para que la correa, que los une a la polea, no se salga. Así no será necesario utilizar topes ni en los motores ni en los palieres. Las correas pueden ser gomas elásticas de papelería. Bumper

Rueda

Motor Correa

Correa

Detalle de la inclinación del motor para que no se salga la correa.

Polea reductora

Chasis

Cojinete

Elementos mecánicos del microbot Fugitivo.

En el frontal del chasis debes colocar, al menos, dos sensores de contacto de los llamados finales de carrera o, en argot robótico, bumpers (del inglés, parachoques). Hay que configurarlos como pulsadores normalmente abiertos. El algoritmo de funcionamiento es el siguiente: 1. Estado inicial: los dos motores giran en el mismo sentido, hacia adelante, y el microbot se desplaza en línea recta. Bueno, en general, debido a las inevitables imperfecciones en la construcción a mano, el microbot seguirá una trayectoria giratoria, con mayor o menor radio de curvatura. 2. Si el microbot choca por la izquierda, se pulsa el bumper izquierdo, y el motor derecho debe invertir su sentido de giro, provocando un giro que trata de sortear el obstáculo. Esta inversión durará solo el tiempo que el bumper permanece pulsado. Sería deseable que durase algo más, para ello deberíamos utilizar un circuito temporizador, pero la inercia de los elementos mecánicos se encarga de aportar un pequeño retraso que es suficiente en la práctica. Análogamente, si el microbot choca por la derecha, el motor izquierdo debe invertir su sentido de giro.

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FICHA 30

PROYECTOS CON RELÉS III. MICROBOT FUGITIVO (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

3. Si el microbot choca de frente, ambos motores invertirán su sentido de giro y el microbot irá hacia atrás en línea recta. Teóricamente, esto haría que, al liberarse los bumpers, el microbot fuese hacia delante chocando de nuevo con los dos bumpers a la vez. En la práctica, esta situación es sumamente improbable (no se repite más de 2 veces seguidas) debido a que el microbot no es simétrico ni tampoco su funcionamiento. El siguiente circuito implementa el algoritmo anterior:

IGCP

IGCC

BDCHO

BIZQ

MDCHO

MIZQ

Esquema eléctrico del funcionamiento del cerebro de un microbot Fugitivo.

Vistas superior e inferior del prototipo simulado con Crocodile Technology 3D.

Se han incorporado un interruptor general en el circuito de control (IGCC) y un conmutador doble de corredera que actuará como interruptor general del circuito de potencia (IGCP), al desconectar simultáneamente ambos motores. Para conseguir un funcionamiento aceptable, debe alimentarse cada motor por separado. Las pilas de petaca de 4,5 V suficientes. Con estas condiciones, el robot puede funcionar autónomamente unos 20 minutos. Para realizar el circuito eléctrico anterior tenemos varias opciones: • Primera opción. Utilizar la utilidad PCB del Software Crocodile Technology 3D para diseñar una placa de circuito impreso donde insertar y conectar los componentes. • Segunda opción. Utilizar placas pretaladradas con la misma intención. • Tercera opción. Emplear placas de diseño PROTOBOARD. • Cuarta opción. Pegar los componentes sobre una plancha de cartón corrugado y unirlos por cables soldados a sus patillas. Esta es la más barata, la más rápida y la más didáctica. Es la que elegiremos. Para llevar a cabo la cuarta opción, conviene hacerse una plantilla de situación de los componentes, etiquetando sus patillas conforme al esquema eléctrico.

Relé 2 circuitos 6 V Motor derecho

Pila 4,5 V Conmutador doble de corredera

Alimentación eléctrica Puerto de actuadores Puerto de sensores Circuito de potencia Circuito de control

Relé 2 circuitos 6 V Pila 4,5 V Interruptor general de corredera Pila 9 V

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Motor izquierdo

Bumper izquierdo Bumper derecho

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FICHA 30

PROYECTOS CON RELÉS III. MICROBOT FUGITIVO (III)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

CONSEJOS Evita las esquinas cóncavas de ángulos inferiores a 120º en el laberinto que diseñes para competir. Tu microbot puede atascarse.

Para hacer más ágil a tu microbot, incorpórale más bumpers. Por supuesto, se conectan todos en paralelo.

Puedes incorporar a cada motor, dos LED (por ejemplo, uno verde y otro amarillo) que indiquen el sentido de giro del motor. Apaga las luces y disfruta del espectáculo.

Utiliza una rueda loca de reducidas dimensiones; puedes conseguirla en cualquier ferretería. Si no, utiliza simplemente una hembrilla cerrada directamente atornillada a la parte inferior del chasis. Esta solución solo es válida si el suelo del laberinto es muy liso.

Hazlo pequeñito, busca la miniatura y, también, la ligereza (no más de 600 g).

Constrúyele una carcasa de plástico o cartón y suelta varios microbots en el laberinto para que interaccionen entre ellos.

Ponle un nombre, «tunéalo» y presume.

Fugitivo con seis bumpers frontales.

Fugitivo 3PK2 con guardabarros, alerón y frontal «tuneado».

Varios Fugitivos compiten por salir primero del laberinto.

Fugitivo con cuatro bumpers frontales y carcasa de protección para la competición simultánea. ¡Cuéntaselo a tus amigos!

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FICHA 31

DEL ELECTRÓN AL TRANSISTOR

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Electrones en movimiento

Semiconductores

Todo en torno a nosotros está hecho de átomos. Los mismos átomos están hechos aún de partículas más pequeñas, llamadas protones, neutrones y electrones. Los electrones son las partículas más pequeñas. Cada uno de ellos es portador de la cantidad de carga eléctrica más pequeña posible, e incluso diminutos fragmentos de materia contienen millones de ellos. En la mayoría de los materiales, sobre todo en buenos aislantes como el cristal o el plástico, los electrones se mantienen confinados debido a la fuerte atracción de los protones, cargados positivamente. Pero algunos materiales, sobre todo metales, contienen electrones con energía suficiente como para estar más libres, lo que les permite transportar esa energía de un sitio a otro; por ello los metales son buenos conductores y se utilizan en todos los sistemas eléctricos. […]

Los semiconductores, materiales a caballo entre los conductores eléctricos y los aislantes, son la llave de la electrónica moderna. A diferencia de los metales, solo algunos de sus electrones se mueven libremente, mientras otros pasan de átomo en átomo dejando libres «huecos» que actúan como cargas positivas moviéndose en sentido contrario. Añadiendo impurezas a los semiconductores, en un proceso llamado dopaje, se pueden conseguir estructuras sólidas en las que el comportamiento de los electrones queda controlado eléctricamente. El silicio es un semiconductor que se ha utilizado desde los comienzos de la radio, siendo todavía hoy la base de la electrónica. Sin embargo, en los años 40 era el germanio el que parecía más prometedor para mejorar los detectores de radar, y en 1945 se utilizaba en los intentos realizados para obtener un dispositivo semiconductor como amplificador. […]

Uso de los electrones

Al menos 30 años necesitaron los experimentadores para darse cuenta que los electrones generados por metales calientes podían ser utilizados para amplificar señales. Thomas Edison sospechó hacia 1880 que algo viajaba por el vacío dentro de sus bombillas. En 1904 Ambrose Fleming utilizó este «efecto Edison» para fabricar un diodo: un dispositivo con dos electrodos que, dado que conducía la electricidad en un solo sentido, denominó válvula. Este dispositivo podía detectar señales de radio muy débiles, convirtiendo la corriente alterna en continua y actuando sobre un indicador, pero no podía amplificarlas. Cuando Lee De Forest añadió un tercer electrodo, creando el triodo, fue posible convertir una señal débil en una más potente. El triodo fue el primer amplificador. […]

Desarrollo del transistor

En 1947 aumentó el entendimiento de la física de materiales debido a la aparición del transistor, un amplificador semiconductor que iba a tener un impacto nada acorde con su tamaño. […] Pero el transistor iba a reemplazar un componente electrónico fundamental, el triodo, duplicando su capacidad de amplificar y conmutar sin necesidad de su frágil y aparatosa cubierta de cristal y de su calentador de alto consumo. El transistor apareció originalmente como un posible sustituto de los conmutadores electromecánicos de las centrales telefónicas […]. Muchos dispositivos que hoy consideramos elementales serían irreconocibles sin el transistor. Una cámara de vídeo necesitaría al menos ocho veces más espacio y un ordenador llenaría una habitación, siendo ambos inabordables. ROGER BRIDGMAN, Ciencia visual Altea. Electrónica.

Interpretar un texto sobre el desarrollo de la electrónica en sus comienzos. • Resume cada uno de los apartados del texto con una frase. • Elige un título para el documento que acabas de leer. • Explica las siguientes frases: … un diodo: un dispositivo con dos electrodos que, dado que conducía la electricidad en un solo sentido, denominó válvula.

Los semiconductores son la llave de la electrónica moderna. [el transistor] un amplificador semiconductor que iba a tener un impacto nada acorde con su tamaño. Muchos dispositivos que hoy consideramos elementales serían irreconocibles sin el transistor. • A partir del texto, ¿puedes indicar cuáles son las principales ventajas aportadas por el transistor frente a otros dispositivos empleados con anterioridad en electrónica? • ¿Cuál es la diferencia entre conductores y semiconductores? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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Notas

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Electrónica digital

MAPA DE CONTENIDOS ELECTRÓNICA DIGITAL

emplea álgebra de Boole

para

resolver problemas tecnológicos en varias etapas usando 1. Identificar elementos de maniobra con variables

puertas lógicas

forman parte de

2. Identificar actuadores con funciones

circuitos integrados (chips) básicas

representadas con

otras

3. Elaborar la tabla de verdad de los actuadores

4. Expresar algebraicamente las funciones lógicas

• AND • OR • NOT

• NAND • NOR símbolos

empleados en

pueden incluir

aparatos electrónicos

millones de componentes

5. Implementar las funciones lógicas

6. Acondicionar las entradas y salidas digitales

AND

NOT

NAND

NOR

OBJETIVOS • Conocer las propiedades del álgebra de Boole. • Obtener la primera forma canónica a partir de una tabla de verdad. • Implementar una función lógica utilizando circuitos digitales elementales. • Comprender la importancia de la miniaturización de los componentes electrónicos para la introducción de los circuitos electrónicos en aparatos de uso cotidiano. • Saber cómo funcionan y cuál es la utilidad de las diferentes puertas lógicas utilizadas en circuitos electrónicos modernos.

• Saber cómo se fabrican en la actualidad los circuitos integrados. • Aprender algunas de las características básicas de los circuitos integrados. • Identificar problemas susceptibles de ser resueltos mediante la utilización de puertas lógicas. • Analizar el funcionamiento de circuitos que incluyen puertas lógicas.

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PROGRAMACIÓN DE AULA

CONTENIDOS CONCEPTOS

• Álgebra de Boole. Operaciones booleanas. • Planteamiento digital de problemas tecnológicos. Traducción de problemas tecnológicos al lenguaje de la lógica digital. Primera forma canónica. • Implementación de funciones lógicas. • Drives o buffers. • Circuitos integrados. Características y evolución. Ejemplos de circuitos integrados muy utilizados. • Fabricación de chips. • Puertas lógicas. Tipos de puertas lógicas. Familias lógicas. • Puertas lógicas en circuitos integrados. • Utilización de puertas lógicas en circuitos.

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

• Identificar el estado (0 o 1) de los elementos que forman parte de un circuito eléctrico. • Interpretar y construir tablas de verdad. • Obtener la primera forma canónica a partir de una tabla de verdad. • Generar una función lógica a partir de puertas lógicas. • Diseñar mecanismos y circuitos que incluyan puertas lógicas. • Identificar sensores de un sistema con variables booleanas. • Identificar actuadores de un sistema con una función lógica. • Utilizar software de simulación, como Crocodile Technology 3D, para analizar y diseñar circuitos.

ACTITUDES

• Reconocimiento del importante papel de la electrónica en la sociedad actual, comprendiendo su influencia en el desarrollo de las tecnologías de comunicación. • Orden y precisión en el trabajo en el taller. • Valoración de las aportaciones de la informática en el campo del diseño de circuitos electrónicos.

EDUCACIÓN EN VALORES 1. Educación para el consumidor. Uno de los problemas que existen cuando comenzamos a trabajar con componentes electrónicos es el desconocimiento de las tensiones máximas que pueden soportar. Esto acarrea el deterioro de algunos componentes si se conectan en un circuito antes de realizar los cálculos pertinentes. El software de simulación ha solucionado en parte este problema, pues los circuitos pueden diseñarse y ponerse en funcionamiento virtual antes de ser montados físicamente. Así podremos ver si una lámpara se funde o si un transistor se quema antes de que esto suceda en realidad.

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2 COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN Competencia en comunicación lingüística El trabajo con esquemas es esencial en la formación sobre electrónica. Es importante reflexionar sobre la importancia de representar adecuadamente las puertas lógicas y el resto de elementos de un circuito a la hora de comunicarnos. Competencia matemática A lo largo de la unidad los alumnos deberán realizar cálculos matemáticos sencillos en general, aplicando sobre todo la ley de Ohm. Tratamiento de la información y competencia digital La informática también se ha introducido en la electrónica, como hemos comprobado en esta unidad mediante los simuladores de circuitos.

Explicar a los alumnos que estas herramientas se emplean también a nivel profesional para el diseño de circuitos más complejos. Competencia cultural y artística La electrónica también influye en el arte. Tal y como se muestra en la sección Rincón de la lectura, los artistas guardan sus trabajos en soportes (primero analógicos, como el disco de vinilo, y ahora digitales, como el CD). Competencia para aprender a aprender El software de simulación requiere un proceso de autoaprendizaje. En el caso de Crocodile 3D, además, el tutorial que incluye es excelente, pese a que el programa está en inglés.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Describir el funcionamiento de circuitos electrónicos en los que se introducen puertas lógicas. 2. Identificar la puerta lógica necesaria para cumplir una función en un circuito. 3. Elaborar tablas de verdad identificando sensores con variables booleanas y actuadores con funciones. 4. Obtener la primera forma canónica a partir de una tabla de verdad. 5. Explicar la importancia de los drivers o buffers en un circuito.

6. Explicar el proceso de fabricación de circuitos integrados. 7. Explica la evolución de los circuitos integrados y su influencia en todos los ámbitos de la sociedad. 8. Diseñar circuitos con puertas lógicas que cumplan una determinada función. 9. Explicar la utilidad de la lógica digital en el caso de situaciones complejas, frente a las situaciones más sencillas, en que es más interesante la utilización de circuitos eléctricos «convencionales».

ÍNDICE DE FICHAS 1. Boole, formas canónicas y puertas lógicas

Refuerzo

10. Implementación de funciones lógicas con puertas NAND

Contenidos para saber más…

2. Actividades sobre lógica digital

Ampliación

3. Puertas lógicas

Ampliación

11. Implementación de funciones lógicas con puertas NOR

Contenidos para saber más…

4. En la Red

Ampliación

12. Sistemas numéricos

Contenidos para saber más…

5. Evaluación

Evaluación

13. Álgebra binaria

6. Autoevaluación

Evaluación

Contenidos para saber más…

7. Soluciones

Evaluación

8. La segunda forma canónica

Contenidos para saber más…

14. Software didáctico para simular circuitos digitales

Contenidos para saber más…

9. Minimización de funciones lógicas

Contenidos para saber más…

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SOLUCIONARIO

1. Se diseña el circuito.

PÁG. 42

2. Mediante un proceso litográfico se copia el diseño del circuito sobre una oblea de silicio.

Para cada elemento: • 1→1

• 3→0

• 5→1

• 7→1

3. Se transfiere el circuito en una oblea.

• 2→1

• 4→0

• 6→1

• 8→1

4. Se cortan los circuitos integrados de la oblea (en una oblea caben muchos circuitos).

PÁG. 56

5. Se sueldan los terminales del circuito. 6. Se monta sobre el circuito el encapsulado de protección.

Los pasos necesarios son los que recogen en las páginas 43 y 44 del libro del alumno: 1. Identificar cada elemento de maniobra con una variable.

2. Identificar cada actuador con una función. 3. Elaborar la tabla de verdad de los actuadores. 4. Expresar algebraicamente las funciones lógicas.

+1⋅1=1⋅0⋅1+1⋅1+0⋅1= =0+1+0=1

5. Implementar las funciones lógicas empleando circuitos digitales elementales.

b) x + (y ⋅ z) + (x ⋅ y) = 1 + (0 ⋅ 1) + (1 ⋅ 0) =

6. Acondicionar las entradas y salidas digitales. 3

Implementar una función lógica significa generar la función empleando circuitos digitales. Por ejemplo, para encender una lámpara cuando el nivel de oscuridad de dos salas es bajo, podemos emplear una puerta lógica AND a la que conectaremos las salidas de dos sensores de luz. Cuando ambos sensores detectan un nivel de iluminación bajo, la lámpara se enciende. Una puerta lógica es un componente electrónico que está especializado en realizar operaciones booleanas. SÍMBOLO

PUERTA LÓGICA AND

a) x ⋅ y ⋅ z + x ⋅ y + x ⋅ z = 1 ⋅ 0 ⋅ 1 + 1 ⋅ 0 +

=1+0+0=1+0=1 c) (x + y) ⋅ x + z + x ⋅ y = (1 + 0) ⋅ 1 + 1 + 1 ⋅ 0 = =1⋅1+1+1⋅0=0⋅1+0+1⋅0= =0+0+0=0 d) x ⋅ z + x + y ⋅ z + z = 1 ⋅ 1 + 1 + 0 ⋅ 1 + 1 = =1+1+0+1=1 8

a) Es cierta. (1)

a + b + (c ⋅ d) + (a ⋅ b) = b + (c ⋅ d) + a + (2)

+ a ⋅ b = (b + c) ⋅ (b + d ) + a ⋅ (1 + b) (1) Propiedad conmutativa de la suma. (2) Propiedad distributiva de la multiplicación respecto de la suma. Propiedad distributiva de la suma respecto de la multiplicación. La expresión podría reducirse a: b + c ⋅ d. b) Es cierta. (1)

(2)

b ⋅ (d + 1) = (b ⋅ 1) = b NOT

NAND

NOR

(1) Cualquier suma que contenga el valor 1 será 1, independientemente del valor que tomen los demás sumandos. (2) El 1 es el elemento neutro de la operación de multiplicación. c) Es falsa.

a⋅b+c≠a⋅b+a⋅c (1)

Un circuito integrado es un circuito electrónico miniaturizado en el que se pueden integrar millones de componentes electrónicos encapsulados, como transistores o diodos. Para fabricar un circuito integrado:

(2)

c ≠ a ⋅ c; 1 ≠ a (1) Tras eliminar el sumando común a ⋅ b. (2) Tras dividir ambos miembros por c. La igualdad solo se cumple cuando a = 1.

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2 d) Es cierta.

Es muy importante respetar la prioridad de los operadores booleanos en los cálculos. Para la función f tenemos:

(1)

(a + d ) ⋅ (b + c) = a ⋅ (b + c) + d ⋅ (b + c) (1) Propiedad distributiva de la multiplicación respecto de la suma. Resulta ciertamente sorprendente porque no estamos habituados a ella. Veamos, por curiosidad, cómo puede verificarse utilizando la más familiar propiedad distributiva de la suma respecto de la multiplicación: (a + d ) ⋅ (b + c) = (a + d ) ⋅ b + (a + d ) ⋅ c = =a⋅b+d⋅b+a⋅c+d⋅c= = (a ⋅ b + a ⋅ c) + (d ⋅ b + d ⋅ c) = = a ⋅ (b + c) + d ⋅ (b + c) e) Es cierta, como puede comprobarse fácilmente aplicando la propiedad distributiva de la suma respecto a la multiplicación. 9

Para cada función lógica debemos considerar solo las combinaciones de variables para las que la función toma el valor 1. Así, para la función f, tenemos: Variables

Función

f = (a + b ⋅ d) ⋅ a ⋅ b ⋅ c

(0 + 0 ⋅ 0) ⋅ 0 ⋅ 0 ⋅ 0 = (0 + 0 ⋅ 0)⋅ 0 = (0 + 1 ⋅ 0) ⋅ 1 = 0

(0 + 0 ⋅ 1) ⋅ 0 ⋅ 0 ⋅ 0 = (0 + 0 ⋅ 1)⋅ 0 = (0 + 1 ⋅ 1) ⋅ 1 = 1

(0 + 0 ⋅ 0) ⋅ 0 ⋅ 0 ⋅ 1 = (0 + 0 ⋅ 0)⋅ 0 = (0 + 1 ⋅ 0) ⋅ 1 = 0

(0 + 0 ⋅ 1) ⋅ 0 ⋅ 0 ⋅ 1 = (0 + 0 ⋅ 1)⋅ 0 = (0 + 1 ⋅ 1) ⋅ 1 = 1

(0 + 1 ⋅ 0) ⋅ 0 ⋅ 1 ⋅ 0 = (0 + 0 ⋅ 0)⋅ 0 = (0 + 1 ⋅ 0) ⋅ 1 = 0

(0 + 1 ⋅ 1) ⋅ 0 ⋅ 1 ⋅ 0 = (0 + 0 ⋅ 1)⋅ 0 = (0 + 0 ⋅ 1) ⋅ 1 = 0

(0 + 1 ⋅ 0) ⋅ 0 ⋅ 1 ⋅ 1 = (0 + 1 ⋅ 0)⋅ 0 = (0 + 0 ⋅ 0) ⋅ 1 = 0

(0 + 1 ⋅ 1) ⋅ 0 ⋅ 1 ⋅ 1 = (0 + 1 ⋅ 1)⋅ 0 = (0 + 0 ⋅ 1) ⋅ 1 = 0

(1 + 0 ⋅ 0) ⋅ 1 ⋅ 0 ⋅ 0 = (1 + 0 ⋅ 0)⋅ 0 = (1 + 1 ⋅ 0) ⋅ 1 = 1

(1 + 0 ⋅ 1) ⋅ 1 ⋅ 0 ⋅ 0 = (1 + 0 ⋅ 1)⋅ 0 = (1 + 1 ⋅ 1) ⋅ 1 = 1

(1 + 0 ⋅ 0) ⋅ 1 ⋅ 0 ⋅ 1 = (1 + 0 ⋅ 0)⋅ 0 = (1 + 1 ⋅ 0) ⋅ 1 = 1

(1 + 0 ⋅ 1) ⋅ 1 ⋅ 0 ⋅ 1 = (1 + 0 ⋅ 1)⋅ 0 = (1 + 1 ⋅ 1) ⋅ 1 = 1

(1 + 1 ⋅ 0) ⋅ 1 ⋅ 1 ⋅ 0 = (1 + 1 ⋅ 0)⋅ 0 = (1 + 0 ⋅ 0) ⋅ 1 = 1

(1 + 1 ⋅ 1) ⋅ 1 ⋅ 1 ⋅ 0 = (1 + 1 ⋅ 1)⋅ 0 = (1 + 0 ⋅ 1) ⋅ 1 = 1

A⋅B⋅C

(1 + 1 ⋅ 0) ⋅ 1 ⋅ 1 ⋅ 1 = (1 + 1 ⋅ 0)⋅ 1 = (1 + 0 ⋅ 0) ⋅ 0 = 0

A⋅B⋅C

(1 + 1 ⋅ 1) ⋅ 1 ⋅ 1 ⋅ 1 = (1 + 0 ⋅ 1)⋅ 1 = (1 + 0 ⋅ 1) ⋅ 0 = 0

A⋅B⋅C

Ahora solo queda sumar los términos sombreados (a los que también se llama minitérminos) para obtener la primera forma canónica de la función:

fFC1 = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C Para el resto de funciones, obtenemos: • gFC1 = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C

La siguiente tabla recoge todas las soluciones: Variables

Funciones

• hFC1 = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C

• jFC1 = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + +A⋅B⋅C+A⋅B⋅C+A⋅B⋅C

PÁG. 57

Para obtener la tabla de verdad de la función debemos calcular el valor que toma aquella para cada combinación de valores de las variables.

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SOLUCIONARIO

Resolveremos explícitamente el apartado b. El procedimiento general de reX Y Z S solución consiste en: 1. Disponer la tabla de verdad 0 0 0 con las variables asignadas a las entradas y todas las posi- 0 0 1 bles combinaciones de sus 0 1 0 valores. La tabla adjunta correspon- 0 1 1 de al ejercicio propuesto en 1 0 0 el apartado b. 2. Después hay que colocar 1 0 1 cada combinación de valores 1 1 0 de las variables en las entradas del circuito y anotar 1 1 1 cómo se van transformando a la salida de cada puerta lógica. Para ello debemos hacer uso de las tablas de verdad de las puertas lógicas del circuito. Evaluemos la combinación (X, Y, Z) = (0, 0, 0) del apartado b:

Y 0

0 Indica un 1

1 1

El software de simulación Crocodile Technology 3D te puede ayudar a automatizar esta tarea: coloca en cada entrada un terminal lógico. (Parts Library → Digital Inputs & Outputs → Latching logic input) que debe estar pulsado si la entrada es un 1 y sin pulsar si es un 0. A la salida de las puertas lógicas aparecerá una banderita si el resultado de la operación booleana que realizan es 1, y no aparecerá nada si es un 0. A la salida del circuito colocaremos un terminal de salida (Parts Library → Digital Inputs & Outputs → Logic indicator) que se encenderá si la función toma el valor 1 y permanecerá apagado si toma el valor 0. Para la combinación (X, Y, Z) = (0, 0, 0), la función S del apartado b toma el valor 1.

Para el resto de funciones las tablas de verdad son las siguientes: a)

Z 0

3. Solo resta repetir este procedimiento, tedioso a veces, con todas las combinaciones.

0 0

1 1

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George Boole nació el 2 de noviembre de 1815 en Gran Bretaña.

nueva unidad de información, el qubit (acrónimo de bit cuántico: quantum bit).

Su padre lo inició en el estudio de las matemáticas y en la construcción de instrumentos ópticos. En el 1854 publicó Las leyes del pensamiento, tratado en el que se basaron las posteriores teorías matemáticas de lógica y probabilidad. Boole realizó también trabajos sobre ecuaciones diferenciales, sobre cálculo diferencial y sobre métodos generales en probabilidad. En 1857 fue elegido miembro académico de la Royal Society. Murió a los 49 años en Irlanda. El trabajo de Boole llegó a ser un paso fundamental en la revolución de los computadores, cuando Claude Shannon en 1938 demostró cómo las operaciones booleanas elementales se podían implementar con circuitos eléctricos mediante conmutadores, y cómo la combinación de estos podía representar operaciones aritméticas y lógicas complejas.

Un qubit representa una superposición de los bits 0 y 1 que se realiza en un mundo estrictamente cuántico. La existencia de qubits, junto al hecho de que dos o más de estos puedan combinarse en los llamados estados «entrelazados» (entangled ), abre un abanico de posibilidades en el dominio de la información completamente desconocidas hasta la fecha. Las dos aplicaciones más importantes de la información cuántica se dan en el dominio de la criptografía y en el de la computación.

Gordon Moore nació en 1929 en California (EE UU). Se doctoró en física y química. Trabajó a las órdenes del premio Nobel de Física William Shockley en sus laboratorios. En el verano de 1968, junto con Robert Noyce, fundó la empresa Intel. En el año de su jubilación era la una de las personas más ricas del mundo, según la revista Forbes. La representación gráfica de la progresión geométrica implícita en la ley de Moore es la siguiente: N.° de transistores 1 000 000 000 100 000 000 10 000 000 1 000 000 100 000 10 000 1000

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

El ritmo de crecimiento es vertiginoso, fíjate en que la escala vertical es logarítmica. 14

La unidad estructural de la información clásica es el bit. Lo que distingue esencialmente la información cuántica de la clásica es la existencia de una 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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REFUERZO

FICHA 1

BOOLE, FORMAS CANÓNICAS Y PUERTAS LÓGICAS (I)

CUESTIONES 1

Evalúa la siguiente expresión algebraica booleana: (0 ⋅ 0 + 0 ⋅ 1) + 1 ⋅ (0 + 1) + 1 ⋅ (1 ⋅ 1) + 0 =

Simplifica tanto como sea posible la siguiente función algebraica utilizando únicamente propiedades booleanas:

f = A ⋅ (B + 1) + B ⋅ (C + C) + C ⋅ C 3

Indica los dos motivos por los cuales esta tabla de verdad de la función h ha sido mal confeccionada.

Símbolo IEC

Señala cuál o cuáles de las siguientes expresiones no son primeras formas canónicas de funciones lógicas. a) f = A ⋅ B ⋅ C + A + B + C

c) f = A ⋅ B + A ⋅ B ⋅ C

b) f = C ⋅ A ⋅ B + A ⋅ B ⋅ C

d) f = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C

Considera el término perteneciente a la primera forma canónica de una función. Podríamos implementarlo con una puerta lógica AND de tres entradas (una para cada variable) y una salida. Sin embargo, preferimos hacerlo con puertas lógicas AND de dos entradas, debido a que estas vienen empaquetadas en circuitos integrados más baratos como, por ejemplo, el CI 7408 de la familia TTL. ¿Qué propiedad del álgebra de Boole subyace en el hecho de que estas parejas de circuitos sean equivalentes? a)

Une con flechas los símbolos tradicionales de las siguientes puertas lógicas con sus símbolos IEC equivalentes. Símbolo tradicional

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REFUERZO

FICHA 1

BOOLE, FORMAS CANÓNICAS Y PUERTAS LÓGICAS (II)

¿Por qué puerta lógica pueden sustituirse cada uno de los circuitos digitales siguientes? a)

Implementa, utilizando las puertas lógicas AND, OR y NOT, las funciones lógicas dadas por las siguientes expresiones algebraicas: a) f = A ⋅ B + B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C b) g = A + (B + C) ⋅ B + A ⋅ B ⋅ (A + C) c) h = (A + B) ⋅ (B + C) + A ⋅ B Observa que algunas pueden implementarse directamente y, en cambio, para implementar otras, es necesario calcular algebraicamente o elaborar su tabla de verdad y obtener su primera forma canónica.

¿Qué LED se encenderán en el siguiente circuito cuando se cierre el interruptor?

LED 1

Interruptor

LED 2

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REFUERZO

FICHA 1

BOOLE, FORMAS CANÓNICAS Y PUERTAS LÓGICAS (III)

SOLUCIONES 1

El resultado es 1. Siempre que en una expresión booleana haya un sumando igual a 1, la expresión valdrá 1.

f = A + B.

Falta la combinación (X, Y, Z) = (0, 1, 1) y, además, una función booleana solo puede tomar los valores 0 o 1.

La solución es la siguiente: Símbolo tradicional

Símbolo IEC

No son primeras formas canónicas las funciones de los apartados a y c.

La propiedad asociativa de la multiplicación en el caso a y la propiedad asociativa de la suma en el caso b.

Tanto el circuito a como el b pueden sustituirse por una única puerta NOT. El circuito c es equivalente a una única puerta AND, y el d, a una puerta OR.

La función f se puede implementar directamente: A

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REFUERZO

FICHA 1

BOOLE, FORMAS CANÓNICAS Y PUERTAS LÓGICAS (IV)

Para la función g, debemos obtener: 1. Primero, su tabla de verdad.

2. Después, su primera forma canónica. gFC1 = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C 3. Finalmente, su implementación: A

La función h puede desarrollarse como sigue: h = (A + B) ⋅ (B + C) + A ⋅ B = A ⋅ B + A ⋅ C + B ⋅ B + B ⋅ C + A ⋅ B = A ⋅ B + A ⋅ C + B ⋅ B + B ⋅ C … y ahora se puede implementar directamente: A

Se encenderá el LED inferior:

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AMPLIACIÓN

FICHA 2

ACTIVIDADES SOBRE LÓGICA DIGITAL (I)

CUESTIONES 1

Los cronogramas son una forma gráfica de representar el funcionamiento de un circuito digital.

En ellos pueden observarse simultáneamente, y en función del tiempo, los valores que toman las variables de entrada y el valor que, para cada una de sus combinaciones, toman las funciones lógicas correspondientes a las salidas del circuito. Deduce, tras observar el cronograma adjunto, la tabla de verdad de la función f en función de las variables A y B. Nota: Los tiempos son del orden de nanosegundos (ns). 2

t B

t f

Indica si la bombilla del siguiente circuito eléctrico debe estar encendida o apagada según el estado actual de los interruptores. E

Bomb

A B D

Nota importante: Por supuesto, este circuito debe interpretarse desde un punto de vista «lógico». No es aconsejable su montaje práctico debido a la posible aparición de cortocircuitos. 3

Asigna una variable lógica a cada interruptor del circuito del ejercicio anterior y descubre cuál de las siguientes expresiones algebraicas caracteriza el funcionamiento de la bombilla B. a) Bomb = A + (B + C) ⋅ D + (E + F) b) Bomb = A ⋅ (B + C) ⋅ D ⋅ (E + F) c) Bomb = A ⋅ (B ⋅ C) + D ⋅ (E ⋅ F) d) Bomb = A ⋅ (B + C) + D ⋅ (E + F)

A un paciente de un hospital se le han colocado tres sensores para monitorizar su temperatura, su nivel de oxígeno en sangre y su ritmo cardiaco. Dichos sensores actúan como entradas en un sistema de control que gobierna una bomba que expende un medicamento por vía intravenosa y un LED luminoso colocado en la enfermería del pasillo. • La bomba (accionada mediante un relé) debe funcionar cuando ni la temperatura ni el nivel de oxígeno ni el ritmo cardiaco sean los adecuados (simultáneamente), o bien cuando no lo sean ni el nivel de oxígeno ni el ritmo cardiaco (simultáneamente). • El LED debe encenderse siempre que haya una anomalía, excepto si son anormales el nivel de oxígeno y el ritmo cardiaco simultáneamente. Se te pide que diseñes el circuito digital del sistema de control descrito, utilizando puertas lógicas AND, OR y NOT de la serie CMOS-74HC, acondicionando sus entradas a 5 V y 0 V. Asimismo, las salidas del circuito deberán estar acondicionadas para el actuador al que se dirijan.

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AMPLIACIÓN

FICHA 2

ACTIVIDADES SOBRE LÓGICA DIGITAL (II)

SOLUCIONES 1

La tabla de verdad de la función f es la siguiente: Variables

Función

La bombilla permanecerá apagada. En el siguiente circuito se observa por dónde circularán los electrones.

Si deseas simularlo con Crocodile Technology 3D, debes activar la opción de componentes indestructibles, ya que el cortocircuito producido sobrecalienta los cables y los elementos de maniobra. Configúralo haciendo clic con el botón derecho del ratón en un lugar del espacio de trabajo, accede a Space propierties y, en la lista desplegable, selecciona Electronics. Activa la opción Indestructible Parts - ON en la sección Simulation. 3

La respuesta correcta es la opción b): Bomb = A ⋅ (B + C) ⋅ D ⋅ (E + F). Observa que si los componentes están en serie, equivale a la multiplicación booleana de las variables que los representan; mientras que la asociación en paralelo está asociada con la suma booleana.

En primer lugar, traduciremos a lenguaje binario el texto del enunciado. El sistema de control descrito tiene tres entradas (correspondientes a los sensores) que identificaremos con sus correspondientes variables. Asignaremos el valor 1 al nivel inadecuado detectado por alguno de los sensores, y el valor 0 al nivel adecuado. Identificaremos las dos salidas del sistema de control con sendas funciones lógicas que se corresponden con los actuadores: un relé que activa la bomba expendedora y un LED. El valor lógico 1 indicará que están activados y el valor lógico 0 que están desactivados. Con este planteamiento, que es uno de los posibles, ya podemos elaborar la tabla de verdad adjunta, que describe el funcionamiento del sistema de control que deseamos implementar. Lo siguiente ya es mecánico; se trata de conseguir la expresión de la primera forma canónica de las funciones lógicas r y l: r=A⋅B⋅C+A⋅B⋅C l= A⋅B⋅C+A⋅B⋅C+A⋅B⋅C+A⋅B⋅C+A⋅B⋅C+A⋅B⋅C

Sensores

Actuadores

♥

Relé

LED

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AMPLIACIÓN

FICHA 2

ACTIVIDADES SOBRE LÓGICA DIGITAL (III)

Su implementación con puertas lógicas AND, OR y NOT, con las entradas y las salidas acondicionadas, es la siguiente:

En esta ocasión, en el driver de la salida al relé se ha utilizado un transistor 2N3055 con 100 de ganancia y una resistencia de base de 2,2 kΩ. Por otra parte, ya que las funciones r y l comparten el término, podríamos ahorrarnos dos puertas lógicas AND así:

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AMPLIACIÓN

FICHA 3

PUERTAS LÓGICAS (I)

CUESTIONES 1

Elabora la tabla de verdad de las puertas lógicas XOR y XNOR que realizan las operaciones booleanas indicadas: Puerta lógica

Operación booleana

XOR

A丣B= =A⋅B+ +A⋅B

XNOR

a丣b= =A⋅B+ +A⋅B

Símbolo tradicional

Tabla de verdad A 0 0 1 1 A 0 0 1 1

B 0 1 0 1 B 0 1 0 1

Símbolo IEC

Modelos comerciales TTL CMOS

XOR 7486

4070

74266

4077

XNOR

Implementa el circuito inferior utilizando los siguientes circuitos integrados de la familia TTL: 7404 (6 puertas NOT), 7408 (4 puertas AND) y 7432 (4 puertas OR).

7404

7408

7432

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AMPLIACIÓN

FICHA 3

PUERTAS LÓGICAS (II)

SOLUCIONES 1

Puerta lógica

Operación booleana

XOR

A丣B= =A⋅B+ +A⋅B

XNOR

a丣b= =A⋅B+ +A⋅B

Tabla de verdad A 0 0 1 1 A 0 0 1 1

B 0 1 0 1 B 0 1 0 1

Símbolo tradicional

Símbolo IEC

XOR 0 1 1 0 XNOR 1 0 0 1

Al utilizar circuitos integrados no debemos olvidarnos de que han de ser alimentados (por supuesto, con corriente continua). Una solución posible es la que te ofrecemos a continuación. Naturalmente, antes de imprimirse en una placa, debe optimizarse el cableado para que las pistas no se crucen. Esta operación suele realizarla un software especial.

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Modelos comerciales TTL CMOS

7486

4070

74266

4077

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AMPLIACIÓN

FICHA 4

EN LA RED

UNICROM http://www.unicrom.com/ ElectronicaDigital.asp

CROCODILE CLIPS http://www.crocodile-clips.com/ crocodile/technology

AULA ABIERTA DE ELECTRÓNICA http://www.terra.es/personal2/ equipos2/index.htm

Completísima web que ofrece análisis de componentes y de circuitos básicos de electrónica digital.

Web de los creadores de uno de los mejores software de simulación de circuitos electrónicos. Está disponible una demo gratuita de Crocodile Technology 3D. Los usuarios registrados pueden acceder a recursos didácticos en Crocodile.

Para saber más de electrónica digital, el paso siguiente es introducirse en el diseño de circuitos combinacionales. Esta web te guiará en el camino.

PROYECTO DESCARTES http://descartes.cnice.mecd.es/ taller_de_matematicas/logica_digital/ LogicaDigital_2.htm

FOROS DE ELECTRÓNICA http://www.forosdeelectronica.com/ about24.html

MULTISIM 10 http://www.ni.com/multisim

Las puertas lógicas son pura matemática. Puedes experimentar con su lógica en esta página perteneciente al proyecto Descartes.

Comparte tus experiencias, tus inquietudes, tus dudas… electrónicas. Este foro está dedicado a comentar los distintos programas de simulación de circuitos electrónicos.

Página de National Instruments dedicada al software MultiSim, un simulador de circuitos muy completo que empezó llamándose Electronics Workbench (Banco de trabajo de Electrónica).

Notas

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EVALUACIÓN

FICHA 5

EVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

Indica los elementos y las operaciones que definen el álgebra de Boole.

Evalúa la expresión lógica:

Indica, para cada una de las puertas lógicas básicas AND, OR y NOT, la operación booleana que realizan, su tabla de verdad y su símbolo tradicional. Puerta lógica

A⋅B⋅C+A⋅B+C para los siguientes valores de las variables: • A = 1. • B = 0. • C = 1.

FECHA:

Operación booleana

Tabla Símbolo de verdad tradicional

AND

OR 3

Elabora la tabla de verdad que describe el funcionamiento de los actuadores del siguiente circuito:

NOT

Implementa, utilizando únicamente puertas AND, OR y NOT, la siguiente función lógica dada por su primera forma canónica:

hFC1 = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C a) Elementos de maniobra:

¿Qué función desempeñan los buffers en los circuitos digitales?

¿Qué es un display de siete segmentos?

Indica las diferencias fundamentales entre las familias lógicas RTL, DTL, TTL y CMOS.

Enuncia la ley de Moore.

• Interruptor general. • Conmutador doble. b) Actuadores: • LED 1. • LED 2. • Motor eléctrico. 4

Obtén la primera forma canónica de la función lógica g definida mediante la siguiente tabla de verdad: Variables

100

Función

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EVALUACIÓN

FICHA 6

AUTOEVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

La electrónica digital se diferencia de la electrónica analógica en que:

a) … para que coincidan los voltajes de las entradas con el de la salida.

b) Los circuitos digitales procesan señales eléctricas que solo pueden tomar dos valores, mientras que los circuitos analógicos procesan señales eléctricas que pueden tomar un amplio rango de valores.

b) … para que solo puedan tomar los valores 0 o 5 V.

c) Los circuitos digitales fueron creados por George Boole.

d) … para evitar interferencias con el voltaje de alimentación de la puerta.

La primera forma canónica de una función lógica…

c) … para asegurar que la señal eléctrica de entrada será procesada como un valor lógico 0 o 1.

b) … es la forma más lógica de expresar una función booleana. c) … es una forma de expresarla como suma de productos de sus variables, negadas o no. Las puertas lógicas…

b) … son circuitos analógicos, con alimentación independiente, que realizan operaciones booleanas con las señales eléctricas que llegan a sus entradas.

c) … son aquellos definidos por los intervalos (0-1,5 V) y (3,5-5 V). d) … son los valores mínimo y máximo que puede tomar el voltaje +Vcc que alimenta la puerta lógica.

Puerta lógica

0 0 1 1

0 1 0 1

1 1 1 0

c) El de una puerta OR. d) El de una puerta NOR. 7

Los umbrales de voltaje de una puerta lógica…

b) … son aquellos para los que, si el voltaje de la señal de entrada se encuentra entre ellos, la puerta procesará el valor lógico 1. En caso contrario, procesará el valor lógico 0.

b) El de una puerta AND.

c) … son circuitos integrados digitales que procesan unos y ceros.

a) … son aquellos para los que, si el voltaje de la señal de entrada es inferior, la puerta procesará el valor lógico 0, y si es superior, el valor lógico 1.

¿El funcionamiento de qué puerta lógica describe la siguiente tabla de verdad?

a) El de una puerta NAND.

a) … son circuitos digitales que siempre tienen dos entradas y una salida.

¿Por qué deben acondicionarse las entradas de las puertas lógicas?

a) Los circuitos digitales son más rápidos que los circuitos analógicos.

a) … es una forma de expresarla como producto de sumas de sus variables, negadas o no.

FECHA:

Según la ley de Moore, ¿cada cuánto tiempo se duplica el número de transistores que se pueden integrar en una unidad de superficie de una oblea de silicio? a) Cada 2 años.

c) Cada 2 meses.

b) Cada 18 años.

d) Cada 18 meses.

¿Qué familia lógica utiliza transistores de efecto campo (FET)? a) La familia RTL.

c) La familia TTL.

b) La familia DTL.

d) La familia CMOS.

¿Cuál de las siguientes expresiones booleanas es cierta? a) X ⋅ X = 1 b) X ⋅ (Y + Z) = (X ⋅ Y) ⋅ (X ⋅ Z) c) X + (Y ⋅ Z) = (X + Y) ⋅ (X + Z) d) X ⋅ Y = Y + X

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EVALUACIÓN

FICHA 7

SOLUCIONES (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EVALUACIÓN 1

Para que el motor gire, el interruptor general A debe estar cerrado. • Cuando el conmutador B esté «hacia arriba», el motor girará en un sentido y el LED 1 se encenderá, mientras que el LED 2 permanecerá apagado. • Cuando el conmutador B esté «hacia abajo», el motor girará en sentido contrario y el LED 1 se apagará, encendiéndose entonces el LED 2. Las tablas de verdad de los actuadores son las siguientes:

El álgebra de Boole, también conocida como álgebra binaria, consta de los elementos 0 y 1 y de las operaciones de multiplicación, suma y negación que se definen sobre ellos de la siguiente manera: a) Multiplicación (·): • 0⋅0=0 0⋅1=0 • 1⋅0=0 1⋅1=1 b) Suma (+):

Variables

• 0 + 0 = 0; 0+1=1 • 1 + 0 = 1; 1+1=1 c) Negación (−): La negación es prioritaria respecto a la multiplicación y esta respecto a la suma. 2

En el circuito de la figura podemos identificar: a) Dos elementos de maniobra: • Un interruptor general. • Un conmutador doble. Identificables con dos variables, por ejemplo, A y B respectivamente. El valor 0 de dichas variables corresponderán al estado «hacia arriba» de los elementos de maniobra y el valor 1 corresponderá al estado «hacia abajo». b) Tres actuadores: • Dos LED. • Un motor eléctrico. Podemos asignarles las funciones lógicas LED1, LED2 y M, cuyos valores 0 y 1 corresponderán a sus estados «apagado» y «encendido», respectivamente, en el caso de los LED y a los estados «giro a derechas» y «giro a izquierdas» en el caso del motor.

102

LED1

LED2

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 1 0

0 0 0 1

Como se ve en la tabla, el motor solo girará si las variables A y B estás activas (conmutadores activados).

El resultado es: 1⋅0⋅1+1⋅0+1=1⋅1⋅1+0⋅0+1= =1+0+1=1

Funciones

En primer lugar debemos localizar en la tabla de verdad las combinaciones de variables para las que la función toma el valor 1. Después elaboramos los términos de la primera forma canónica multiplicando todas las variables, negadas si toman el valor 0 y sin negar si toman el valor 1: Variables

Función

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

1 1 0 1 1 0 1 1

A⋅B⋅C A⋅B⋅C A⋅B⋅C A⋅B⋅C A⋅B⋅C A⋅B⋅C

La expresión final es la siguiente:

gFC1 = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + +A⋅B⋅C+A⋅B⋅C+A⋅B⋅C

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EVALUACIÓN

FICHA 7

SOLUCIONES (II)

NOMBRE:

CURSO:

La siguiente tabla agrupa la respuesta: Puerta lógica

Operación booleana

A⋅B

AND

A+B

NOT

Tabla de verdad

AND

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

NOT

0 1

1 0

Símbolo tradicional

FECHA:

La familia RTL está constituida por puertas lógicas fabricadas por transistores bipolares y resistores. La familia DTL introdujo diodos en el diseño de las puertas lógicas. La familia TTL utilizaba los transistores de emisor múltiple. La familia CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sustituyó los transistores bipolares por los de efecto campo (FET).

La ley de Moore es una predicción sobre el número de transistores que podrán integrarse en un centímetro cuadrado de oblea de silicio. Según Gordon Moore, dicho número se duplicará cada 18 meses.

El siguiente circuito implementa la función:

Los buffers, también llamados drivers, son unos circuitos que se utilizan para amplificar la corriente de salida de las puertas lógicas con el fin de que pueden hacer funcionar actuadores.

Un display de siete segmentos es un indicador luminoso compuesto por siete LED rectangulares dispuestos de forma que, encendiendo los apropiados, pueden indicar los números naturales (del 0 al 9) y las letras desde la A hasta la F.

AUTOEVALUACIÓN 1

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 8

LA SEGUNDA FORMA CANÓNICA

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Cualquier función booleana puede expresarse como producto de sumandos que incluyan todas las variables de las que depende, negadas o no. A esta expresión se le llama segunda forma canónica (FC2).

MAXITÉRMINOS Y MINITÉRMINOS Por tanto, como hemos visto, las funciones booleanas tienen dos formas canónicas: FC1 y FC2. Ambas se obtienen a partir de su tabla de verdad. Veamos cómo se obtiene la segunda forma canónica a partir de la tabla de verdad de la función f: Debemos fijarnos en las combinaciones de variables para las que la función f Variables toma el valor 0. En este caso las combinaciones (001); (010); (100) y (110). A B C Cada combinación se corresponderá con un término de la segunda forma canónica; 0 0 0 pero, en ellos, las variables aparecerán negadas si toman el valor 1 y sin negar si toman el valor 0. No olvides que, en cada término, deben aparecer todas 0 0 1 las variables de las que dependa la función. Así, tendremos los términos: 0 1 0 • (A + B + C) • (A + B + C) • (A + B + C) • (A + B + C) 0 1 1 Por tanto, la segunda forma canónica de la función f es: 1 0 0 1 0 1 fC2 = (A + B + C) ⋅ (A + B + C) ⋅ (A + B + C) ⋅ (A + B + C) 1 1 0 • A los términos de la segunda forma canónica se les llama maxitérminos. 1 1 1 • A los términos de la primera forma canónica se les denomina minitérminos. En la implementación con puertas lógicas a partir de la segunda forma canónica, primero se dibujan los terminales (negados y no negados) y después se conectan las variables de cada término con puertas OR y se unen las salidas de las OR con puertas AND. Ya que podemos utilizar tanto la primera forma canónica como la segunda para implementar una función lógica, el criterio para elegir una u otra es la economía de puertas lógicas. Es decir: • Si en la tabla de verdad a menos unos que ceros, utilizaremos la primera forma canónica. • Si en la tabla de verdad a menos ceros que unos utilizaremos la segunda forma canónica.

Función

104

X 0 0 Implementa la función h 0 utilizando puertas lógicas AND, 0 OR y NOT: 1 h = (A + B + C) ⋅ (A + B + C) ⋅ 1 ⋅ (A + B + C) ⋅ (A + B + C) 1 1

Obtén la segunda forma canónica de la función g.

Y 0 0 1 1 0 0 1 1

Z 0 1 0 1 0 1 0 1

1 0 0 1 0 1 0 1

CUESTIONES 1

g 1 1 1 0 1 1 0 1

Indica cuál de las siguientes expresiones corresponden a la segunda forma canónica de una función: a) f = A ⋅ B ⋅ C + (A + B + C) b) f = (A + B + C) + (A + B + C) c) f = A + B + C) ⋅ (A + B + C) d) f = (A + B + C) ⋅ (A + B + C) e) f = (A + B + C + D) + (A + B + C)

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FICHA 9

MINIMIZACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Los métodos más empleados para simplificar las funciones lógicas, con el fin de implementarlas con el menor número posible de puertas lógicas, son los siguientes: • Mapas de Karnaugh: pueden utilizarse cuando la función depende de hasta seis variables. • Tablas de Quine-McCluskey: se pueden utilizar para todas las funciones, independientemente del número de variables del que dependan. Su aplicación es más tediosa, pero su algoritmo es fácil de programar, de modo que es el método más utilizado por el software especializado.

MÉTODO DE LOS MAPAS DE KARNAUGH Describiremos someramente el método de los mapas de Karnaugh que presentan el siguiente aspecto para funciones que dependen de dos, tres o cuatro variables: 2

A 0 B

0 1

AB 00

00 C

00 11

Para completar los mapas (o tablas) anteriores, es necesario disponer de la primera o de la segunda forma canónica de la función a minimizar. Cada una de sus casillas se corresponde con una combinación de valor es de las variables como se indica en el mapa adjunto. Consideremos la siguiente función, dependiente de tres variables, expresada en su primera forma canónica: fFC1 = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C Sus términos (minitérminos) son los de las combinaciones: (000), (011), (101) y (111). Entonces, en las casillas correspondientes a dichas combinaciones debemos colocar un 1 y, en el resto, 0. Si utilizásemos la segunda forma canónica de la misma función, fC2 = (A + B + C) ⋅ (A + B + C) ⋅ (A + B + C) ⋅ (A + B + C) tendríamos en cuenta que ahora sus términos (maxitérminos) son los de las combinaciones: (001), (010), (100) y (110). Entonces, en las casillas correspondientes a dichas combinaciones debemos colocar un 0 y, en el resto, 1. El mapa de Karnaugh sería el mismo que el obtenido utilizando la FC1. Una vez elaborado el mapa, procederemos a agrupar los unos siguiendo estas pautas: • Los grupos deben hacerse lo más grandes posible. • Solo pueden contener 1, 2, 4, 8 o 16 unos contiguos, en horizontal o en vertical, pero nunca en diagonal. • Una casilla puede pertenecer a varios grupos, pero todos los grupos engloban alguna casilla que no tienen los demás. Ten en cuenta que, para determinar la contigüidad de los unos, debes considerar que el mapa de Karnaugh es una especie de esfera desplegada: • Las filas superior e inferior son contiguas. • Las columnas derecha e izquierda son contiguas. • Las cuatro esquinas del mapa son contiguas.

AB 00

0000 0100 1100 1000

0001 0101 1101 1001

0011 1110 1111 1011

0010 0110 1110 1010

f C

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FICHA 9

MINIMIZACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Cada agrupamiento dará lugar a un término, en la función simplificada, que contendrá solo las variables comunes (negadas o no) a todas las casillas del grupo. Así, la solución en nuestro ejemplo, es la siguiente: AB

A⋅B⋅C

B⋅C A

La función f simplificada y su implementación son las siguientes:

(1) Observa que, por ejemplo, la combinación (01) de las variables (AB) corresponde al producto A ⋅ B. El grupo engloba las columnas 01 y 11, las cuales corresponden a productos que tienen en común la variable B. El grupo engloba solo una fila correspondiente a la variable C sin negar.

A⋅C B

fmin = A ⋅ B ⋅ C + B ⋅ C + A ⋅ C

El método de los mapas de Karnaugh está basado en el uso de la propiedad: Veamos algunos ejemplos más sobre el modo de realizar los grupos en distintos mapas: AB 00 00 CD

B⋅D

A⋅B⋅D

00 CD

A⋅D

A⋅C⋅D

A⋅B⋅C

A⋅B⋅C⋅D

106

1 B⋅D

10 A⋅B⋅C⋅D

10 1

00 A⋅D

01 11

AB 00

1 B⋅D

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A⋅B⋅C

A⋅B⋅C⋅D

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FICHA 9

MINIMIZACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS (III)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

En ocasiones se da la circunstancia de que ciertas combinaciones, en la tabla de verdad de una función, pueden considerarse indiferentes, normalmente, debido a que no tengan sentido en el problema tecnológico que tratamos de resolver. En ese caso suele consignarse una X al valor de la función para dicha combinación y, al utilizar el método de Karnaugh podrán utilizarse como «comodín», es decir: 1 o 0 según convenga. Veamos, en el ejemplo siguiente, la conveniencia de considerar la X como 0 o como 1: A

0 A⋅C

fmin = A ⋅ B + A ⋅ C La X de la casilla gris es considerada como 0, y la de la casilla blanca, como 1 para hacer grupos de unos de dos casillas.

El método de Karnaugh también permite los agrupamientos de ceros en lugar de los de unos, obteniendo el mismo resultado en la función minimizada. Retomemos el mapa anterior: Ahora el valor 0 se identifica con la variable no negada, y el 1 con la variable negada. Por otro lado, las variables comunes se suman para formar los términos que se multiplican en la expresión final. fmin = A ⋅ (B + C)

B+C

A⋅B

CUESTIONES 1

Obtén la expresión mínima de las funciones lógicas cuyos mapas de Karnaugh se ofrecen a continuación: a)

A 0

AB 00

Minimiza las siguientes funciones lógicas utilizando el método del mapa de Karnaugh: a) h = (A + B + C) ⋅ (A + B + C) ⋅ (A + B + C) ⋅ (A + B + C) b) l = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 10

IMPLEMENTACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS CON PUERTAS NAND (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Es posible implementar cualquier función booleana utilizando únicamente puertas lógicas del tipo NAND.

1. En general, resulta más sencillo partir de la implementación con puertas AND, OR y NOT de la expresión mínima de la función.

fFC1 = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + +A⋅B⋅C ⇓ fmin = A ⋅ B ⋅ C + B ⋅ C + A ⋅ C ⇒ f

2. A continuación colocaremos puertas NOT en las salidas de las puertas AND y en las entradas de las puertas OR. A

3. Ahora añadiremos las puertas NOT necesarias para que el circuito siga funcionando como al principio. Ten en cuenta que dos puertas NOT conectadas en serie no afectan al comportamiento del circuito. A

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FICHA 10

IMPLEMENTACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS CON PUERTAS NAND (II)

NOMBRE:

CURSO:

4. Finalmente sustituiremos todas las puertas AND, OR y NOT por puertas NAND, haciendo uso de las siguientes equivalencias entre ellas:

FECHA:

Equivale a… Equivale a… Equivale a…

Otro procedimiento, cuando la expresión mínima de una función está en forma de suma de productos de sus variables, consiste en negar dos veces la función y, después, aplicar la ley de Morgan hasta que todas las sumas se conviertan en productos. Veámoslo con un ejemplo:

fFC1 = A ⋅ B ⋅ C + B ⋅ C + A ⋅ C = A ⋅ B ⋅ C + B ⋅ C + A ⋅ C = (A ⋅ B ⋅ C) + (B ⋅ C) + (A ⋅ C) A partir de aquí se puede implementar fácilmente con puertas NAND de dos o más entradas: Observa la equivalencia entre puertas NAND de tres entradas y puertas NAND de dos entradas que emana de la siguiente igualdad: A⋅B⋅C =A⋅B⋅C

Es equivalente a:

CUESTIONES 1

Implementa, utilizando únicamente puertas NAND, las siguientes funciones lógicas de las que se da su expresión mínima: a) m = A ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C

b) n = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ B ⋅ C

c) p = A ⋅ B + A ⋅ C

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2 NOMBRE:

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FICHA 11

IMPLEMENTACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS CON PUERTAS NOR (I) CURSO:

FECHA:

Es posible implementar cualquier función booleana utilizando únicamente puertas lógicas del tipo NOR.

Al igual que en la implementación con puertas NAND, resulta más sencillo partir de la implementación con puertas AND, OR y NOT de la expresión mínima de la función. El modo de proceder es el siguiente: 1. Poner puertas NOT en las salidas de las puertas OR y en las entradas de las puertas AND. 2. Añadir tantas puertas NOT como sean necesarias para que el circuito se comporte igual que el inicial, haciendo uso de que dos puertas NOT conectadas en serie no alteran el funcionamiento del circuito. 3. Sustituir todas las puertas AND, OR y NOT por puertas NOR, teniendo en cuenta Equivale a… las siguientes equivalencias: Equivale a… Equivale a… Para la función fmín = A ⋅ B ⋅ C + B ⋅ C + A ⋅ C tenemos, tras poner puertas NOT a las salidas de las puertas OR y a las entradas de las puertas AND:

Tras añadir las puertas NOT señaladas para que el circuito funcione igual:

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FICHA 11

IMPLEMENTACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS CON PUERTAS NOR (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Tras eliminar las puertas NOT redundantes y sustituir por puertas NOR, queda finalmente:

Otro procedimiento, cuando la expresión mínima de una función está en forma de suma de productos de sus variables, consiste en negar dos veces la función y, después, aplicar la ley de Morgan hasta que todos los productos se conviertan en sumas. Entonces se pueden emplear puertas NOR de varias entradas. En el ejemplo siguiente debemos aplicar la ley de Morgan cuatro veces:

fmín = A ⋅ B ⋅ C + B ⋅ C + A ⋅ C = A ⋅ B ⋅ C + B ⋅ C + A ⋅ C = (A ⋅ B ⋅ C) + (B ⋅ C) + (A ⋅ C) = = (A + B + C) ⋅ (B + C) ⋅ (A + C) = (A + B + C) ⋅ (B + C) ⋅ (A + C)

Para obtener la implementación con puertas NOR de dos entradas, haremos uso de la siguiente identidad: A+B+C=A+B+C

Es equivalente a:

CUESTIONES 1

Implementa, utilizando únicamente puertas NOR, las siguientes funciones lógicas de las que se da su expresión mínima: a) r = A + B

b) s = A ⋅ B ⋅ C + A ⋅ C ⋅ D + B ⋅ C ⋅ D + A ⋅ C + B ⋅ C

c) t = A ⋅ B + B ⋅ C

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FICHA 12

SISTEMAS NUMÉRICOS (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Para contar objetos en nuestra vida cotidiana, utilizamos un sistema de diez dígitos {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} llamado sistema decimal. Nos resulta natural simplemente por el hecho de que estamos acostumbrados a usarlo desde la infancia. Además, parece estar hecho a nuestra medida, ya que tenemos diez dedos entre las dos manos. En realidad, para contar objetos podríamos utilizar infinidad de conjuntos numéricos (o sistemas de numeración) que se diferencian en el número de dígitos que usan. Todos ellos serían equivalentes entre sí, de modo que la elección de uno u otro dependería de lo conveniente que fuera para solucionar un determinado problema tecnológico. El número de dígitos que utiliza un determinado sistema numérico se llama base, B, y la correspondencia con nuestro familiar sistema decimal viene dada por la siguiente expresión, que es generalizable para números con más cifras (enteras y decimales):

CONVERSIÓN DE UN NÚMERO EN BASE B A BASE DECIMAL abcd,efB = a ⋅ B 3 + b ⋅ B 2 + c ⋅ B 1 + d ⋅ B 0 + e ⋅ B−1 + f ⋅ B−2 = UVWX,YZ10 Los sistemas numéricos más utilizados en la práctica son: • El decimal (B = 10): {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}. • El octal (B = 8): {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}. • El binario (B = 2): {0, 1}. • El hexadecimal (B = 16): {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F}. La siguiente tabla recoge la relación entre estos tres sistemas:

112

Sistema decimal (B = 10)

Sistema binario (B = 2)

Sistema octal (B = 8)

Sistema hexadecimal (B = 16)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 10000 10001 10010 10011 10100

0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 14 15 16 17 20 21 22 23 24

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 11 12 13 14

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FICHA 12

SISTEMAS NUMÉRICOS (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

CONVERSIÓN DE UN NÚMERO DECIMAL A OTRO SISTEMA DE BASE B Para convertir el número decimal abcd,ef10 a cualquier otro sistema de base B, debemos seguir los siguientes pasos: 1. Separar sus partes entera y decimal para convertirlas por separado. 2. Dividimos por B su parte entera todas las veces que sea posible, anotando el resto de todas las divisiones y el cociente de la última. Consideremos, por ejemplo, el número decimal 13,2510 que deseamos convertir en binario (B = 2): 13

→ 1310 = 11012

3. Multiplicamos por B la parte decimal, anotando la parte entera del resultado. 2. Con la parte decimal del resultado hacemos lo mismo, y así sucesivamente hasta que la parte decimal sea nula: 0,25 ⋅ 2 = 0,50 → 0,2510 = 012 0,50 ⋅ 2 = 1,00 4. Por último, volvemos a unir las partes entera y decimal: 13,2510 = 1101,012 Decimal Binario

CUESTIONES 1

Convierte a sistema decimal los siguientes números: a) 111001112

e) 1238

b) 10101112

f) 4568

c) 0,012

g) FFF16

d) 1010,10102

h) AB716

Ejemplo: el número en base octal 325,38 equivale a: 325,38 = 3 ⋅ 82 + 2 ⋅ 81 + 5 ⋅ 80 + 3 ⋅ 8−1 = 213,37510 en base decimal. 2

Convierte los siguientes números decimales en binarios, octales y hexadecimales: a) 76510 b) 43110 c) 460,1710 d) 10,10410 e) 7,110 f) 202,0070210 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 13

ÁLGEBRA BINARIA

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Ya que, como hemos visto, los circuitos digitales están compuestos de puertas lógicas, las cuales procesan señales que solo pueden tomar dos valores, parece natural pensar que el sistema de numeración más adecuado para procesar información con ellas sea el sistema binario. El álgebra del sistema binario es similar a la de nuestro sistema decimal. Observa que es diferente al álgebra de Boole. La siguiente tabla resume las operaciones básicas:

SUMA

RESTA

MULTIPLICACIÓN

DIVISIÓN

0+0=0

0−0=0

0⋅0=0

0 :0=0

0+1=1

0−1=1 (y me prestan 1)

0⋅1=0

0 :1=0

1+0=1

1−0=1

1⋅0=0

1 :0=⬁

1+1=0 (y me llevo 1)

1−1=0

1⋅1=1

1 :1=1

En el álgebra binaria no está definida la operación de negación, y en el álgebra de Boole no están definidas las operaciones de resta y división, y, además, 1 + 1 = 1.

CUESTIONES 1

Realiza las siguientes operaciones aritméticas: a) 1011012 + 110012 b) 11012 + 1012 c) 100102 – 10012 d) 10002 – 1112 e) 11012 ⋅ 1012 f) 1012 ⋅ 12 g) 1111 + 1111 h) 1111 − 1111

Implementa, utilizando puertas AND, OR y NOT, un circuito que realice la suma de dos bits teniendo en cuenta el acarreo (carry). Dicho circuito se llama Semi-sumador (HA-Half Adder) y su realización óptima se consigue utilizando una puerta XOR: A

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Carry

Sum

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 14

SOFTWARE DIDÁCTICO PARA SIMULAR CIRCUITOS DIGITALES

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

En general, cuanta más precisión queramos tener en la simulación de un circuito, más complicado y más caro será el software que necesitemos. Sin embargo, para iniciarnos en el estudio de la electrónica digital es más apropiado utilizar un software didáctico, sabiendo que será menos preciso, tendrá menos versatilidad, pero será más barato. Para profundizar en el estudio de esta disciplina utilizaríamos software como ORCAD, PSpice o Circuit Maker, que son de uso profesional y para los que se requieren mayores conocimientos. Entre los programas didácticos se encuentran los siguientes: Karnaugh Minimizer 1.4 (http://karnaugh.shuriksoft.com) ★★★★★ En la práctica, el método de Karnaugh se utiliza para realizar cálculos sencillos «a mano»; sin embargo, existe software que realiza automáticamente el procedimiento de Karnaugh, como, por ejemplo, Karhaugh Minimizer 1.4. En la columna izquierda del mapa están los valores de la variable a. En la fila superior, las combinaciones de valores de las variables b y c. El valor indiferente es representado por el símbolo «*» y ⏐A es lo mismo que A. Crocodile Technology 3D (v607) (http://www.crocodile-clips.com/crocodile/technology) ★★★★ Crocodile Technology 3D es uno de los programas de simulación electrónica más pedagógicos. Su interfaz es muy amigable. Permite la simulación de circuitos digitales sencillos y tiene una utilidad para del diseño de pistas en una placa de circuito impreso (PCB – Printed Circuit Board). Presenta un inconveniente: no minimiza funciones lógicas y no implementa automáticamente una función a partir de su expresión algebraica. En la web existe una versión de evaluación por tiempo limitado.

Electronics Workbench 5.12 (http://www.electronicsworkbench.com) ★★★★★ Es un software que surgió con propósitos didácticos, especialmente orientado a Ciclos Formativos. Las versiones posteriores a la 5.12 han ido aumentando en versatilidad y complejidad y, por tanto, resultan menos pedagógicas para neófitos. Para el diseño de circuitos digitales dispone de un convertidor lógico (Logic Converter) que permite simplificar una expresión a partir de su expresión algebraica e implementarla con puertas AND, OR y NOT o solo con puertas NAND (pero no lo hace solo con puertas NOR). Esta versión no incluye el cálculo de PCBs. En Electronics Workbench, la variable negada A se representa A’. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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Notas

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Tecnología de la comunicación

MAPA DE CONTENIDOS

GRANDES REDES DE COMUNICACIÓN

otras redes

redes de telefonía

redes de radiodifusión

localización: GPS, meteorológicas

cable

móvil

radio

analógica

digital

analógica

digital

RTB

RDSI

2G → mensajes GPRS

analógica

televisión

digital

analógica

digital

RDS

teletexto

pay per view

voz

guía electrónica de programación

3G → Internet, vídeo, UMTS

OBJETIVOS • Conocer los principales sistemas de comunicación empleados por las personas a lo largo de la historia. • Saber cómo tiene lugar una conversación telefónica, conociendo cuáles son los procesos (antes manuales) que se llevan a cabo automáticamente. • Diferenciar entre los distintos receptores telefónicos actuales: fijos, inalámbricos y móviles. • Conocer los métodos empleados en la actualidad para lograr una comunicación de calidad. Por ejemplo, empleando cables de fibra óptica que sustituyen a las líneas de cobre convencionales.

• Aprender a valorar la comunicación como una necesidad básica de las personas: somos animales comunicativos. • Conocer los distintos sistemas empleados para mejorar la transmisión de las ondas electromagnéticas, como, por ejemplo, la modulación en frecuencia (FM) o en amplitud (AM). • Conocer el espectro radioeléctrico empleado en la actualidad en los diferentes sistemas de comunicación: radio, telefonía, televisión… • Conocer las características de los nuevos formatos empleados para divulgar imágenes y sonidos: los discos DVD y los archivos mp3.

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PROGRAMACIÓN DE AULA

CONTENIDOS CONCEPTOS

• • • • • •

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

• Describir cómo se llevan a cabo las comunicaciones en los sistemas de telefonía, radio o televisión. • Sintonizar emisoras de radio en un receptor. • Utilizar el teléfono móvil. • Elaborar archivos mp3 a partir de archivos musicales en otro formato. • Localizar elementos en un mapa.

ACTITUDES

• Valoración de la utilidad de la tecnología para lograr una comunicación más eficiente entre las personas. • Respeto por el trabajo de artistas y otros trabajadores que nos permiten disfrutar de películas o música. • Respeto hacia las opiniones de los demás y el derecho a la intimidad de las personas, en particular en los sistemas de comunicación.

Los sistemas de comunicaciones. Las comunicaciones alámbricas: el telégrafo y el teléfono. Las comunicaciones inalámbricas: la radio y la televisión. Los sistemas de localización por satélite: el GPS. Los discos DVD y los archivos mp3. El futuro de las comunicaciones en el hogar.

EDUCACIÓN EN VALORES 1. Educación para la convivencia Los sistemas de comunicación actuales permiten conocer con facilidad las características de otras culturas. Explicar a las alumnas y alumnos en clase que la televisión, por ejemplo, ha servido para que conozcamos el modo de vida de culturas muy diferentes de la nuestra, apreciando sus virtudes o conociendo sus necesidades y problemas. Además, con la revolución de Internet, el flujo de información ya no es unidireccional como ocurre con la radio o la televisión. Ahora ya podemos intercambiar fácilmente opiniones con una persona que habite en Brasil, Australia o Japón, por lo que se hace necesario ser tolerante con comportamientos que, a priori, nos sorprenden bastante. 2. Tecnología y sociedad Comentar en el aula el importante papel de las comunicaciones y telecomunicaciones, para resaltar aún más la larga distancia entre los interlocutores, en la sociedad actual. Por ejemplo, en el mundo empresarial, ahora es posible comprar un artículo que esté a la venta en casi cualquier lugar del mundo y recibirlo en el propio domicilio en un plazo de tiempo de pocos días. 3. Educación del consumidor El problema de la piratería de música, películas y software está cada día, desgraciadamente, más de moda. A menudo escuchamos en los medios de comunicación noticias que hablan de pérdidas para empresas discográficas o de software o de detenciones relacionadas con la piratería. Los jóvenes, además, debido a su bajo poder adquisitivo, son personas especialmente proclives a copiar música o películas. Comentar en el aula los perjuicios que se ocasionan actuando de esta manera, relacionándolos, sobre todo, con los autores del software o los artistas.

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3 COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN Tratamiento de la información y competencia digital En la actualidad, la informática está muy ligada a las telecomunicaciones. Los teléfonos móviles pueden conectarse a un ordenador, se pueden emplear para enviar y recibir correo electrónico, para navegar por Internet, pueden reproducir archivos mp3 o vídeo… A lo largo de la unidad se trabajan estos contenidos de manera relacionada. Competencia social y ciudadana Tal y como se comenta en la unidad, la utilización del formato mp3 es completamente legal. Sin embargo, la compresión de audio y vídeo, junto con la expansión de Internet, ha servido para que proliferen los sistemas P2P en los que los usuarios intercambian obras

protegidas con derechos de autor. Uno de los propósitos de la unidad es mostrar a los alumnos que, aun en el caso de no ser ilegal, este intercambio dificulta la labor de muchos artistas, sobre todo en sus comienzos. Competencia para aprender a aprender En el caso de las nuevas tecnologías, la voluntad de aprender y perder el miedo a «tocar los botones» es de gran utilidad para fomentar el autoaprendizaje. Los alumnos están, en general, habituados a manejar teléfonos móviles, pero no tanto con otros aparatos (receptores GPS, etc.). En este sentido, el conocimiento de las funciones de estos aparatos debe servir para aprender a manejarlos y a obtener el máximo rendimiento.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Describir esquemáticamente los sistemas de telefonía alámbrica, radio y televisión, explicando su funcionamiento. 2. Interpretar esquemas en los que aparece la manera de transmitir la comunicación en sistemas de telefonía, radio o televisión. 3. Explicar cómo se transmite la información en los sistemas de comunicación inalámbricos.

4. Explicar cómo se lleva a cabo la comunicación vía radio, televisión y teléfono. 5. Explicar la diferencia entre los distintos receptores de teléfono empleados en la actualidad: fijos, inalámbricos o móviles. 6. Destacar las ventajas e inconvenientes de los distintos medios de comunicación actuales.

ÍNDICE DE FICHAS 1. Ondas transversales y longitudinales

Refuerzo

10. ¿Cómo apareció la escritura?

Contenidos para saber más…

2. La longitud de onda y la frecuencia de las ondas

Refuerzo

11. Comunicación a distancia en tiempo real

Contenidos para saber más…

3. Velocidad de transferencia de datos

Refuerzo

12. ¿Cómo funciona el teléfono?

Contenidos para saber más…

4. Voz sobre IP

Ampliación

13. Ondas periódicas

5. En la Red

Ampliación

Contenidos para saber más…

6. Evaluación

Evaluación

14. Ondas armónicas

Contenidos para saber más…

7. Autoevaluación

Evaluación

8. Soluciones

Evaluación

15. ¿Cómo son las comunicaciones inalámbricas?

Contenidos para saber más…

9. Distintos medios: distintos contenidos

Contenidos para saber más…

16. Espectro de una señal. Ancho de banda

Contenidos para saber más…

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SOLUCIONARIO

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Respuesta práctica. Un vasófono se construye uniendo dos vasos por una cuerda o un hilo, de manera que el sonido recogido por un vaso, que se sitúa pegado a la boca, se transmite por el hilo y llega hasta el otro vaso, que se sitúa pegado al oído.

PÁG. 68

En la siguiente web la compañía estadounidense T-Mobile ofrece un detallado mapa de cobertura: http://compass.t-mobile.com/default.aspx

En la siguiente dirección existe información suficiente: http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/ Rincon-C/Alumnos/al-24/al-24.htm

Las compañías españolas no siguen la misma política de transparencia: todas aseguran cubrir al 99 % de la población. Similar a este es el aspecto que presentan las compañías de teléfonos móviles en España. 6 2

La diferencia fundamental es que por el cable del vasófono se transmiten ondas mecánicas y por el cable del teléfono normal se transmiten impulsos eléctricos. En el vasófono, el vaso hace de caja de resonancia que amplifica la señal mecánica que llega por la cuerda.

Todos aseguran tener cobertura total. El sistema que tiene mayor cobertura es el GSM, aunque aún hay zonas en España en las que algunos operadores no ofrecen una cobertura que garantice las comunicaciones en todo momento. PÁG. 71

Es un móvil de segunda generación que utiliza la tecnología GPRS. Permite enviar mensajes multimedia con fotos y sonidos, ya que dispone del servicio MMS (Multimedia Messaging Service). Utiliza tecnología GPRS (2,5).

Para almacenar datos (páginas web, contenidos multimedia, etc.). En la tarjeta de memoria se pueden almacenar datos de distinto tipo, por ejemplo, melodías, vídeos o incluso mapas (en terminales capaces de funcionar como receptor GPS).

El puerto de infrarrojos (u otro puerto inalámbrico, como el Bluetooth) se puede emplear para transmitir información de un dispositivo a otro sin emplear cables. Así podremos, por ejemplo, intercambiar melodías o imágenes entre dos terminales dotados con infrarrojos, o entre un terminal y una agenda PDA, etc. También se utiliza para comunicarse con otros dispositivos (otros teléfonos móviles, ordenadores, impresoras…).

En el teléfono normal es necesario incorporar unos transductores para convertir la señal eléctrica en presión sonora y viceversa. PÁG. 67

La telefonía móvil de segunda generación (GSM y GPRS) tiene una velocidad de transmisión de datos bastante inferior que la de tercera generación (UMTS). En la telefonía móvil de tercera generación es posible la navegación fluida por Internet y la videollamada. Además, podemos suscribirnos a determinados servicios que nos envían información en forma de vídeos.

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Es conveniente que sea un terminal de tercera generación, UMTS. Además, el operador telefónico debe ofertar este servicio. Y, como siempre, tenemos que salvar el problema de la cobertura.

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Quiere decir que es de tercera generación (UMTS). Los terminales UMTS permiten navegar por Internet y realizar videollamadas. Y también recibir en el móvil vídeos mostrando noticias, eventos deportivos, información sobre estrenos cinematográficos, etc. En la siguiente página web podemos obtener más información sobre la tecnología UMTS: http://www.umtsforum.net

La información ofrecida depende de la emisora. Algunas emiten información sobre el nombre de la emisora y la frecuencia en que emiten. Otras emiten mensajes cortos sobre estado de carreteras, etc.

Respuesta libre. PÁG. 75

Respuesta práctica. El teletexto puede emplearse para ver: • Las últimas noticias. • La programación de los distintos canales de televisión. • La bolsa. • El tiempo. • Los sorteos de lotería. • El tráfico. • Recetas. • Los resultados deportivos.

El sistema RDS permite el envío de datos de manera simultánea al sonido. Así, por ejemplo, envía al mismo tiempo el sonido de una canción y el nombre de la emisora que la emite. Además, permite que cuando se produzca una noticia importante de tráfico, automáticamente se reproduzca en el receptor, interrumpiendo la recepción de cualquier otro canal.

Respuesta práctica. La numeración correspondiente es: • TVE 1 y la 2: página 200. • Antena 3: 130. • Cuatro: 200 • Telecinco: 200. Pedir a los alumnos que busquen la información también para las cadenas autonómicas de cada región. Algunos teletextos también pueden consultarse vía web. Por ejemplo, el de Cuatro: http://www.teletexto-cuatro.com

PÁG. 76

En la FM, debido a que la AM es vulnerable a las interferencias y a las perturbaciones atmosféricas. Además, la AM presenta el efecto «estática» que consiste en la aparición de un ruido de fondo permanente. La modulación FM se utiliza en telefonía móvil, televisión, radio, etc. La FM se ve afectada mucho menos por el ruido que la AM.

En la FM, por el mismo motivo. En la banda FM también se localizan muchas emisoras musicales. Aunque últimamente hay emisoras de ámbito nacional que emiten tanto en la banda AM como en la FM. Así ofrecen una mejor cobertura en todo el país.

Las emisoras emiten con una potencia que les permite ser sintonizadas hasta cierta distancia. Si nos alejamos de la antena emisora, llegará un momento en que no recibiremos la señal que emite. Además, las emisoras emiten en diferentes bandas en distintas provincias. El sistema RDS de los coches permite resintonizar las emisoras a medida que nos desplazamos y nos movemos desde una zona de influencia de una emisora a otra que emite con una frecuencia ligeramente diferente.

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ma asignación que para los radioaficionados; las bandas aeronáuticas móviles cubren aproximadamente el 8,5 % del espectro y el resto se ha destinado a las emisoras terrestres móviles y las estaciones de frecuencia estándar.

El sistema RDS hace más fácil la sintonización de canales (además, permite su memorización) lo cual hace que el conductor, en principio, se distraiga menos. Además, presenta la ventaja de hacer llegar al conductor noticias de tráfico que puedan ser de su interés en un momento determinado, interrumpiendo la recepción de otras emisoras que pudiera estar escuchando el conductor. 18

La onda corta corresponde a las frecuencias comprendidas entre 3 MHz y 30 MHz, su longitud de onda es de 100 m a 10 m. Se propaga reflejándose en la ionosfera, por lo que es capaz de alcanzar mayores distancias. Las radios de onda corta son receptores que permiten recibir emisoras de todo el mundo, ya que emplean unas ondas que viajan sin dificultad de un punto del planeta a otro, reflejándose en la ionosfera.

Fuente consultada: http://arieldx.tripod.com/manualdx/bandas/sw.htm PÁG. 78

El sistema GPS utiliza una red de 24 satélites que emiten ondas captadas por un receptor GPS. Una red de satélites, cuya posición es conocida, se encuentra girando alrededor de la Tierra. Cuando se reciben señales de cuatro o más satélites, el receptor es capaz de definir su posición sobre el planeta.

Podemos encontrar información interesante en la siguiente web:

Respuesta práctica. En la siguiente web podemos obtener datos sobre receptores como el mostrado en la fotografía:

http://www.aer-dx.org

http://www.magellangps.com/products

En ella podremos encontrar una lista actualizada con las frecuencias correspondientes a emisoras que emiten en castellano (apartado Listas DX). Es interesante comprobar una lista actualizada de frecuencias, puesto que la frecuencia de emisión varía constantemente, por ejemplo, en función del ciclo solar. En efecto, la actividad solar envía hacia la Tierra constantemente partículas cargadas que interfieren con las comunicaciones terrestres. Los usuarios de onda corta son las emisoras fijas que realizan el tráfico entre puntos fijos de la Tierra por medio de antenas direccionales. Estas ocupan aproximadamente el 48 % del espectro de onda corta. Las llamadas marítimas móviles ocupan alrededor del 17,5 % de la banda total; para las emisoras de radiodifusión está reservado menos del 10 % de la banda disponible, que viene a ser la mis-

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PÁG. 79

La persona está cerca de Molar de Arriba.

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Respuesta: Comunicación alámbrica

Comunicación inalámbrica

Telefonía fija

Radio

Telégrafo

Telefonía móvil

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Televisión

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SMS

EMS

MMS

Mensajes de texto de menos de 160 caracteres.

Se pueden incorporar melodías, iconos y pequeñas imágenes a los mensajes de texto.

El mensaje puede tener contenido multimedia. Necesita un terminal GPRS.

situados en lugares estratégicos, normalmente en lo alto de alguna montaña dominante. Estos enlaces se realizan mediante enlaces de microondas punto a punto. Los transmisores principales cubren una amplia zona que se va rellenando, en aquellos casos que haya sombras, con antenas repetidoras. 26

a) El esquema de funcionamiento de la telefonía fija alámbrica es el siguiente: Usuario 3

Concentrador

Armario telefónico

Una tarjeta SIM (acrónimo de Subscriber Identity Module, «Módulo de Identificación del Suscriptor») es una tarjeta inteligente desmontable usada en teléfonos móviles que almacena de forma segura la clave de servicio del suscriptor usada para identificarse ante la red, de forma que sea posible cambiar la línea de un terminal a otro simplemente cambiando la tarjeta. La respuesta correcta es la b.

Central principal

Las pantallas de cristal líquido (LCD) constan de dos capas conductoras transparentes y en medio un material especial cristalino (cristal líquido) que tienen la capacidad de polarizar la luz a su paso. Cuando la corriente circula entre los electrodos transparentes con la forma a representar (por ejemplo, un segmento de un número), el material cristalino se reorienta alterando su transparencia.

Central telefónica Usuario 2

Armario telefónico FAX

Una pantalla de plasma es una pantalla plana en la cual la luz se crea por la excitación de sustancias fosforescentes mediante una descarga de plasma entre dos pantallas planas de vidrio.

Usuario 1

b) La telefonía móvil está formada por dos grandes partes: una red de comunicaciones (o red de telefonía móvil) y los terminales (o teléfonos móviles) que permiten el acceso a dicha red. c) La transmisión de ondas de radio es similar, aunque utiliza otra zona de frecuencias para no causar interferencias. Se pueden propagar: • En el espacio libre: la onda de radio emitida por la antena isotrópica (es decir, radiante de manera uniforme en todas las direcciones del espacio) puede ser representada por una sucesión de esferas concéntricas, como una burbuja que se infla muy rápidamente, a la velocidad de la luz. Al cabo de un segundo la esfera tiene 600 000 km de diámetro. • En líneas (propagación guiada, en un cable coaxial o en una guía de onda). d) La difusión analógica de TV por vía terrestre, por radio, está constituida de la siguiente forma: del centro emisor se hacen llegar las señales de vídeo y audio hasta los transmisores principales

En un televisor de tubo de rayos catódicos (CRT) la imagen se forma al impacto de unos electrones acelerados contra una pantalla fosforescente.

Una pantalla de plasma se compone de una matriz de celdas conocidas como píxeles, que se componen a su vez de tres subpíxeles, que corresponden a los colores rojo, verde y azul. El gas en estado de plasma reacciona con el fósforo de cada subpíxel para producir luz coloreada (roja, verde o azul). Estos fósforos son los mismos que se utilizan en los tubos de rayos catódicos de los televisores y monitores convencionales. Cada subpíxel está controlado individualmente por un procesador. 28

La difusión analógica de TV por vía terrestre, por radio, está constituida de la siguiente forma: del centro emisor se hacen llegar las señales de vídeo y audio hasta los transmisores principales situados en lugares estratégicos, normalmente en lo alto de alguna montaña dominante. Estos enlaces se realizan mediante enlaces de microondas punto a punto. Los transmisores principales cubren

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una amplia zona que se va rellenando, en aquellos casos que haya sombras, con antenas repetidoras.

Su esquema de funcionamiento es el siguiente: Guardia Civil de Tráfico

La transmisión se realiza en las bandas de UHF y VHF, aunque esta última está prácticamente extinguida, ya que en Europa se ha designado a la aeronáutica y a otros servicios como la radio digital.

Los flujos de transmisión se han reducido hasta menos de 6 MB/s, lo que permite la incorporación de varios canales.

Codificación

Lo normal es realizar una agrupación de cuatro canales, lo que ocupa un canal de la banda (en analógico un canal es ocupado por un programa).

Inclusión en programa FM

La transmisión de TV analógica se efectúa mediante ondas de radiofrecuencia (en las bandas VHF y UHF), o por cable o por satélite. Las transmisiones de TV digital se pueden realizar, además, vía radiofrecuencia terrestre (TDT-Televisión Digital Terrestre). La señal digital es mucho más robusta a las interferencias. Además, en la transmisión digital, las técnicas de compresión logran reducir el flujo de información a menos de 5 Mbits/s. El flujo de una señal de calidad de estudio tiene 270 Mbits/s. Esta compresión es la llamada MPEG-2, que produce flujos de entre 4 y 6 Mbits/s sin pérdidas apreciables de calidad subjetiva. El ancho de banda del satélite es grande, el cable y la vía terrestre lo tienen moderado. Las potencias de recepción son muy bajas para el satélite (llega una señal muy débil), mientras que en el cable son altas y por vía terrestre son medias. Los sistemas de difusión digitales están llamados a sustituir a los analógicos, se prevé que se dejen de realizar emisiones en analógico, en Europa esta previsto el Apagón analógico para el año 2010.

Emisora Radiodifusión 30

El navegador de un automóvil, el reloj de un alpinista, la PDA de un taxista, etc. El GPS es fundamental en los servicios de búsqueda y salvamento.

Respuesta c) Cuatro o más satélites del sistema GPS.

El DVD tiene mayor densidad de información, ya que al disco se le han hecho agujeritos mucho más pequeños que los que tiene un CD. Esos agujeritos pueden ser alargados (representan un 1 digital) o circulares (representan un 0 digital).

Los archivos CD-audio contienen una gran cantidad de datos que nuestros oídos (o nuestro cerebro) no es capaz de procesar. Los investigadores del Instituto Fraunhoffer encontraron un algoritmo capaz de eliminar esos datos inútiles. El archivo mp3 es un archivo de sonido del que se han eliminado buena cantidad de dichos datos.

a) La televisión por cable surge por la necesidad de llevar señales de televisión y radio hasta el domicilio de los abonados, sin antenas. b) Dispone de un ancho de banda mayor y es más inmune a las interferencias, por ello la imagen suministrada es de mejor calidad. c) El inconveniente es que necesita una red de cableado de fibra óptica.

a) No, la telefonía fija ha descendido levemente. b) Respuesta libre. Pregunta de debate. c) En los últimos años ha crecido el móvil y, sobre todo, Internet.

Información en: http://www.tvmundo.org/ TV_Digital_By_Consumer.swf

Radio Data System es un normalización que permite enviar datos inaudibles por la señal de una emisora de radio, normalmente de la FM, que se ven reflejados en el pantalla (display) del aparato de radio. Se utiliza en Europa y América Latina, aunque en Norteamérica usan uno muy similar RBDS (Radio Broadcast Data System).

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Otras fuentes

Recogida de información de tráfico

La difusión de la televisión digital vía terrestre, conocida como TDT, se realiza en la misma banda de la difusión analógica.

Sensores

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3 Sin embargo, la puesta en funcionamiento del sistema se ha retrasado hasta 2010-2014, por lo que el presupuesto total se estima en 3400 millones de euros. China, Israel e India ya participan en el proyecto.

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a) Los servicios más aprovechados son la cámara de fotos y las comunicaciones bluetooth, seguidos de la reproducción de mp3. b) El chat y la navegación por Internet son los servicios menos valorados. c) La capacidad de generar archivos multimedia (audio y vídeo) y las posibilidades de comunicación con otros terminales (vía bluetooth o infrarrojos).

Más información en: http://ec.europa.eu/dgs/energy_transport/galileo/ index_en.htm 39

El Blu-ray es un formato de disco óptico pensado para almacenar vídeo de alta calidad y datos (juegos, etc.).

Actividad práctica. El bitrate (kbits por segundo) a utilizar está entre los 112 kbps y los 256 kbps. Normalmente se utiliza 128 kbps debido a que es el que ofrece mejor relación calidad/tamaño.

El sistema Galileo estará formado por 30 satélites en órbita terrestre media distribuidos en tres planos inclinados con un ángulo de 56° hacia el ecuador, a 23 616 km de altitud. Se van a distribuir diez satélites alrededor de cada plano y cada uno tardará 14 horas para completar la órbita de la Tierra.

El HD-DVD es el otro gran candidato para suceder al actual DVD. El modelo básico tendrá una capacidad de almacenamiento de 15 GB, que se traducen a 30 GB en el caso de estar utilizando doble capa, y en 45 GB para el modelo de triple capa de Toshiba.

Los satélites Galileo, a diferencia de los que forman la malla GPS, estarán en una órbita ligeramente desviada del ecuador. De este modo, sus datos serán más exactos en las regiones cercanas a los polos, donde los satélites estadounidenses pierden notablemente su precisión. El coste del proyecto será asumido por organismos gubernamentales europeos para después ser completado con 2/3 del total con capital privado. Las compañías involucradas más importantes son: EADS, las españolas Hispasat y AENA, la británica Inmarsat, la italiana Finmeccanica, las francesas Alcatel y Thales, Deutsche Telekom y German Aerospace Centre.

Similitudes: • Ambos se basan en la tecnología llamada del láser azul. • Ambos tienen el mismo tamaño, y el tamaño de un CD/DVD, es decir, 12 cm de diámetro. • El formato de compresión de vídeo es el mismo para ambos. Diferencias: • El Blu-ray tiene 25 GB de capacidad, y el HDDVD, 15 GB. • El Blu-ray es más caro (entre 2 y 4 veces), pues obliga a cambiar muchas de las máquinas de la cadena de producción del DVD.

Desde 2003 ya se pueden encontrar en el mercado nipón grabadoras de este formato y en 2004 se introdujeron en Estados Unidos, aunque no con mucha aceptación.

Blu-ray

HD DVD

DVD

Capacidad

23,3/25/27 GB (capa simple) 46,6/50/54 GB (capa doble)

15 GB (capa simple) 30 GB (capa doble)

4,7 GB (capa simple) 8,5 GB (capa doble)

Longitud de onda del rayo láser

405 nm

650 nm

Tasa de transferencia

36,0/54,0 Mbps

36,55 Mbps

11,1/10,1 Mbps

Formatos soportados

MPEG-2, MPEG-4 AVC, VC-1

MPEG-2, VC-1

DVD, VCD, MPEG-2

Resistencia a rayas y suciedad

Sí

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REFUERZO

FICHA 1

ONDAS TRANSVERSALES Y LONGITUDINALES (I)

Una onda es una perturbación energética que se propaga en un medio sin producir un transporte de materia, sino únicamente de energía. El estudio de las ondas es fundamental, ya que son el vehículo que transporta la información en todos los tipos de telecomunicaciones alámbricos e inalámbricos actuales: radio, televisión, telefonía móvil, fibra óptica, etc. Estudiaremos los tipos de ondas más importantes (transversales y longitudinales) y sus características más relevantes.

A(x)

ONDAS TRANSVERSALES Cuando arrojamos una piedra a un estanque, creamos una perturbación que se propaga en el agua. Esta situación se muestra en las dos ilustraciones de la derecha.

La onda puede ser descrita por una magnitud A llamada amplitud que varía en función de la distancia x al punto de impacto. Podemos identificar la amplitud A(x) con la distancia que nos indique la variación del nivel del agua respecto de su estado en reposo. Su unidad es el metro (m) en el SI.

Aspecto que presenta la superficie de un estanque tras recibir el impacto de una piedra. El tapón de corcho situado a una distancia x1 todavía permanece en reposo, A(x0) = 0.

A(x)

Instantes después de arrojar la piedra, un tapón de corcho que estuviera situado a cierta distancia no se alejaría del punto de impacto, ya que no ha sido golpeado por nada (la onda no transporta materia). Simplemente comenzaría a oscilar verticalmente alrededor de su posición de reposo.

A(x0) x0

Las ondas que provocan un movimiento oscilatorio de las partículas del medio de transmisión en dirección perpendicular a la de propagación se llaman ondas transversales. A menudo, interesa estudiar la evolución de la perturbación en el tiempo A(t), en lugar de en el espacio A(x). En ese caso, debemos fijar un punto del espacio y observar cómo oscila una partícula del medio de transmisión alrededor de su posición de reposo en función del tiempo. Si, por convenio, el impacto de la piedra se produce en t = 0, un poco más tarde, esa «información» llega al tapón de corcho y empieza a subir y a bajar. Su posición, en cada instante, viene dada por la gráfica de la derecha. Al cabo de un tiempo t = tm se alcanza la mayor desviación de la posición de equilibrio, es decir, la amplitud máxima Am. Observa que al propagarse, las ondas se van atenuando (es decir, su amplitud es menor) y deformando (normalmente ensanchándose). Este fenómeno se conoce con el nombre de dispersión.

126

Aspecto de la superficie instantes después. El tapón se ha elevado una distancia A(x0). Ondas transversales producidas por el impacto de una piedra en el agua.

A(t)

Am tm

Representación temporal de la oscilación vertical de un tapón de corcho situado a una distancia x0 del impacto.

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REFUERZO

FICHA 1

ONDAS TRANSVERSALES Y LONGITUDINALES (II)

ONDAS LONGITUDINALES Cuando decimos una palabra, nuestras cuerdas vocales crean una perturbación que se propaga en el aire que nos rodea. Dicha perturbación consiste en una variación de la presión del aire, como ilustra la gráfica adjunta. La onda sonora, que se propaga en la dirección x, crea alternativamente zonas de presión superior a la atmosférica (color oscuro) y zonas de presión inferior a la atmosférica (color claro) separadas por zonas de presión igual a la atmosférica (color blanco), estas últimas estrechísimas. La magnitud A(x) que mejor describe la onda es, en este caso, la variación del nivel de presión del aire respecto de la presión atmosférica en condiciones normales (Patmosférica = 101 000 Pa = 1 bar = 1 atm). En el Sistema Internacional se mide en pascales (Pa). La gráfica inferior es otra forma de representar la misma onda de presión. En los puntos x para los que A(x) = 0 no hay variación de presión respecto a la atmosférica, es decir, las moléculas presentes en el aire están en sus posiciones de equilibrio. Una microscópica bolita de porexpán que estuviera suspendida a cierta distancia de nosotros, comenzaría a oscilar horizontalmente alrededor de su posición de reposo x 0 cuando le llegara nuestra onda sonora. Las ondas que provocan un movimiento oscilatorio de las partículas del medio de transmisión en la dirección de propagación se llaman ondas longitudinales.

Formas equivalentes de representar las variaciones de presión del aire producidas por una onda sonora en un instante determinado.

x t = t1

t = t2

t = t3

t = t4

Esa palabra lanzada al aire llegaría a los oídos de nuestro interlocutor y su cerebro se encargaría de asignarle un significado. Sin embargo, lo más probable es que llegue antes a un oído que a otro, ya que están colocados en sitios diferentes. Cuando lo único que diferencia a dos señales es el tiempo en que se producen o el tiempo en que son recibidas, se dice que tienen distinta fase. La fase suele denotarse con la letra griega φ (phi). La diferencia de fase entre la onda que llega a un oído y a otro es lo que permite a nuestro cerebro adivinar de qué dirección proviene el sonido, aunque tengamos los ojos cerrados.

t A la izquierda: representación espacial de una onda de presión sonora en cuatro instantes de tiempo consecutivos. A la derecha: representación temporal del desplazamiento de una partícula de aire al paso de la onda de presión sonora.

CUESTIONES 1

¿En qué se diferencian las ondas transversales de las ondas longitudinales?

Define: ¿qué es la amplitud de una onda?

Observa la gráfica de la derecha y contesta:

A(t)

Oído izquierdo

a) ¿En qué se diferencian ambas ondas?

A(t)

Oído derecho

b) ¿A qué oído llega antes la onda? c) ¿Qué utilidad tiene este «desfase» para las personas?

Desfase

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REFUERZO

FICHA 2

LA LONGITUD DE ONDA Y LA FRECUENCIA DE LAS ONDAS

En las ondas, la longitud de onda (λ, expresada en metros) y la frecuencia (f, expresada en Hz) están relacionadas con su velocidad (v, expresada en m/s) mediante la expresión: v=λ⋅f

CUESTIONES 1

Observa la representación temporal (t en segundos) de las siguientes ondas y contesta a las preguntas: 1

2 A

A(t)

5,0

2,5

0,0

−2,5

t(s)

−5,0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3.0

−5,0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3.0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3.0

3 A(t)

A(t)

5,0

2,5

0,0

−2,5

t(s)

−5,0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3.0

t(s)

−5,0 0,0

a) ¿Cuál tiene una frecuencia variable? b) ¿Cuál es la que tiene una frecuencia menor? c) ¿Cuál tiene la mayor frecuencia? d) ¿Cuál es la longitud de onda de la onda electromagnética número 2? 2

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Si la longitud de onda de cierta onda electromagnética se duplica, ¿qué le pasa a su secuencia?

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REFUERZO

FICHA 3

VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA DE DATOS

En las comunicaciones digitales, la calidad de la transmisión depende de la velocidad con que se transfieren los datos (en inglés, bit rate, bitrate, data transfer rate o transfer rate). La velocidad de transferencia se define como el número de bits que, por término medio, se transmiten por el canal de comunicación en un segundo.

En el Sistema Internacional de unidades, la velocidad de transferencia de información se mide en bits por segundo (bit/s, b/s o bps) y sus múltiplos: Kbps (kilobits por segundo), Mbps (megabits por segundo) y Gbps (gigabits por segundo). Sin embargo, es muy frecuente encontrar la velocidad de transferencia expresa en bytes por segundo (Bp/s) y sus múltiplos (KB/s, MB/s y GB/s). Para realizar la conversión entre ambas basta con utilizar la equivalencia: 1 byte = 8 bits. La velocidad de transmisión depende fundamentalmente de las características del medio de transmisión: ancho de banda, sensibilidad a las interferencias, etc. Algunas velocidades típicas son: • Conexión a Internet por Módem RTB: 56 kbps. • Conexión de telefonía móvil 3G: 384 kbps • Conexión a Internet ADSL: 1 Mbps. • Conexión a Internet por cable: 2 Mbps. En el caso de disponer de una conexión ADSL, hay que esperar que la velocidad de transmisión en sentido «descendente» (de Internet al usuario) sea mayor que en sentido «ascendente» (del usuario a Internet). Una velocidad típica puede ser 1600 Kbps de ascenso y 260 Kbps de descenso. La conexión ADSL es especialmente apropiada para Internet, ya que el volumen de información recibida por los usuarios es notablemente mayor que el volumen de información enviada. La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC, por sus siglas en inglés) define el servicio de banda ancha como la transmisión de datos a velocidades que exceden los 200 Kbps en por lo menos una dirección (ascendente o descendente). Banda de frecuencias ADSL

Servicio telefónico

Sentido ascendente 25 Hz 150 Hz Hasta 640 kbit/s

Sentido descendente 1,1 MHz Hasta 8 Mbit/s

Cuando la velocidad de transferencia se expresa en baudios (baud rate), indica el número de cambios de estado de la señal que se transmiten por el canal de comunicación en un segundo. Cada cambio de estado transmitido puede representarse con uno o más bits. Solo cuando cada cambio de estado se define por un solo bit, la velocidad de transmisión de datos en baudios y en bps coinciden.

CUESTIONES 1

Mide la velocidad de transferencia de tu conexión a Internet utilizando el recurso que proporciona la web de la Asociación de Internautas http://www.internautas.org/testvelocidad. ¿Dispones de una conexión de banda ancha?

Describe el método general que utilizan los tests de velocidad para medir la velocidad de transferencia de una conexión.

En la conexión ADSL se transmiten voz y datos, al mismo tiempo, por un mismo canal. ¿Cómo es posible que no haya interferencias? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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AMPLIACIÓN

FICHA 4

VOZ SOBRE IP

La telefonía IP es una tecnología basada en la transmisión de voz a través de Internet utilizando el protocolo de comunicación de esta red: el protocolo IP (Internet Protocol). Se la conoce también por los nombres Voz sobre Protocolo de Internet, Voz sobre IP, VozIP, VoIP.

VENTAJAS DE LA TELEFONÍA IP La principal ventaja de este tipo de telefonía es su bajo coste para el usuario. Normalmente, las llamadas entre usuarios VoIP no suponen un gasto adicional al de conexión a Internet; sí, en cambio, las llamadas de VoIP a un usuario de la red de telefonía convencional y viceversa. Los teléfonos móviles VoIP pueden integrarse con otros servicios de Internet.

Adaptador telefónico

Concentrador

La tecnología IP requiere de los siguientes elementos: Teléfono • Terminales: sustituyen a los teléfonos convencionales. Pueden ser elementos hardware o software (dentro de un ordenador) que se conectan Red a Internet a través de un router. eléctrica • Gatekeepers: son el equivalente a las centrales convencionales. Pueden no ser necesarios si la comunicación se establece directamente entre dos Internet Modem ADSL terminales, es decir, P2P (peer to peer). o Cable-módem • Gateways: son los enlaces con la red telefónica tradicional. Conexión de los terminales a Internet. El principal inconveniente que presenta esta tecnología es la dificultad para garantizar la calidad del servicio debido a los retardos producidos por la conversión analógico/digital de la información y a la compresión/descompresión de los datos y a las limitaciones impuestas por el ancho de banda del canal de comunicación.

SKYPE Skype es una aplicación software gratuita (freeware) que utiliza la tecnología VoIP para establecer comunicaciones de voz entre dos usuarios (usuario a usuario o P2P). Fue creada en 2003 por los suecos Niklas Zennström y Janus Friis, los desarrolladores de Kazaa. Existen versiones para las plataformas Windows y Linux. En primer lugar, el usuario establece conexión con un clúster de servidores (servidores redundantes) de Skype el cual devuelve una lista de contactos. Al realizar la llamada, se establece una conexión directa (P2P) con el otro usuario. De esta forma, se elimina el consumo de ancho de banda utilizado por la voz en los servidores. Skype emplea un código y un protocolo propietario que permite una elevada compresión de los datos, lo cual redunda en la calidad del sonido. Su principales ventajas son: la facilidad de uso, videollamadas, chat, mensajería instantánea, su gratuidad y la posibilidad de conectarse a través de dispositivos móviles (teléfonos móviles, PDA…) a través de redes wifi, por ejemplo. Uno de sus inconvenientes es que los usuarios no pueden realizar llamadas a números de emergencia y que la seguridad en la codificación de la voz no es muy alta. Puedes descargar gratuitamente Skype desde la web: http://www.skype.com.

CUESTIONES

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Averigua cuál es la diferencia entre un protocolo abierto y otro propietario (o cerrado).

Desde la web http://etwinning.cnice.mec.es puedes conseguir un hermanamiento con centros de enseñanza de otros países europeos. El objetivo es compartir recursos y experiencias educativas y, además, practicar un idioma extranjero. Utiliza Skype como herramienta de comunicación. Trabaja en grupo con la supervisión de tu profesor para establecer contacto con algún centro europeo con el objetivo de practicar inglés, francés… 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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AMPLIACIÓN

FICHA 5

EN LA RED

MALOKA http://www.maloka.org/f2000/ waves_particles/index.html

HISTORIA DE LAS TELECOMUNICACIONES http://www.ucm.es/info/hcontemp/ leoc/telecomunicaciones.htm

ROBOTIKER http://revista.robotiker.com/revista/ articulo.do?method=detalle&id=43

Web didáctica interactiva dedicada a explicar conceptos básicos relacionados con las ondas electromagnéticas. Utiliza aplicaciones en Java.

Es una página personal a través de la cual conocerás curiosos detalles de la evolución de las telecomunicaciones en nuestro país.

Esta revista digital incluye una interesante sección sobre los efectos de las tecnologías de la comunicación en el medio ambiente y en nuestra salud.

OFICINA DE ATENCIÓN AL USUARIO DE TELECOMUNICACIONES http://www.usuariosteleco.es

UNIÓN DE RADIOAFICIONADOS ESPAÑOLES http://www.ure.es

MEDIATECA DE EDUCAMADRID http://mediateca.educa.madrid.org

Este sitio recoge una gran cantidad de información útil para los radioaficionados: cómo iniciarse, legislación, emisoras… Además, tiene una zona de descarga y otra de chat.

La televisión educativa, hecha incluso por compañeros tuyos, ya está disponible en Internet. Accede a la mediateca de vídeos escolares de tu comunidad autónoma.

Web del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio dedicada a prestar información y asesoramiento al ciudadano en materia de telefonía, Internet, protección de datos, etc.

Notas

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EVALUACIÓN

FICHA 6

EVALUACIÓN

NOMBRE:

Cita las características de la red de telefonía conmutada y de la telefonía móvil de primera generación.

¿Cuáles son las características básicas de la telefónía móvil 3G?

Describe el proceso mediante el cual es posible localizar geográficamente el teléfono móvil desde el que se ha establecido una llamada.

¿A qué hace referencia el término «banda ancha» en las transmisiones digitales?

Describe el método de encriptación más habitual en telefonía móvil 3G.

¿Qué es una tarjeta SIM? Indica cuáles son sus principales características.

Describe someramente el funcionamiento de un sistema de localización por satélite.

Indica cuáles son las características básicas de los soportes de almacenamiento digital: • CD. • DVD.

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CURSO:

Explica la diferencia existente entre los formatos de audio CDA (CD-Audio), wav y mp3.

FECHA:

Contesta: a) ¿Conservamos todos nuestros contactos cuando quitamos la tarjeta SIM de nuestro terminal y la colocamos en el de un amigo? b) ¿Qué ocurre en los terminales que almacenan contactos en su memoria interna o en una tarjeta de expansión?

Explica las ventajas de disponer de infrarrojos o Bluetooth en un terminal móvil. a) ¿Cómo debemos colocar dos teléfonos con infrarrojos para que pueda producirse la transmisión? b) ¿Debemos conocer dónde se encuentra físicamente el puerto de infrarrojos?

Explica cómo funciona el sistema de radio digital RDS.

Observa el esquema de abajo y explica en pocas palabras cómo funciona el sistema de localización por satélite GPS. a) ¿A qué países dan cobertura estos satélites artificiales? b) ¿Cuántos satélites debemos recibir para fijar la posición con exactitud? c) ¿Por qué la precisión del sistema GPS es mejor en las aplicaciones militares de este mismo sistema?

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EVALUACIÓN

FICHA 7

AUTOEVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

¿Cuál de las siguientes tecnologías se basa en la transmisión analógica de la información?

a) Es el código de desbloqueo de un teléfono móvil.

b) Voz sobre IP.

b) Es el número de serie de una tarjeta SIM.

c) UMTS.

c) Es un correo electrónico.

d) RTB.

d) Es un número que identifica a cada teléfono móvil.

¿Qué es el streaming ? 7

c) Es una técnica basada en la utilización del códec más adecuado para la reproducción de un archivo de vídeo.

b) GPS. c) Galileo. d) GLONASS. 8

d) Es una técnica que consiste en encriptar la transmisión de vídeo entre usuarios de teléfonos móviles.

¿Qué formato de audio es capaz de comprimir más los datos? a) Mp2. b) Mp3. c) Wav.

En la transmisión por radio, ¿qué servicio no es ofrecido por el sistema RDS? a) Tiempo que tardará un programa radiofónico en finalizar.

¿Cuál de los siguientes no es un sistema de localización por satélite? a) SPS.

b) Es una técnica que consiste en permitir la reproducción de un archivo de vídeo sin que se halla cargado por completo en un reproductor.

d) CDA. 9

b) Nombre de la emisora sintonizada.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones crees que es cierta? a) La televisión analógica no puede transmitirse mediante cable de fibra óptica.

c) Información sobre el tráfico. d) Frecuencia de la emisora sintonizada. 4

¿Qué es el código IMEI?

a) Tecnología GPRS.

a) Es la compresión de los datos previa a su envío.

FECHA:

b) Una señal digital de televisión no puede transmitirse nunca por medio de ondas de radio.

¿Cuál de las siguientes aplicaciones no es propia de un sistema de localización vía satélite? a) Planificación de excursiones de senderismo.

c) Los televisores digitales transforman la señal analógica en digital.

b) Situación de una expedición de montañistas.

d) La señal de televisión digital está mucho más comprimida que la señal analógica.

c) Descarga de archivos en formato mp4. d) Control de tráfico aéreo. 5

La comunicación mediante infrarrojos utiliza… a) … ondas ionizantes. b) … ondas de presión. c) … ondas sonoras.

Indica el nombre de la capa de la atmósfera en la que se reflejan ciertas ondas de radio. a) Ionosfera. b) Estratosfera. c) Troposfera. d) Mesosfera.

d) … ondas electromagnéticas. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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EVALUACIÓN

FICHA 8

SOLUCIONES

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EVALUACIÓN 1

tes. A partir de esos datos y, mediante un cálculo matemático podrá conocerse su posición exacta.

La red telefónica conmutada consiste en disponer una serie de nodos que enlazan los terminales (teléfonos). Para establecer comunicación entre dos teléfonos, el sistema busca el camino entre nodos más cercanos, activando o desactivando conmutadores. Se utiliza solo para terminales fijos.

La telefonía móvil de primera generación también utiliza una tecnología analógica en la transmisión. La conexión se realiza mediante antenas. 2

La tecnología 3G permite la transmisión de datos a muy alta velocidad, el acceso a Internet y la transmisión de vídeo. Utiliza la tecnología UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)

Ese proceso se llama localización. Consiste en dividir el espacio de cobertura en celdas que tienen asociada una estación (con unas coordenadas geográficas conocidas). El móvil emite una señal que lleva asociado un código sobre su identidad. Conociendo la estación que primero lo detecta, se puede estimar el lugar geográfico.

El CD musical, que data de comienzos de la década de 1980. Un haz láser va leyendo (o escribiendo) microscópicos agujeros (pits) en la superficie de un disco de plástico, recubiertos a su vez por una capa transparente para protegerlos contra el polvo. Realmente, el método es muy similar al usado en los antiguos discos de vinilo, excepto porque la información está guardada en formato digital (unos y ceros como valles y cumbres en la superficie del CD). El sistema DVD tan solo ha cambiado la longitud de onda del láser, reducido el tamaño de los agujeros y apretado los surcos para que quepa más información en el mismo espacio.

Se refiere a la posibilidad de utilizar un canal de transmisión con un ancho de banda mayor. Se traduce en la posibilidad de transmitir más datos a la vez por un mismo canal.

El formato CD-Audio es en el que vienen todos los CD de música comerciales. Es un formato digital que no se puede editar directamente. Tras «ripearlo» se obtiene un fichero wav que contiene la misma información, pero es editable. El formato mp3 se obtiene tras eliminar los datos superfluos que no son procesados por nuestro cerebro durante la audición (ocupa 1/12 veces menos que el wav).

a) No, conservamos los de la tarjeta SIM. b) Los que están grabados en la memoria interna o en una tarjeta de expansión no se conservan.

La telefonía móvil de tercera generación utiliza el método de pares de claves (una pública y otra privada) para la encriptación de datos.

La tarjeta SIM es usada en teléfonos móviles. Almacena la clave de servicio del suscriptor usada para identificarse ante la red (además de su agenda de contactos), de forma que es posible utilizar tu número de teléfono y tu agenda de contactos en otro terminal móvil, simplemente cambiando la tarjeta.

No hacen falta cables. a) Con los puertos enfrentados. b) Sí, para enfrentar los puertos.

Un sistema de localización por satélite consta de un conjunto de satélites en órbita alrededor de la Tierra, en permanente comunicación con ella y cuya posición es conocida en todo momento.

Las emisoras envían información sobre la frecuencia de emisión, y el aparato receptor resintoniza la señal para «no perder la emisora».

El receptor recibe información de varios satélites sobre su posición y tiempo de emisión y fija exactamente su emisión. a) A todo el mundo.

Una persona que desee saber dónde se encuentra deberá mandar una señal al espacio que tiene que ser recogida por, al menos, cuatro de dichos satéli-

b) Cuatro o más. c) Porque la señal se degrada con fines militares.

AUTOEVALUACIÓN 1

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d; 10 a.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 9

DISTINTOS MEDIOS: DISTINTOS CONTENIDOS

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Reconocer la cronología. Con las nuevas tecnologías también han surgido nuevos medios de comunicación. Si en un principio los pregoneros leían en voz alta en las plazas públicas las ordenanzas de los reinos y municipios, hoy disponemos de multitud de medios para informarnos de lo que sucede en el mundo. • Coloca en la línea del tiempo que ves abajo, y por orden cronológico, todos los medios y formas de comunicación que conoces. No importa que no sepas las fechas exactas de aparición de algunos de ellos; basta con que estén en el orden correcto. Lenguaje humano I

• ¿A cuántos medios de comunicación tienes acceso desde casa? ¿Cuántos utilizas de manera habitual? • Pregunta a tus abuelos o conocidos mayores, a qué medios de comunicación tenían acceso hace 50 años. ¿Qué diferencias encuentras entre los medios de esa época y los de la nuestra? 2

Reconocer el impacto de los medios de comunicación sobre la sociedad. El acceso de los ciudadanos a la información se ha multiplicado de manera exponencial en las últimas décadas. De hecho, es uno de los factores indicativos del grado de desarrollo de cualquier sociedad. • Indica cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas (V) o falsas (F), y justifica tus respuestas: La expansión de los medios de comunicación no es un factor decisivo para el progreso. El libre acceso a los medios y a la información por parte del público es un factor imprescindible para considerar a una sociedad como democrática. Denominar a las sociedades modernas «sociedad de la información» solo es una forma de hablar, que en realidad no define sus características principales. El concepto «aldea global» no guarda ninguna relación con los modernos medios de comunicación.

Descubrir que cada medio tiene un lenguaje y unas características particulares. Existen muchas maneras de acceder a la información, por lo que tenemos que seleccionar previamente qué información buscamos y cuál es el medio más adecuado para proporcionárnosla. Por ejemplo: si es domingo y lo que quiero es saber cómo va mi equipo de fútbol, que está jugando en este momento, pondré la radio, que aporta inmediatez en las noticias. Pero si ya es por la noche y lo que quiero es ver todos los resultados, pondré la televisión y veré las jugadas, o esperaré a leer los periódicos del lunes. • Realiza un pequeño informe en el que incluyas todos los medios informativos que conoces, Internet, prensa de información general, prensa especializada, radio, televisión, vídeo, etc. Haz un análisis comparativo de sus características, la función que desempeña, el tipo de información que ofrece, el público al que se dirige, y todos los rasgos que puedas identificar. Medio

Prensa deportiva.

Tipo de información y periodicidad Deportiva y diaria.

Tratamiento que da a las noticias Noticias de actualidad, en profundidad, con fotografías y entrevistas.

Público al que se dirige

Aficionados al deporte.

… …

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 10

¿CÓMO APARECIÓ LA ESCRITURA? (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

DE LAS CUEVAS RUPESTRES A LA ESCRITURA CUNEIFORME Los seres humanos somos comunicativos por naturaleza. De hecho, la capacidad de desarrollar un lenguaje articulado y codificado es la principal diferencia entre las personas y los animales. Pero el lenguaje tiene dos limitaciones: no perdura en el tiempo y no puede recorrer grandes distancias, solo llega hasta donde nuestra voz. A medida que las civilizaciones evolucionaban, la necesidad de un sistema que permitiera hacer llegar los mensajes a cualquier distancia y de que estos perduraran se hizo mayor. Y así apareció la escritura. En un principio se desarrolló la escritura pictórica, que dibujaba aquello que quería expresar: un ciervo, una escena de caza, etc., como podemos ver en las pinturas prehistóricas. Alrededor del año 5000 a.C. aparecieron los pictogramas, que eran simplificaciones de la escritura pictórica. Los primeros pictogramas fueron las partes del cuerpo humano, la lluvia, la tierra, etc. En chino, que es una lengua pictográmica, la palabra caballo era antiguamente el dibujo de un caballo, y aunque se ha esquematizado mucho con el paso del tiempo, aún podemos reconocer la figura del animal en la grafía de la palabra. Pero es en Mesopotamia, el actual Irak, donde los pictogramas se simplificaron hasta convertirse en una serie de caracteres con forma de cuña. Es la escritura cuneiforme o babilónica. Estos caracteres se grababan sobre tablillas de arcilla o metal, y solían ser textos relativos a la administración y el comercio del Estado. Era una escritura y una lengua silábica, con más de 600 caracteres, que al irse simplificando con el paso de los siglos llegó a ser casi un alfabeto. Se enseñaba en las escuelas, y su uso se extendió por toda Asia Menor, Siria, Persia e incluso Egipto. El hecho de disponer de un lenguaje codificado permitió, por ejemplo, que los babilonios tuvieran su propio código de leyes, el primero de la historia. Muy similar a este proceso es el que siguió la escritura jeroglífica egipcia, que también se fue esquematizando. De los más de 700 signos que tenía llegó a convertirse en una escritura casi fonética. 1

Realizar una línea del tiempo. Has visto cómo la comunicación es una necesidad fundamental de los seres humanos, y cómo las personas han desarrollado distintas formas de comunicación. En este caso, hemos recogido las principales innovaciones en la comunicación desde la aparición del lenguaje hasta la escritura cuneiforme. 5000 a.C. Desarrollo de la escritura cuneiforme o babilónica. I

600 000 a.C. Aparece por primera vez una forma rudimentaria de lenguaje articulado.

• Realiza una línea del tiempo que recoja la evolución de la escritura entre estos dos hitos. 2

Plantear hipótesis. Los avances de la tecnología, y en particular en la comunicación, han traído consigo grandes cambios a la vida de las personas, incluso a sus formas de organización social y política. • ¿Qué cambios crees que conllevaría cada una de las innovaciones en las formas de escritura que has podido ver en el texto de arriba? • ¿Crees que esos cambios se reflejarían en el conjunto de la sociedad o solo afectarían a las personas instruidas? Justifica tus respuestas para cada uno de los hitos que has recogido en la línea del tiempo del ejercicio anterior.

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Inventar historias y comparar las respuestas. Imagina que vives en un tiempo en el que aún no se conoce el alfabeto, y que quieres transmitir un mensaje concreto: durante el verano, la caza es muy abundante en este valle, pero los inviernos son muy fríos y no se puede cazar ni recolectar nada. Trata de plasmar este mensaje en el papel, y compáralo luego con los mensajes de tus compañeros. ¿Cuál crees que es el que mejor consigue su objetivo? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 10

¿CÓMO APARECIÓ LA ESCRITURA? (II)

NOMBRE:

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FECHA:

EL ALFABETO El paso de las escrituras silábicas a las fonéticas supone un enorme avance, al reducir el número de signos notablemente, y al tratarse de un sistema descriptivo, que transcribe directamente los sonidos, por lo que puede emplearse para escribir cualquier lengua con pequeñas modificaciones. El primer pueblo en desarrollar un alfabeto fue el fenicio. Los fenicios vivían rodeados de pueblos que hablaban lenguas distintas, y eran comerciantes, por lo que les era imprescindible tener un código de signos sencillo y práctico que les permitiera comunicarse con los pueblos con los que comerciaban y, además, poder anotar y llevar cuentas de sus transacciones. Fueron los primeros en aislar los sonidos consonánticos sin necesidad de vocales. Así crearon un código que, con el tiempo, se resumió en veintidós signos, que reflejaban sonidos consonánticos. El uso de estos signos se extendió con rapidez hasta Oriente Próximo, India, Asia Menor y todo el norte de África. A partir de este primer código fonético se derivaron, a principios del I milenio a.C., las principales ramas idiomáticos, como las lenguas semíticas, arábigas, hindúes y occidentales. Cada una de ellas se desarrolló en una dirección distinta, creando sus propias peculiaridades e incorporando los sonidos exclusivos de su lengua, pero al tener un mismo origen, también conservaban todas ellas algunos rasgos comunes. A este código se sumaron después las vocales, aisladas por primera vez como un carácter que se combina con las consonantes. Fueron los griegos quienes hicieron esta aportación definitiva al alfabeto, y al pasar Grecia a formar parte del Imperio Romano, se incorporó al latín, desde donde se extendió por todo el mundo conocido. Como ves, el desarrollo de la escritura es producto de una larga cadena evolutiva. 1

Realizar una línea del tiempo. Ahora te hemos mostrado cómo la humanidad pasó de la escritura cuneiforme hasta el alfabeto tal y como lo conocemos en la actualidad, una serie reducida de signos que recogen los fonemas de una lengua, incluidas las vocales, y que tienen un carácter descriptivo, ya que representan sonidos puros y aislados, no palabras ni sílabas, y pueden servir para escribir cualquier lengua, añadiendo tan solo los sonidos peculiares de esta. 5000 a.C. Escritura cuneiforme o babilónica. H

• Realiza otra línea del tiempo que recoja la evolución a partir de la aparición de la escritura babilónica. Puedes ampliar la información que te damos ayudándote de enciclopedias, buscando en Internet o en aquellos medios que creas conveniente. • Como ves, solo te hemos indicado el primer hito, la escritura cuneiforme, y hemos dejado el final en blanco. Aunque la aparición del alfabeto es el último dato que recogemos en el texto de arriba, ¿cuál podría ser, en tu opinión, el último gran hito en el desarrollo de la escritura? Si la línea del tiempo recogiera la historia de la comunicación humana y no solo la de la escritura, ¿cuál sería el último hito de la comunicación? 2

Comprender cómo evoluciona la tecnología. Has estudiado en cursos y unidades anteriores que la tecnología avanza para dar satisfacción a las necesidades de las personas, y que los objetos y adelantos tecnológicos cumplen funciones concretas. • ¿Qué necesidades cubre la aparición de la escritura? • Y los distintos pasos en su evolución, escritura pictórica, pictogramas, silábica, fonética, etc., ¿qué función desempeñaban y qué necesidades cubrían con respecto a las formas anteriores? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 11

COMUNICACIÓN A DISTANCIA EN TIEMPO REAL

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Analizar un sistema de comunicación. La comunicación es uno de los aspectos más importantes de la vida de una comunidad o de la sociedad en su conjunto, ya que configura todos los otros ámbitos de nuestras vidas: el progreso social, científico, económico, todas las formas de relación, y de gobierno, etc. Y todos los sistemas de comunicación, desde los más rudimentarios hasta aquellos capaces de salvar grandes distancias con complejas tecnologías, se basan en las mismas y sencillas estructuras. • Di cuáles de las siguientes afirmaciones referidas a los sistemas de comunicación son verdaderas (V) y cuáles son falsas (F). Sin comunicación no existiría la sociedad tal y como la conocemos. La comunicación alámbrica es más eficaz y puede recorrer distancias mayores que la comunicación inalámbrica. En la comunicación inalámbrica, el canal es el aire. Todo sistema de comunicación ha de tener un receptor, un emisor y un canal. El canal debe adaptarse siempre a la información que intercambian el emisor y el receptor. El desarrollo de las telecomunicaciones ha multiplicado el número de canales, pero el mensaje, el emisor y el receptor siguen siendo iguales. En las nuevas formas de comunicación inalámbrica no es necesario que haya un emisor.

Valorar la importancia del salto tecnológico que supuso la invención del telégrafo. Cada avance de la tecnología lleva consigo un importante cambio en la actividad de las personas. A veces simplemente posibilita una forma más cómoda de desarrollar nuestra actividad, pero en otras ocasiones supone un gran salto cualitativo. El enorme paso que ha supuesto para la comunicación humana la invención del telégrafo, un aparato capaz de comunicar dos puntos alejados del planeta prácticamente de forma instantánea, es sin duda uno de los más importantes de todos los tiempos. No solo ha cambiado nuestra manera de ver el mundo, mucho más cercano y pequeño para nosotros que para nuestros antepasados, sino que ha abierto las puertas a toda una serie de nuevas tecnologías sin las que actualmente no podríamos concebir la vida. • ¿Cuáles crees que han sido las principales consecuencias de poder comunicar en tiempo real con cualquier lugar de la Tierra? • ¿Podemos calificar como revolución la aparición de las nuevas formas de comunicación? Justifica tu respuesta.

Practicar con el código Morse. Aunque el telégrafo de Morse fue el primer intento eficaz de transmitir información a distancia de forma casi instantánea, las personas ya habían ideado otros modos de comunicarse más rápidos que llevar los mensajes a caballo o en cualquier otro transporte. Así, en el antiguo Imperio persa, el rey disponía de una cadena formada por personas situadas en alturas que transmitían a gritos los mensajes reales, desde la capital hasta todas las provincias, en un tiempo de unos tres días. Y muchas culturas antiguas ingeniaron telégrafos ópticos, utilizando hogueras durante la noche y señales de humo o espejos durante el día. • Comprobad si sois capaces de transmitir a distancia de manera eficaz. Para ello, dividíos en dos grupos y poneos en los extremos del aula. Utilizando un silbato o cualquier otra señal acústica, y empleando el código Morse, tratad de comunicar un mensaje. • Realizad varias pruebas y medid los tiempos que empleáis en la transmisión, recepción y descodificación. Ambos grupos deben actuar alternativamente como emisor y receptor. • Después, de forma individual, haced un pequeño concurso y comprobad quién es el más rápido en transmitir y en descodificar las señales.

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FICHA 12

¿CÓMO FUNCIONA EL TELÉFONO?

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EL MEDIO DE COMUNICACIÓN MÁS POPULAR 1

Construir un pequeño teléfono. El sonido es una onda, una vibración que se transmite por el aire. Si alguna vez has tenido la oportunidad de tocar una guitarra u otro instrumento de cuerda, habrás observado cómo cuando pulsas una nota la vibración se extiende y que el sonido cesa a medida que la cuerda deja de vibrar. Vamos a comprobar cómo vibra y cómo se transmite el sonido. • Necesitamos dos envases de yogur vacíos y limpios, que van a servir como auricular y micrófono, y como cable utilizaremos hilo de nailon, del que se emplea para pescar. Atravesad la base de los dos vasitos con una aguja y pasad por los agujeros el hilo de nailon. Es importante que el hilo alcance al menos para que os coloquéis en los extremos de una habitación grande. Haced un nudo grueso que quede en el lado interior de la base del yogur para evitar que el hilo se salga por el agujerito al estirar. • Recuerda que el cable debe permanecer tenso. Colocaos en ambos extremos de la habitacióny hablad hacia el interior del vaso. El compañero del otro lado percibirá claramente la vibración e incluso el sonido con bastante nitidez.

Debes agujerear la base del tarro para pasar el hilo.

Con el cable en tensión el sonido se transmite con mayor facilidad.

Repasar el proceso de realización de una llamada telefónica. Has estudiado en esta unidad cómo el sonido se transmite, en forma de impulsos eléctricos, a través de la línea telefónica, posibilitando la comunicación instantánea de las personas, sin importar lo alejadas que estén. Esta transmisión del sonido cuando realizamos una llamada consta de varias fases. • Elabora un pequeño diagrama o esquema en el que recojas todos los pasos del proceso de transmisión del sonido a través de la línea telefónica. Puedes ayudarte con algunos dibujos sencillos que muestren de manera gráfica las fases de este proceso.

Comprobar el impacto de la tecnología en nuestras vidas. El desarrollo del teléfono ha multiplicado nuestras posibilidades de comunicación y, como cada nuevo avance tecnológico, ha modificado nuestras vidas, abriéndonos nuevas posibilidades y creando a la vez necesidades nuevas. Por ejemplo, una vez que el teléfono se convirtió en uno más de los electrodomésticos habituales de cualquier hogar, aparecieron exigencias nuevas, como poder enviar documentos o imágenes a través de él, y no solamente sonido. De esta forma se inventó el fax. • Recoge en una lista todos los medios de comunicación que conoces y que has estudiado, desde la aparición del lenguaje, pasando por la escritura y hasta llegar a los medios de última generación, como las comunicaciones vía satélite o los teléfonos con acceso a Internet. • Señala, en cada caso, las necesidades que cubre cada uno de estos inventos con respecto a sus antecesores, las mejoras que aporta a la comunicación y las nuevas necesidades que estas innovaciones crean, en el constante proceso de mejoras de la tecnología.

Plantear hipótesis. Ya conoces cómo avanza la tecnología y su importancia en nuestras vidas. • Escribe un pequeño ensayo de unas 25 líneas tratando de imaginar cómo sería la vida sin los medios de comunicación. ¿Podrías desarrollar tu vida con normalidad? ¿Qué cambiaría en tu vida? • Además de los cambios de orden práctico, ¿qué cambios sociológicos crees que ha traído consigo la revolución de los medios de comunicación que hemos vivido durante el siglo XX? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 13

ONDAS PERIÓDICAS (I)

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Las perturbaciones energéticas que se producen de la misma forma y muchas veces seguidas (en teoría, infinitas) se llaman ondas periódicas.

ONDAS PERIÓDICAS EN AUDACITY Es muy fácil generar una onda periódica con la aplicación Audacity, un editor de audio gratuito disponible en: http://audacity.sourceforge.net. 1. Elige un archivo mono; uno que hayas llamado saludomono.wav. 2. Selecciona la onda con el botón izquierdo del ratón (haciendo clic y arrastrando) y aplica el efecto repetir (Effect → Repeat…). Con diez veces es suficiente, pero puedes elegir más. Desde luego, la onda de sonido generada no será periódica infinitamente, pero sí en un cierto intervalo de tiempo; en nuestro caso, durante 4,14 segundos (como aparece en la barra de estado inferior de Audacity). El tiempo que dura la parte de onda que se repite se llama periodo. Suele designarse con la letra T y se mide en segundos. En nuestro caso, el periodo T es 0,38 s. 3. Graba el archivo con el nombre ondaperiodica.wav. Las ondas periódicas quedan caracterizadas por la forma de la onda que se repite y por el periodo. A menudo se utiliza, además, otra magnitud: la frecuencia. La frecuencia de una onda periódica es las veces que se repite la perturbación en un segundo. Suele denotarse por la letra f y se mide en una unidad llamada hercio (Hz), que equivale a la inversa de un segundo (1/s o s−1).

Un razonamiento simple nos conduce a averiguar la frecuencia de nuestra onda. Podemos plantearla de dos formas diferentes: Si en 4,14 s … → … la onda se repite 11 veces En 1 s… → … se repetirá f veces 1 ⋅ 11 f = = 2,66 Hz 4,14

Si en T s … → …la onda se repite 1 vez En 1 s … → … se repetirá f veces 1 1 f = = = 2,63 Hz T 0, 38

La leve diferencia en el resultado se debe a haber calculado tras redondear los números a solo dos decimales. Fíjate en que Audacity los ofrece ¡con seis decimales!

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FICHA 13

ONDAS PERIÓDICAS (II)

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EL TONO DE LAS ONDAS SONORAS En las ondas de presión sonora, la frecuencia está directamente relacionada con el tono. De modo que los tonos agudos corresponden a altas frecuencias, y los tonos graves, a bajas frecuencias. Comprobemos esto realizando esta amena actividad: 1. Selecciona toda la onda periódica anterior. Haremos que se produzca en menos tiempo, es decir, se reproducirá más deprisa y su frecuencia será mayor. 2. Utiliza el comando Cambio de velocidad (Change Speed…) accediendo desde el menú principal de Efectos (Effect). Un cambio porcentual (Percent Change) de 40 será suficiente para observar que el sonido resultante es más agudo que el original. De forma análoga, utilizando un cambio porcentual de – 40 la onda será más larga, tardará más en reproducirse, su frecuencia será menor y la percibiremos con un tono más grave. En la gráfica adjunta se observan el archivo original (en la parte superior), el archivo modificado aumentando su frecuencia (en el medio) y el archivo modificado disminuyendo su frecuencia (abajo).

CUESTIONES 1

Observa las tres gráficas de arriba (A, B y C) e indica, de manera aproximativa, la frecuencia de cada una de las ondas obtenidas.

Piensa y contesta: a) ¿Por qué el tono de la segunda onda es más agudo que el de la onda original (la primera)? b) ¿Por qué el tono de la tercera onda es más grave que el de la onda original (la primera)? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 14

ONDAS ARMÓNICAS

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Las ondas armónicas o sinusoidales son un tipo especial de perturbaciones periódicas describibles exactamente por una función matemática llamada seno.

Las ondas armónicas se caracterizan porque: • Son fáciles de estudiar, ya que se conocen muy bien la función seno. • Las operaciones entre funciones seno se pueden traducir fácilmente a un lenguaje entendible por los ordenadores (lenguaje binario). Debido a la potencia de estos, los cálculos se realizan rápidamente. • Son fáciles de generar electrónicamente. • Son perfectamente periódicas e infinitas, tanto en el semieje temporal positivo como en el semieje temporal negativo (es decir, a la derecha y a la izquierda del tiempo t = 0). Por tanto, no existen fenómenos naturales que puedan ser exactamente representados por ellas.

ONDAS ARMÓNICAS CON AUDACITY Con Audacity podemos generar una onda sonora armónica. 1. Desde el menú principal, elige Generar → Tono … (Generate → Tone…). Los valores por defecto que nos ofrece Audacity son apropiados: una forma de onda senoidal (Waveform: Sine), una frecuencia de 440 Hz, una amplitud de 1 y una longitud (Length) de 30 segundos. No olvides que, para que fuera realmente armónica, su longitud debería ser infinita. 2. Pulsa el botón Generar Tono (Generate Tone) y amplía el zoom lo necesario hasta que visualices el armónico tal como lo hemos descrito unas líneas más arriba. La onda así generada representa el desplazamiento A (t) de una molécula de aire respecto de su posición de equilibrio en función del tiempo t. A (t) = A m ⋅ sen (2πft + ϕ) ϕ Am • Am: amplitud máxima o simplemente amplitud. • f: frecuencia. • T: periodo. • ϕ: fase de la onda. Si la evolución de una magnitud física en el espacio (x) puede representarse por una onda armónica, en nuestro ejemplo –la variación respecto de su posición de equilibrio de las moléculas de un gas en un instante determinado– su representación matemática adopta la siguiente forma:

T t

⎛ 2π ⎞ x + ϕ⎟⎟⎟ A (x) = A m ⋅ sen ⎜⎜⎜ ⎟⎠ ⎝ λ • Am: amplitud máxima de la onda • λ: longitud de onda. • ϕ: fase de la onda. 2π λ Los puntos x para los que la onda toma un valor máximo positivo se llaman crestas. Aquellos para los que la onda Representación física y matemática de la onda toma un máximo negativo son los valles. Los nodos son de presión descrita por: A(x) = 2 ⋅sen(2πx); λ= 1, ϕ= 0. aquellos puntos donde la amplitud es nula. Como las ondas armónicas tardan en recorrer la distancia λ λ = λ ⋅f. un periodo T, su velocidad (v) queda determinada por la expresión: v = T El número de onda es el cociente: k =

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FICHA 15

¿CÓMO SON LAS COMUNICACIONES INALÁMBRICAS?

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Identificar los elementos de una onda. En las comunicaciones inalámbricas, la información se transmite por medio de ondas que se propagan a través del aire, tanto el sonido como la imagen. • Rotula en el dibujo de la derecha todos los elementos que forman parte de una onda: amplitud, longitud, periodo...

Definir algunos conceptos relacionados con las ondas. La transmisión de información a través del aire, es decir, en forma de ondas, es un proceso bastante complejo. Vamos a repasar algunos conceptos básicos. • Define los siguientes conceptos:

Frecuencia.

Periodo.

Velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío.

Amplitud.

Banda de frecuencia.

Cresta.

Longitud.

Valle.

Describir los mecanismos de transmisión de las ondas. Las ondas de baja frecuencia no pueden por sí solas recorrer grandes distancias en el aire, al contrario que las ondas de alta frecuencia, por lo que se combinan las señales de baja frecuencia con las de alta. • A continuación te damos los esquemas de las dos formas de modulación de las ondas, en amplitud y en frecuencia. Identifica cada una de ellas. • Después rotula los dibujos, identificando la onda portadora, la moduladora y la onda modulada.

Analizar el espectro radioeléctrico. Al conjunto formado por todas las ondas de radio se le llama espectro radioeléctrico. Este se divide en bandas de frecuencia, que nos sirven para clasificar los distintos tipos de ondas y sus utilidades. • Relaciona las aplicaciones de la columna de la izquierda con la onda correspondiente de la derecha. Comunicación por satélite, radar.

– VLF: frecuencias muy bajas.

Radio difusión FM, TV, telefonía.

– SHF: frecuencias superaltas.

Navegación aérea y marítima.

– VHF: frecuencias muy altas.

Radiodifusión AM, telefonía.

– LF: frecuencias bajas.

Navegación, comunicaciones AM.

– MF: frecuencias medias.

TV, radar, radiodifusión, FM comercial.

– HF: frecuencias altas.

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FICHA 16

ESPECTRO DE UNA SEÑAL. ANCHO DE BANDA (I)

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La extraordinaria importancia de las ondas armónicas reside en el genial descubrimiento del matemático francés Jean-Batiste Fourier (1768-1830): «Las señales A(t) que evolucionan en el tiempo pueden descomponerse como suma de infinitas señales sinusoidales (o armónicos) de distintas amplitudes, frecuencias y fases». En la mayoría de los casos de interés práctico, no son necesarios infinitos armónicos, sino que basta con sumar solo unos cientos para reproducir una determinada señal A(t ). Fíjate, por ejemplo, en la señal A(t ) de la gráfica izquierda. Esta señal puede descomponerse, según el teorema de Fourier, como suma de armónicos. En concreto, de los seis armónicos que se han dibujado en la gráfica de la derecha:

Señal A (t ) original.

Armónicos componentes de la señal original A (t ).

El cálculo de esta descomposición es demasiado laborioso para realizarlo «a mano» y, actualmente, lo efectúan los ordenadores utilizando un procedimiento llamado algoritmo FFT (Fast Fourier Transform). Podemos expresar esta descomposición elaborando un listado con las expresiones matemáticas de los armónicos o bien realizando una gráfica en la que se represente la amplitud y la frecuencia de cada armónico (sin tener en cuenta su fase). Este tipo de representación se llama espectro de la señal. A1(t) = 2 ⋅ sen (2π ⋅ 1 ⋅ t);

a1m = 2,

f1 = 1,

ϕ1 = 0

A2(t) = 3 ⋅ sen (2π ⋅ 0,5 ⋅ t + 2); a2m = 3,

f2 = 0,5,

ϕ2 = 2

A3(t) = sen (2π ⋅ 0,25 ⋅ t − 1);

f3 = 0,25, ϕ3 = −1

a3m = 1,

A4(t) = 2 ⋅ sen (2π ⋅ 4 ⋅ t − 0,5); a4m = 2,

f4 = 4,

Amplitudes de los armónicos

a2 a6 a1

ϕ4 = −0,5

A5(t) = 0,5 ⋅ sen (2π ⋅ 6 ⋅ t − 3); a5m = 0,5, f5 = 6,

ϕ5 = −3

A6(t) = 2,5 ⋅ sen (2π ⋅ 2 ⋅ t − 3); a6m = 2,5, f6 = 2,

ϕ6 = −3

A(t) = A1(t) + A2(t) + A3(t) + A4(t) + A5(t) + A6(t)

Conjunto de armónicos que componen la señal A (t ).

a3 a5 f 0,2 0,5 1

Espectro de la señal A (t ).

CUESTIONES 1

Identifica cada uno de los seis armónicos en la gráfica de los componentes armónicos de la señal original A(t ) (gráfica de arriba a la derecha).

Fíjate en los armónicos que componen la señal original A(t ) y responde: a) ¿Qué armónico es el de mayor amplitud? b) ¿Cuál tiene mayor frecuencia? ¿Y mayor fase?

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Busca información sobre el osciloscopio. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 16

ESPECTRO DE UNA SEÑAL. ANCHO DE BANDA (II)

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ESPECTROS CON AUDACITY Con ayuda de un editor o incluso de cualquier reproductor de audio, es muy fácil observar el espectro de una señal sonora. 1. Abre Audacity y carga un archivo (por ejemplo, saludomono.wav). 2. Selecciona una región. 3. Desde el menú principal, haz clic en Analizar → Dibujar espectro (Analyze → Plot Spectrum) para observar su espectro. En el análisis de frecuencias (Frequency Análisis) o espectro que muestra Audacity, el eje de abscisas representa las frecuencias (en Hz) de los armónicos, y el eje de ordenadas, las amplitudes de los mismos, expresadas en decibelios (dB). Nivel de intensidad sonora Considerando que la presión atmosférica normal es 1 bar (101 000 Pa), podemos decir que nuestro oído es sensible a presiones que van desde: P0 =101 000,000 03 Pa (umbral de audición) hasta: Pmáx = 101 030 Pa (umbral de dolor) Debido a este margen tan grande de presiones sonoras y a que nuestra sensación auditiva varía aproximadamente de forma logarítmica con ellas, normalmente se expresa el nivel de presión sonora (L) en unas unidades llamadas decibelios (dB), utilizando la siguiente expresión: L = 20 log

P P0

El ancho de banda (Δf ) de una señal es el rango de frecuencias que ocupa su espectro. Se calcula restando a la frecuencia más alta que contiene su espectro la frecuencia más baja. En nuestro caso: Δf = fmáx − fmín = 21 621 − 86 = 21 535 Hz El ancho de banda de un medio de transmisión es el conjunto de frecuencias que puede transmitir sin atenuarlas o distorsionarlas sensiblemente. Para que la transmisión sea idónea, el ancho de banda del medio de transmisión debe ser mayor que el ancho de banda de la señal. En la transmisión telefónica tradicional, por ejemplo, el cable de cobre tiene un ancho de banda inferior a las señales sonoras que emitimos los seres humanos. Por tanto, hay armónicos de nuestra señal que no se transmiten bien y ello produce que, aunque normalmente entendemos lo que dice nuestro interlocutor, no siempre lo identificamos al instante. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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Control y robótica

MAPA DE CONTENIDOS INTRODUCCIÓN AL CONTROL DE SISTEMAS

sistemas de control

de lazo abierto

diseño y construcción de robots

de lazo cerrado

la electrónica

la mecánica

el funcionamiento

EJEMPLOS DE ROBOTS

busca claridad

rastrea una línea negra

no se cae de una carretera elevada

no choca con paredes blancas

persigue luz

emplean

sensores

motores

OBJETIVOS • Conocer los distintos elementos que forman un sistema de control automático. • Describir las características generales y el funcionamiento de un robot. • Describir el papel y el funcionamiento de un sensor y conocer las características de los principales tipos de sensores. • Saber la función que tiene la realimentación en los sistemas de control automático. • Conocer diversas aplicaciones de los robots en la industria, explicando algunas de las ventajas de los robots frente a mecanismos automáticos, por ejemplo.

• Saber diseñar y construir un robot sencillo con varios sensores. • Aprender a ensamblar la mecánica y la electrónica en un proyecto, de manera que un motor determinado sea capaz de mover la estructura elegida como soporte para un robot.

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PROGRAMACIÓN DE AULA

CONTENIDOS CONCEPTOS

• • • • • • •

El origen de los robots. Automatismos. Sistemas de control. Tipos de sistemas de control: en lazo abierto y en lazo cerrado. Elementos de un sistema de control en lazo cerrado. Robots. Componentes de un robot. El movimiento de robots. Diseño y construcción de robots no programables. Electrónica, mecánica. Componentes que incorporan robots sencillos: motores, transistores, sensores, diodos.

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

• • • •

Analizar el funcionamiento de un sistema de control en lazo abierto y en lazo cerrado. Diseñar y construir circuitos eléctricos y electrónicos. Diseñar y construir diferentes robots no programables, incorporando sensores y motores. Identificar los componentes necesarios para construir robots que cumplen una determinada función. Por ejemplo, robots que persiguen luz, que no se caen de una mesa o que no chocan contra una pared.

ACTITUDES

• Interés por conocer las aplicaciones de los robots en la industria. • Valoración de las ventajas e inconvenientes de la introducción de los robots en la industria. • Gusto por el rigor a la hora de desarrollar proyectos. • Reconocimiento de las aportaciones de todos los miembros cuando se trabaja en equipo.

EDUCACIÓN EN VALORES 1. Tecnología y sociedad El desarrollo de la robótica y la incorporación de sistemas automáticos de forma generalizada en la industria han modificado notablemente muchos sectores laborales, en particular aquellos en los que se llevan a cabo tareas repetitivas de manera continuada: cadenas de montaje, etc. La incorporación de este tipo de sistemas disminuye los tiempos de fabricación, aumentando de forma significativa la productividad. Esto conlleva la eliminación de ciertos puestos de trabajo. Pero, por otro lado, es importante hacer notar a los alumnos que aparecen nuevas profesiones, más especializadas. No cabe duda de que son múltiples las ventajas que aporta la utilización de robots en trabajos repetitivos y tediosos o en actividades peligrosas para las personas. Incluso, en ocasiones, las máquinas son capaces de realizar tareas que de otro modo resultaría imposible llevar a cabo, lo que sin duda aporta un beneficio para nuestra sociedad. Podemos poner a los alumnos algunos ejemplos: • Exploración espacial. Por ejemplo, los vehículos que han recorrido la superficie del planeta Marte. • Exploración submarina. Por ejemplo, robots empleados tras catástrofes ecológicas en el mar. • Desactivación de artefactos explosivos. En este caso se emplean robots, añadiendo seguridad al trabajo de muchas personas. • Desarrollo de tareas de precisión en la industria. Por ejemplo, a la hora de diseñar circuitos integrados que incluyen millones de componentes en un espacio muy reducido. La precisión requerida durante la fabricación, junto con el pequeño espacio en el que se integran los componentes, hacen que determinados procesos solo puedan ser ejecutados por robots.

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4 COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN Competencia en comunicación lingüística A lo largo de la unidad, tal y como ocurre en las unidades de electrónica, aparecen numerosos esquemas que nos permiten interpretan el funcionamiento de los circuitos que incorporan los robots. El seguimiento de las normas de rotulación, etc., a la hora de elaborar esquemas redunda en una perfecta comunicación entre el autor del esquema y la persona que construye el circuito y lo monta en un robot. Competencia social y ciudadana A la hora de construir los robots presentados en la unidad será necesario trabajar en equipo. En este momento los alumnos y alumnas deberán asimilar diferentes tareas. Además, el trabajo en equipo permitirá la cooperación mutua de cara a conseguir un objetivo común.

Competencia cultural y artística El diseño de los robots propuestos en la unidad no debe entenderse como una tarea cerrada. Seguramente muchos alumnos desearán incorporar elementos de adorno; querrán «tunear» sus robots. Ningún problema. Al estudiar la unidad se destaca la funcionalidad de los robots; el diseño es libre. Autonomía e iniciativa personal El ensamblaje de diferentes sensores y motores abre la posibilidad de realizar nuevos diseños de robots con diferentes funcionalidades. A lo largo del proceso de diseño los estudiantes podrán realizar mejoras en los robots o complementarlos con alguna función extra: una luz que se enciende cuando el motor gira para atrás, por ejemplo; hay muchas opciones posibles.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Explicar el funcionamiento de un sistema de control de lazo cerrado. 2. Elaborar esquemas que muestren el funcionamiento de un sistema de control automático, explicando además su función. 3. Explicar el funcionamiento básico de los elementos que componen la electrónica de un robot. 4. Comprender el funcionamiento de los principales tipos de sensores. • De luz. • De temperatura. • De contacto. 5. Conocer las técnicas básicas empleadas en la construcción de robots no programables.

16. Analizar circuitos electrónicos que describen el funcionamiento de un robot no programable. 17. Diseñar y construir un robot sencillo dotado de varios sensores. 18. Modificar el diseño de un robot con el objetivo de cambiar su respuesta frente a determinados estímulos. 19. Diferenciar los componentes de un robot y describir sus principales características, diferenciando la función de cada elemento. 10. Valorar adecuadamente las implicaciones sociales de la utilización de todo tipo de robots en la industria.

ÍNDICE DE FICHAS 1. Simbología

Refuerzo

8. Autoevaluación

Evaluación

2. Circuitos de robots

Refuerzo

9. Soluciones

Evaluación

3. Domótica

Ampliación

4. Robots humanoides

Ampliación

5. Robot nocturno

Ampliación

6. En la Red

Ampliación

7. Evaluación

Evaluación

10. ¿Dónde hay automatismos?

Contenidos para saber más…

11. ¿Para qué se usan los robots?

Contenidos para saber más…

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SOLUCIONARIO

nio enriquecido en una central nuclear, por lo peligroso para la salud humana que tiene su manipulación directa; la cadena de montaje de una fábrica de automóviles, por ser más preciso, rápido y rentable que el montaje a mano; la manipulación de productos peligrosos para la salud en investigaciones y laboratorios.

PÁG. 95

Son automatismos las puertas automáticas, la lavadora, una barrera, la cisterna del cuarto de baño, un radiador eléctrico con termostato. Por ejemplo: • En casa, el aire acondicionado o la calefacción con control termostático. • En el instituto, los sistemas de detección de presencia con sensor volumétrico que activan las alarmas.

PÁG. 106

Elementos de control: relé y par Darlington. Elemento actuador: motor.

Aumentar la sensibilidad del sensor de luz.

La sensibilidad del circuito detector de luz.

Evitar que el funcionamiento del motor interfiera con el circuito electrónico de control.

• En los medios de transporte, los sistemas de lavado automático de vehículos. 2

a) Lazo abierto. La puerta solo actúa por efecto de un interruptor y un temporizador b) Lazo cerrado. En este caso, la puerta responde a sensores de presencia que varían su funcionamiento en función de las condiciones del entorno. c) Lazo cerrado. La cisterna se llena hasta que el flotador de la misma hace cerrar la válvula de llenado. d) Lazo abierto o lazo cerrado (en caso de que se pueda interactuar con él).

PÁG. 107

La función de los diodos LED es indicar el sentido de giro del motor. La función de los diodos de alta luminosidad es iluminar la pista.

Que no podría pasar sobre la línea negra, el robot estaría avanzando y retrocediendo continuamente sin parar.

e) Lazo cerrado. En este caso, el termostato actúa sobre el radiador haciendo que caliente o no en función de las condiciones de temperatura ambientales. f) Lazo abierto (si el semáforo no se regula temporizado) o de lazo cerrado (si el semáforo se regula mediante mecanismos de control en función de la densidad del tráfico). PÁG. 100

Tareas que puede realizar un robot

PÁG. 108

Evitar que las ruedas toquen el borde de la pista antes que los sensores y el robot se caiga. El alcance de los sensores CNY70 es de unos pocos milímetros.

Porque los sensores de infrarrojos están diseñados para ser sensibles a la luz infrarroja; y los LDR están diseñados para ser sensibles a la luz natural.

Tareas difíciles para un robot

Lavar la ropa

Bailar

Cocinar

Subir y bajar escaleras

Dibujar

Reconocer a los amigos

Mover objetos

Charlar

PÁG. 109

Las puertas de un ascensor, el mando a distancia de la televisión, la puerta de un garaje. El alcance de los infrarrojos se regula con el potenciómetro.

En el CNY70 el emisor y el receptor de infrarrojos están integrados en una pequeña cápsula. PÁG. 112

Cadenas de montaje, embotelladoras, preparación de paquetes, soldadura, exploración espacial. Los robots son adecuados para realizar tareas repetitivas y peligrosas. Por ejemplo, la carga de ura-

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La entrada de un sistema de control se encarga de recoger información de la variable que se quiere controlar, y la salida de un sistema de control da la señal para actuar sobre la variable controlada.

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Sensores de luz: LDR e infrarrojos. Sensores de contacto: finales de carrera. Sensores de temperatura: NTC y PTC. Sensores de humedad. Cada uno de ellos detecta un tipo de variable.

Ejemplos: • Control de la conexión de un radiador por un sistema de relojería que determina los periodos de conexión y desconexión del mismo.

El automatismo no reacciona ante posibles cambios que se produzcan en su entorno. Los robots y el control por ordenador permiten que las máquinas se puedan adaptar a situaciones que están en continuo cambio. Es decir, analizan el entorno continuamente y toman decisiones sobre lo que tienen que hacer en cada caso.

a) Una LDR es una resistencia cuyo valor cambia con la cantidad de luz que recibe. Cuanto mayor es la cantidad de luz que recibe, menor es su resistencia.

• Semáforo. • Llenado de un depósito por un grifo que abre un tiempo determinado.

b) Por ejemplo, para detectar la presencia de una persona y abrir una puerta. La persona se detecta por la sombra que hace sobre el sensor.

Ejemplos:

a) Control de la conexión de un radiador con un termostato.

Soldadura, pintura, montaje y embotellado.

b) Sistema de control de semáforos en función de la cantidad de tráfico.

LDR, NTC, infrarrojos, finales de carrera. Robots que detectan y siguen una luz, robots que detectan obstáculos, robots que siguen una línea negra.

Detectar el cambio de la variable que se controla.

a) LDR y finales de carrera. e) LDR o infrarrojos.

c) Llenado de un depósito que dispone de sensores de bajo y alto nivel para abrir y cerrar el grifo de llenado, respectivamente. Los sistemas de lazo abierto no evalúan el valor de la variable que se trata de controlar, y los sistemas de lazo cerrado evalúan continuamente el valor de la variable controlada, es decir, tienen realimentación.

Señal de entrada

f) NTC o PTC.

c) LDR.

g) LDR.

d) Final de carrera.

Lazo abierto:

b) NTC o PTC.

Señal de salida

Elementos de control

27 , 28 y 29 Respuesta libre. Actuador PÁG. 113

Lazo cerrado:

Señal de entrada

Elementos de control

Comparador

Señal de salida

a) Articulación giratoria. b) Articulación prismática.

Actuador

a) Teclado. b) Interruptor de encendido y apagado.

Sensor

c) Ruedas de sintonización. Elementos de control (transistor y relé)

Señal de referencia (potenciómetro) 1N4007

d) Botones y rueda de avance y retroceso de la cinta. 32

Actividad práctica.

Una casa domótica es una construcción en la que existen sensores de diferentes tipos repartidos por la misma, que envían sus señales a un centro de control centralizado y que, en función de una serie de programas, ofrece diferentes respuestas actuando sobre dispositivos como la calefacción, las puertas, las luces o los conductos del agua.

Actividad práctica.

10 kΩ 6V

1 kΩ BD135

Señal de entrada (LDR)

Actuador (bombilla)

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REFUERZO

FICHA 1

SIMBOLOGÍA

Para la construcción de robots no programables se emplean los componentes electrónicos que ya conoces. Debes tener en cuenta, no obstante, que para que el robot interactúe con el entorno debe llevar uno o varios tipos de sensores: LDR, NTC, PTC, finales de carrera…

CUESTIONES 1

Dibuja el componente real y el símbolo de los componentes que se utilizan en este tema para construir los distintos tipos de robots. Componente

Dibujo del componente real

Resistencia fija

Potenciómetro

LDR

NTC

CNY70

Condensador

Final de carrera

Diodo

Diodo LED

Transistor NPN

Relé

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Símbolo

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REFUERZO

FICHA 2

CIRCUITOS DE ROBOTS

CUESTIONES 1

Completa estos circuitos correspondientes a los robots que has estudiado en el tema. a) Busca claridad. MI M

1N7004

220 Ω

1 kΩ

100 nF

MD M

100 nF

6V 47 kΩ

b) Rastreador. 220 Ω

1N4007

220 Ω

MD 1 kΩ

SI 6V

BD135 BD135 130 kΩ

Diodo de alta luminosidad

c) No se cae de la carretera elevada.

100 Ω

330 Ω

CNY70 F

220 Ω

1 kΩ

MD 9V 330 Ω

130 kΩ

BC549 BC549

SI MI

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AMPLIACIÓN

FICHA 3

DOMÓTICA

El término domótica proviene de la unión del término latino domus (casa) y de la palabra «automática». Su significado es «casa automática» o «casa automatizada». La domótica agrupa el conjunto de aplicaciones que, mediante el uso principalmente de nuevas tecnologías (informática, electrónica, comunicaciones) asegura a los usuarios de la vivienda un aumento del confort y de la seguridad, y una mayor comunicación.

¿CÓMO FUNCIONA LA DOMÓTICA? Los sensores Detectan la situación que se debe controlar. Por ejemplo, en el esquema de la derecha puedes ver un sensor que detecta la luz que incide sobre las ventanas.

Sensor de iluminación

El sistema de control Es el componente encargado de decidir qué acción se toma cuando, por ejemplo, la luz que hay en las ventanas sobrepasa un cierto límite. En este caso, se decide que las persianas en las que incide la luz deben bajar.

Unidad central: sistema de control

Los actuadores Reciben la orden del ordenador central y realizan la acción programada. En este caso, bajan las persianas mediante un motor eléctrico. Si una persona estuviera asomada a la ventana, el motor se pararía de forma automática sin dañarla.

Cuando sales de casa, las persianas bajan y se desconectan el gas y el agua para evitar fugas.

Control de Persianas

Con la información proporcionada por sensores de temperatura se puede aumentar o disminuir la calefacción general.

Sondas de humo pueden detectar un incendio. El sistema avisará a los bomberos.

Los sistemas eléctricos pueden ser controlados mediante un mando a distancia.

El riego del jardín es automático. Si llueve, el sistema lo detecta y no riega.

Y puedes conocer el estado de todos los elementos de tu casa desde cualquier teléfono llamando a tu sistema de control.

CUESTIONES

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Enumera cinco sensores distintos que puede haber en una casa para recoger información.

Enumera cuatro actuadores distintos que se pueden utilizar en domótica.

¿Cómo nos avisa el sistema domótico de que se ha producido cualquier percance en casa? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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AMPLIACIÓN

FICHA 4

ROBOTS HUMANOIDES

Un robot es una máquina que reúne técnicas electrónicas, informáticas, neumáticas e hidráulicas para su control y movimiento. Permite realizar tareas que necesitan de adaptación al entorno y presenta flexibilidad ante condiciones externas que pueden cambiar. Por ejemplo, si un sistema hace agujeros en una chapa metálica siempre en un mismo lugar, hablamos de una máquina taladradora, pero si podemos mover un poco la chapa y, aun así, el sistema realiza el agujero en la zona predefinida, estamos ante un robot. En este caso, el sistema se ha adaptado a una condición cambiante: la nueva posición. P2, el primer robot bípedo, de Honda.

EL PROBLEMA DEL ANDAR HUMANO EN LOS ROBOTS Los robots que intentan imitar el aspecto de las personas reciben el nombre de humanoides. Uno de los principales problemas que presentan estos robots es andar sobre dos piernas. Simular la forma de andar humana es bastante complicado. De hecho, usualmente, los robots se desplazan con ayuda de ruedas y de orugas, mucho más fáciles de diseñar y controlar. Aquí tienes alguno de los principales problemas del andar humano. Articulaciones: Las piernas humanas, al andar, mueven las siguientes articulaciones: cinco dedos en cada pie, un tobillo, una rodilla y una articulación de la cadera. La rodilla y los dedos de los pies tienen, básicamente, un grado de libertad. La articulación de la cadera y el tobillo tienen, básicamente, dos cada una. Es decir, el total de grados de libertad por pierna es de 11. Esta excepcional flexibilidad permite ajustarse a muchas situaciones cambiantes: andar, correr, saltar, etc. Y todo ello en condiciones complejas de terreno.

Pie derecho

Pie derecho Pie izquierdo

Pie izquierdo

Pie derecho

Pie izquierdo

Al caminar, el centro de gravedad

Sensores: de la persona se bambolea Los humanos tenemos sensores que determinan nuestra posición y velocidad: de un pie hacia el otro, oscila. No permanece constante en • La aceleración y la posición de la cabeza con respecto al suelo se detectan una línea entre los pies, como en nuestro oído interno. en la primera figura. Es una • Los músculos y la piel nos transmiten información del peso ejercido en cada de las claves para adaptarse mejor momento y del rebote del suelo, así como de la mayor o menor adherencia al terreno. al firme de nuestros pies. También los músculos nos informan de las irregularidades del terreno y de la altura del suelo. • Por último, la vista nos informa del estado aparente del suelo y de nuestra posición espacial. Amortiguación: Los humanos estamos provistos de sistemas que amortiguan el impacto al andar o al correr. Piensa que, por ejemplo, 70 kg apoyados en una zona tan pequeña como un talón suponen una elevada presión, alrededor de 1 kg/cm2. Además, cuanto más rápido se camina, mayor es esa presión. Los músculos y cartílagos del cuerpo absorben esos impactos.

CUESTIONES 1

Resume con tus propias palabras qué factores deben tener en cuenta los robots humanoides al andar.

Investiga sobre algunas empresas (como Honda) que dedican recursos para fabricar robots que imitan el andar humano. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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AMPLIACIÓN

FICHA 5

ROBOT NOCTURNO

Este robot se mueve cuando hay bajos niveles de luz ambiente y, al encontrar un obstáculo, se para y hace sonar una alarma.

MATERIALES Materiales mecánicos • Una rueda loca.

• Dos ruedas

• Un trozo de alambre.

Materiales eléctricos y electrónicos • Un motor con reductora de velocidad. • Un LDR. • Un par Darlington MPSA14 o equivalente. • Una resistencia de 1 kΩ y otra de 220 Ω. • Un potenciómetro de 100 kΩ. • Un relé de 6 V. • Un diodo 1N4007 • Una placa de circuito impreso.

• • • • • • • •

• Un tornillo y una tuerca.

Estaño. Dos clemas dobles para circuito impreso. Un interruptor. Un diodo LED. Un condensador de 100 nF. Un portapilas y cuatro pilas de 1,5 V. Dos finales de carrera: FC. Un timbre: T.

DESCRIPCIÓN Para la construcción de este robot se utilizará un solo motor, a cuyo eje, que deberá sobresalir por ambos lados del motor, se acoplarán las ruedas. También se colocará una rueda loca que servirá como apoyo. En la parte frontal del robot se colocarán los dos finales de carrera que irán conectados en serie y cubrirán todo el ancho del robot. Al pulsar cualquiera de los dos el robot se parará.

Detalle de la colocación de los finales de carrera.

FUNCIONAMIENTO Al conectar el robot, el motor se pondrá en marcha si hay bajo nivel de iluminación o la habitación está totalmente a oscuras. En caso de que el nivel de iluminación sea alto, el motor no arrancará. El nivel de iluminación deseado para que el robot empiece a moverse se ajusta con el potenciómetro de 100 kΩ. FC1 FC2 Si el nivel de iluminación es suficientemente bajo, el 1N7004 robot comenzara a avanzar hacia adelante, el LED D 220 Ω nos permitirá seguir el movimiento del robot en caso de que la habitación esté totalmente a oscuras. 100 Ω Cuando el robot choque contra un obstáculo, uno 6V o los dos finales de carrera quedarán pulsados, MPSA14 D lo que hará que se desconecte el motor y empiece a sonar la alarma.

100 nF M

OBSERVACIONES La puesta en funcionamiento de este robot depende de la luz ambiente. Es posible que cada vez que se pone a funcionar en un lugar diferente haya que volver a ajustar el potenciómetro o los niveles de iluminación. Si el nivel de iluminación en la habitación no es uniforme, el robot también se parará cuando entre en una zona de sombra, pero en este caso no sonará la alarma.

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AMPLIACIÓN

FICHA 6

EN LA RED

CUCABOT http://www.roble.cnice.mecd.es/ ~jsaa0039/cucabot/index.html

EDISON http://www.designsoftware.com/ EDISON.HTM

CROCODILE-CLIPS http://www.crocodile-clips.com/ index.htm

Recursos interesantes para construir dispositivos electrónicos y robots sencillos, como los que citamos en esta unidad. Incluye esquemas de los circuitos, y es interesante el proceso ilustrado para soldar.

Se trata de un software de simulación de circuitos eléctricos y electrónicos. Dispone de una versión Demo, muy adecuada para la enseñanza.

Un software de simulación de electricidad y electrónica muy completo. Existe una versión Demo.

RS ONLINE http://www.amidata.es

ALCABOT http://www.depeca.uah.es/alcabot

MICROBOTS http://www.microbotica.es

En el apartado de electromecánica y control encontraremos información sobre muchísimos motores con su precio, datos, etc.

Página web correspondiente a un concurso anual que celebra la Universidad de Alcalá de Henares sobre microrrobots. Podemos acceder a los robots que han participado en cada una de las ediciones (desde 2000).

Es una web con recursos interesantes sobre microrrobots.

Notas

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EVALUACIÓN

FICHA 7

EVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

En el esquema de la figura, indica qué parte del circuito realiza cada una de las siguientes funciones: a) b) c) d)

Señal de referencia. Señal de entrada. Elementos de control. Actuador.

FECHA:

¿Cómo se consigue que los robots de esta unidad avancen, retrocedan y giren a la derecha y a la izquierda?

Indica los pasos que hay que seguir para construir un circuito impreso.

¿Cuál es la función del par Darlington en los circuitos de control?

¿Cómo se ajusta la sensibilidad de los sensores en los robots?

Indica qué tipo de sensores puede usar cada uno de los siguientes robots: Robot

Sensor

No se cae de la mesa Busca claridad Rastreador de línea negra No se cae de una carretera elevada No choca con paredes blancas 2

Indica cuáles de los siguientes sistemas de control son de lazo abierto y cuáles son de lazo cerrado. Sistema

Tipo de control

Calefacción controlada con un reloj Llenado de un depósito con sensores de alto y bajo nivel que detienen y arrancan una bomba Regulación de una calefacción con un termostato Programación de un vídeo Llenado de un depósito con un grifo temporizado Automatismo que pone un sello cada 5 segundos

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Persigue luz

Diseña el sistema de control de una persiana movida por un motor que cumpla las siguientes condiciones: a) La persiana bajará automáticamente cuando el sol dé en la ventana. b) La persiana subirá automáticamente cuando el sol no dé en la ventana. c) El movimiento de la persiana se detendrá automáticamente cuando la persiana se encuentre en la parte superior o en la parte inferior de la ventana. d) El circuito tendrá un interruptor general que permitirá la conexión y desconexión del sistema. e) Cuando el circuito esté activado; es decir, dispuesto para actuar, estará encendido un LED rojo. f) Cuando la persiana esté bajando, se encenderá un LED verde. g) Cuando la persiana esté subiendo, se encenderá un LED amarillo.

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EVALUACIÓN

FICHA 8

AUTOEVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

¿Cuál es la característica fundamental que define un robot?

FECHA:

¿Cómo se consigue que un robot que va hacia adelante cambie de dirección?

a) Que reaccione cuando cambie alguna variable de su entorno.

a) Girando la rueda loca.

b) Que se mueva solo, sin que haya una persona que controle sus acciones.

c) Invirtiendo el sentido de giro de uno de los motores.

b) Encendiendo una luz.

c) Que tenga motores. 8 2

En un sistema de control, «el comparador» realiza la siguiente función:

a) Haciendo que un motor gire hacia la derecha y el otro hacia la izquierda.

a) Compara el punto de tarado con el valor real de la variable controlada.

b) Haciendo que ambos motores estén parados.

b) Compara la tensión del sistema con el nivel de iluminación. c) Compara la luz normal del ambiente con la luz infrarroja. 3

c) Haciendo que ambos motores giren en el mismo sentido. 9

Todos los robots que hemos estudiado utilizan un sistema de control de:

b) Haciendo girar ambos motores en el mismo sentido. c) Manteniendo parado un motor y haciendo girar el otro.

b) Lazo cerrado. c) Sofisticado. Para construir una placa de circuito impreso, la imagen especular del circuito se dibuja:

Señala ahora cómo podemos hacer que un robot gire hacia la derecha. a) Manteniendo parados ambos motores.

a) Lazo abierto.

Indica cómo podemos conseguir, usando dos motores, que un robot se mueva hacia adelante.

¿Cómo se regula el tiempo en los robots que tienen un temporizador en el circuito de control? a) Ajustando un potenciómetro.

a) Por el lado del plástico.

b) Ajustando una resistencia LDR.

b) Por el lado del cobre.

c) Ajustando un diodo.

c) Por los dos lados. 11 5

El dispositivo emisor y receptor de infrarrojos CNY70 es de:

¿Qué componente electrónico podemos añadir a un circuito para saber si un emisor de infrarrojos está emitiendo radiación infrarroja?

a) Largo alcance.

a) Un potenciómetro.

b) Corto alcance.

b) Un diodo LED.

c) Muy complicado.

c) Un par Darlington.

¿Cómo se puede conseguir que un robot detecte una línea negra? a) Con un final de carrera. b) Con un detector de luminosidad. c) Con un condensador, un transistor y un diodo LED colocados en serie.

Un robot girará a la izquierda si: a) El motor derecho avanza y el izquierdo retrocede. b) El motor izquierdo avanza y el derecho retrocede. c) Solo el motor izquierdo está en movimiento.

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EVALUACIÓN

FICHA 8

SOLUCIONES (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EVALUACIÓN 1

2. Reunir todos los componentes necesarios para construir el circuito. 3. Probar el circuito montándolo sobre una placa board. 4. Diseñar y dibujar el circuito impreso sobre una hoja de papel milimetrado (en décimas de pulgada) a tamaño real (escala 1/1). 5. Obtener una imagen especular del circuito. 6. Recortar la imagen especular del circuito y colocarla sobre la parte metálica de la placa de circuito impreso. 7. Con un granete, marcar suavemente todos los puntos en los que irán conectados los componentes o los puentes si los hay. 8. Taladrar la placa de circuito impreso en los puntos señalados. 9. Con un rotulador indeleble, dibujar la imagen especular del circuito sobre la parte metálica de la placa. 10. Meter la placa en ácido para eliminar el metal sobrante. 11. Limpiar la placa con agua y con un algodón con alcohol. 12. Soldar los componentes introduciendo sus patillas por el lado del plástico de la placa.

Respuesta:

Señal de referencia Elementos de control

Señal de entrada

Sistema

Tipo de control

Calefacción controlada con un reloj

Abierto

Llenado de un depósito con sensores de alto y bajo nivel que detienen y arrancan una bomba

Cerrado

Regulación de una calefacción con un termostato

Cerrado

Aumentar la sensibilidad de los sensores de los robots.

Programación de un vídeo

Abierto

Variando la resistencia de los potenciómetros.

Llenado de un depósito con un grifo temporizado

Abierto

Automatismo que pone un sello cada 5 segundos

Actuador

No se cae de la mesa Abierto

La respuesta está en la página 49 del libro de texto: «El funcionamiento de los robots». Observar los esquemas. Para construir el circuito impreso se seguirán los siguientes pasos: 1. Dibujar el circuito electrónico completo (con todos los componentes).

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Robot

Sensor Final de carrera

Busca claridad

LDR

Rastreador de línea negra

LDR

No se cae de una carretera elevada No choca con paredes blancas Persigue luz

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Sensor de infrarrojos, por ejemplo, el CNY70 Emisor y receptor de infrarrojos LDR

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EVALUACIÓN

FICHA 9

SOLUCIONES (II)

NOMBRE:

CURSO:

a) Necesitamos una resistencia sensible a la luz: una LDR. b) Se controla también mediante la LDR. c) Activación con un pulsador. d) Interruptor general del circuito. e) Incluir diodo LED rojo (R). f) Necesitamos un LED verde para esta función (V). g) Necesitamos otro LED, amarillo en este caso, para esta función (A).

Existen otros tipos de sensores muy utilizados a nivel industrial, aunque menos empleados en aulas destinadas a la enseñanza de la electrónica. Por ejemplo: • Sensores de sonido (micrófonos). • Sensores de presión. • Sensores magnéticos. • Sensores quimiorresistivos. 8

FECHA:

Respuesta gráfica. El esquema es bastante parecido al de otros circuitos empleados en esta unidad.

220 k⍀ M V A

1N1004 220 k⍀ 6V BD135

1 k⍀

BD135

Rojo

AUTOEVALUACIÓN 1

c; 10 a; 11 b; 12 a.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 10

¿DÓNDE HAY AUTOMATISMOS? (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

LOS ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL AUTOMÁTICO En los sistemas de control automático existe un bucle de realimentación, de manera que la señal a la salida puede modificarse de forma automática, sin necesidad de que intervenga una persona. Así es como funciona, por ejemplo, un sistema de aire acondicionado con climatizador. Cuando la temperatura de la estancia desciende por debajo de un valor fijado por el usuario, el sistema se detiene y deja de enfriar. Luego, al cabo de cierto tiempo, cuando la temperatura aumenta de nuevo por encima del valor umbral, el sistema vuelve a ponerse en marcha. Se produce de una manera constante, pues, una comparación entre la señal de referencia introducida por el usuario y la temperatura de la estancia medida por el aparato. Comparador Señal de entrada (señal de referencia)

Controlador

Actuador

Proceso

Señal de error Sensor Señal de realimentación

Comprender la función de los distintos elementos de un sistema de control automático. Cada elemento realiza una función. • Observa el esquema superior e indica la función de cada uno de los elementos: Comparador.

Controlador.

Actuador.

Sensor.

• ¿Qué es la señal de error? Aclara tu respuesta con un ejemplo.

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Señal de salida (señal controlada)

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 10

¿DÓNDE HAY AUTOMATISMOS? (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Clasificar sistemas de control. • Clasifica los siguientes sistemas en sistemas de control de lazo abierto y sistemas de control de lazo cerrado, según necesiten o no la intervención directa de una persona o de otro agente para ponerse en funcionamiento. Interruptor de encendido de un ordenador. Contestador automático en un teléfono. Sistema de aire acondicionado con termostato. Sistema de calefacción con termostato. Estufa de gas. Lámpara halógena con regulación manual de la intensidad luminosa. Sistema de riego que se enciende a una hora determinada todos los días y se apaga automáticamente a las dos horas de ponerse en marcha. Videocámara con sistema automático de enfoque. Mando de encendido de una lavadora. Sistema sonoro de alarma. Horno eléctrico con temporizador para el encendido y el apagado. • ¿Cuál es la diferencia básica entre los sistemas de control de lazo abierto y los sistemas de control de lazo cerrado? Pon algún ejemplo más de cada tipo.

Clasificar automatismos. Como sabes, los automatismos pueden ser mecánicos, eléctricos, electrónicos, neumáticos o hidráulicos. En algunos casos también intervienen elementos de distintas tecnologías. Así, puede haber un detector eléctrico (por ejemplo, una célula fotoeléctrica), conectado mediante un circuito a un motor también eléctrico que desplace, por ejemplo, una puerta. En este caso, el automatismo es eléctrico, pero además intervienen elementos mecánicos en el sistema. • Clasifica los automatismos mencionados a continuación y completa la tabla inferior. Cisterna. Temporizador digital que pone en marcha un sistema de riego automático. Alarma detectora de presencia con avisador acústico. Limpiaparabrisas automático de un automóvil que selecciona la velocidad en función de la intensidad de la lluvia. Reloj analógico. Final de carrera. Puertas que se abren y se cierran automáticamente mediante un circuito de aire comprimido. Robot de juguete que responde a las palabras con sonidos. Sistema de frenado de un automóvil. Mecánicos

Eléctricos

Electrónicos

Neumáticos

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Hidráulicos

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 11

¿PARA QUÉ SE USAN LOS ROBOTS? (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EL MOVIMIENTO DE LOS ROBOTS Los robots son manipuladores programables y multifuncionales. En general, y dependiendo de cada tipo de robot, pueden tener libertad para mover algunos elementos según unas direcciones fijas. En los siguientes esquemas aparecen representados los diferentes sistemas de coordenadas empleados por muchos robots industriales. En muchas ocasiones, no obstante, el robot solo tiene un elemento móvil que, además, únicamente puede desplazarse en una dirección fija (arriba-abajo, adelante-atrás, etc.). a

Identificar los sistemas de coordenadas. • Observa las figuras superiores y escribe bajo ellas el nombre correspondiente. Elige entre las opciones siguientes: Coordenadas cartesianas.

Coordenadas polares en estructura esférica.

Coordenadas cilíndricas.

Coordenadas polares en estructura articulada.

• Explica ahora en qué direcciones pueden moverse los elementos en cada tipo de estructura. Elabora esquemas de cada estructura y señala con flechas los grados de libertad de cada conjunto. • Reproduce ahora los movimientos en maquetas reales. Utiliza para ello pajitas de bebida o palillos, discos de cartón agujereados, etc. • ¿Qué articulaciones son prismáticas? ¿Y giratorias? 2

Interpretar definiciones relacionadas con el control automático y la robótica. • Completa el crucigrama a partir de las definiciones: 1. Elemento articulado que permite a un robot realizar sus tareas. 2. Dispositivo capaz de informar a un robot sobre las condiciones del entorno.

3. Elementos que sirven de unión para los distintos eslabones de un sistema mecánico.

8 5

4. Manipulador programable y multifuncional. 5. Rama de la tecnología que aplica la informática al diseño y la utilización de robots. 6. Elemento situado en el extremo del brazo del robot. 7. Elemento mecánico que transmite los movimientos a las articulaciones de un robot. 8. Cada una de las piezas rígidas que forman un sistema mecánico y que se unen entre sí mediante articulaciones.

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O A

3 4

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 11

¿PARA QUÉ SE USAN LOS ROBOTS? (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Comprender las ventajas de la utilización de robots. • Observa las fotografías e indica las ventajas que tiene la utilización de robots en cada caso.

• Pon ejemplos de actividades en los que es conveniente la utilización de robots debido a diferentes razones: Rapidez en la realización de las operaciones repetitivas. Precisión a la hora de manipular elementos de pequeño tamaño. Seguridad a la hora de realizar actividades peligrosas para la salud (ambientes nocivos, etc.). • ¿Qué quiere decir que los robots pueden controlarse en tiempo real? 4

Interpretar esquemas. • Observa el esquema de la derecha y explica el funcionamiento de un robot que desempeña las siguientes tareas:

S1 S2

Recogida de datos de los sensores del entorno del robot

Separar piezas de fruta de distinto tamaño en tres categorías.

Datos de entrada al control del robot Ordenador

S5 Sensores

Separar frutas maduras de frutas más verdes. Leer el código de barras de distintos productos, asirlos y colocarlos en estanterías numeradas convenientemente clasificados. Coger todos los botes amarillos que circulan por una cinta transportadora, pintarlos de azul y depositarlos de nuevo sobre la cinta.

Robot

Procesado y cálculo de movimientos y trayectorias de los actuadores del robot

Señales a los actuadores del robot

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Notas

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Control por ordenador

MAPA DE CONTENIDOS

CONTROL POR ORDENADOR

emplea

controladoras

descripción de los dispositivos I/O de control

interfaces de control/ programación

ejemplos de control

semáforo

CNICE

Investrónica

Lego

Fischer

barrera LOGO

STI

cruce de calles

diagramas de flujo

lenguajes

BASIC

ENCONOR

paso a nivel con barreras

MSWLogo

casa inteligente

OBJETIVOS • Conocer el funcionamiento y utilizar una tarjeta controladora. • Aprender a utilizar los diagramas de flujo al realizar tareas de programación. • Introducir el concepto de controladora. • Mostrar cuáles son las principales controladoras disponibles en el aula de Tecnología y en el ámbito educativo. • Mostrar las conexiones básicas. • Conocer las interfaces de alguna de las controladoras empleadas en el taller de tecnología.

• Conocer los fundamentos básicos del lenguaje LOGO. • Presentar el diagrama de bloques de un sistema de control por ordenador. • Revisar el concepto de señal analógica y de señal digital. • Mostrar las acciones básicas que pueden realizarse con un control de ordenador: accionamiento de interruptores y motores, captación de señales de sensores. • Presentar un sistema sencillo de control por ordenador.

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PROGRAMACIÓN DE AULA

CONTENIDOS CONCEPTOS

• • • • • • • •

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

• Utilizar la tarjeta controladora. • Interpretar y elaborar de diagramas de flujo. • Diseñar programas para controlar las entradas y salidas digitales de una controladora. • Utilizar una controladora para regular el funcionamiento de circuitos eléctricos con la ayuda de un ordenador. • Interpretar programas sencillos escritos en MSWLogo. • Elaborar programas sencillos en lenguaje LOGO y utilizarlos a continuación para el control de sistemas. • Elaborar programas sencillos en lenguaje BASIC. • Diseñar y construir una casa inteligente con distintos tipos de sensores: – Luz. – Temperatura.

ACTITUDES

• Gusto por el orden y la limpieza en la elaboración de dibujos y esquemas. • Valorar positivamente el impacto que puede suponer en la vida cotidiana, en particular en el hogar, la adopción de automatismos y el control remoto por ordenador. • Apreciar el trabajo complejo y planificado que exige el montaje de sistemas de control. • Interés por abordar problemas que, a priori, pueden parecer difíciles de solucionar. • Interés por abordar trabajos en grupo.

Control por ordenador. Controladoras e interfaces de control. Dispositivos de entrada-salida de control. Tipos de controladoras. Codificación de programas en BASIC. Codificación de programas en MSWLogo. Interfaces de control y programación. Diagramas de flujo.

EDUCACIÓN EN VALORES 1. Educación medioambiental El control automático en las viviendas, o domótica, puede tener consecuencias interesantes desde el punto de vista ambiental. En este sentido pueden aprovecharse sensores y mecanismos como los propuestos en el proyecto de esta unidad para no malgastar energía, como lo es calentar en exceso una vivienda o utilizar el aire acondicionado mientras las ventanas están abiertas. Otros ejemplos para optimizar el consumo de energía son los sensores de luz que apagan o encienden las luces automáticamente, manteniendo incluso a oscuras una estancia si no hay nadie en ella.

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5 COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN Autonomía e iniciativa personal Muchos alumnos se enfrentan a una tarea nueva: utilizar una controladora y programarla para controlar las acciones que lleva a cabo un circuito eléctrico. Los diferentes procedimientos propuestos a lo largo de la unidad pretenden que el alumno aborde estas nuevas tareas sin miedo a equivocarse (siempre, lógicamente, con el apoyo del profesor).

por realizar una tarea (no puedo fallar a mis colegas) o el respeto hacia las opiniones y gustos de los otros. Además, dado que siempre habrá alumnos más aventajados, este trabajo en equipo debe tener también una función de apoyo hacia aquellos alumnos que presentan más dificultades a la hora de llevar a cabo las tareas propuestas.

Competencia social y ciudadana El trabajo en grupo es esencial en la sociedad moderna, sobre todo a la hora de diseñar y montar nuevos proyectos, muchos de ellos relacionados con las tareas que aparecen en esta unidad. Con el trabajo en equipo se fomenta el compromiso

Tratamiento de la información y competencia digital Los alumnos constatarán la importancia de la programación en el control automático. Verán que con no demasiado esfuerzo y pocos medios es posible controlar de manera automática el encendido y apagado de diversos sistemas electrónicos.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Distinguir los principales elementos de entrada y salida de un sistema de control. 2. Describir las características de una controladora, prestando especial atención a sus salidas y entradas, tanto analógicas como digitales. 3. Utilizar la controladora para examinar el funcionamiento de un sistema a través del ordenador.

4. Elaborar procedimientos sencillos de control en lenguaje LOGO. 5. Elaborar diagramas de flujo. 6. Elaborar programas que controlen las entradas y salidas de una controladora. 7. Manejar sencillos circuitos electrónicos a partir de un ordenador y una controladora.

ÍNDICE DE FICHAS 1. Interpretación de una secuencia de control

Refuerzo

13. Lenguajes de programación: ROBOLAB

Contenidos para saber más…

2. Varias acciones de control

Refuerzo

14. Lenguajes de programación: ROBOLAB: modo PILOT

Contenidos para saber más…

15. Lenguajes de programación: ROBOLAB: modo INVENTOR

Contenidos para saber más…

16. Microcontroladores

Contenidos para saber más…

17. Ejemplos de microcontroladores

Contenidos para saber más…

18. La programación de los microcontroladores

Contenidos para saber más…

19. Microcontroladores. Diagramas de flujo

Contenidos para saber más…

20. Cuestiones sobre microcontroladores

Contenidos para saber más…

3. Montaje y control de un semáforo Refuerzo 4. Montaje y control de un motor y timbre

Refuerzo

5. Casa inteligente-domótica

Ampliación

6. Robots

Ampliación

7. En la Red

Ampliación

8. Evaluación

Evaluación

9. Autoevaluación

Evaluación

10. Soluciones

Evaluación

11. ¿Para qué sirven los organigramas?

Contenidos para saber más…

12. ¿Cómo se elaboran programas sencillos en BASIC?

Contenidos para saber más…

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SOLUCIONARIO

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Combinando las siguientes instrucciones podremos dibujar las diferentes figuras geométricas: BL: AV: GD: GI: SL:

baja lapiz avanza gira derecha gira izquierda sube lapiz

a) PARA EQUILATERO b) PARA RECTANGULO GD 30 AV 50 AV 80 GD 90 GD 120 AV 100 AV 80 GD 90 GD 120 AV 50 AV 80 GD 90 FIN AV 100 PONPOS [100 50] FIN c) PARA MEDIA :A :B :C ESCRIBE (:A+:B+:C)/3 FIN

a) Aquí la controladora se utiliza como interruptor. Habrá que conectar la bombilla a una salida digital y no olvidar que la bombilla tiene que estar alimentada por corriente eléctrica. Para encender y apagar la bombilla con el ratón, podemos conectar o desconectar la salida digital a la cual habíamos conectado la bombilla en nuestro ordenador. (Ver página 127 del libro del alumno.) b) Hay que pensar que el motor puede girar en dos sentidos, por lo que utilizará dos salidas digitales. Si conectamos la salida digital 1, el motor girará en un sentido; y si activamos la 2, en el otro sentido. No hay que olvidar la alimentación de corriente. (Ver páginas 127 y 128 del libro del alumno.) PÁG. 133

a) Las variables son almacenes de memoria a las que se les pone un nombre, que es único y que alberga un dato. b) Numérica: la variable es un número. Alfanumérica: son caracteres. Booleana: solo puede albergar verdadero o falso.

PARA EJEMPLO GD 30 AV 100 GD 120 AV 100 GD 120 AV 100 FIN

Recuerda:

En la sintaxis de estos programas no se escriben tildes.

b) MIENTRAS: ejecuta unas instrucciones hasta que se cumplen las condiciones establecidas. c) PARA: define un procedimiento o función que podrá ser ejecutado desde cualquier punto del programa principal invocando su nombre.

PÁG. 125

10 INPUT N 20 PRINT “La raíz de “N” es”; SQR (N) 30 END 10 20 30 40 50

INPUT N IF N>1 GOTO 40 IF N<1 PRINT “Error” PRINT “La raíz de “N” es”; SQR (N) END

a) REPITE: repite una acción recogida entre corchetes un número de veces que le indicamos antes del corchete con un número.

PÁG. 134

Inicio

Inicio del procedimiento

S1 = 1

Comprobar que la taza tiene café

n = 1 S1 = 1

PÁG. 129

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a) b) c) d)

De movimiento o de presencia. Térmico o termostático. De humedad. De luz o luminoso.

a) Digital. b) Analógica.

c) Digital. d) Analógica.

Repetición de echar una cucharada de azúcar dos veces.

n = 10 S1 = 0 E1 = 0

No echar más azúcar Comprobar que la taza está vacía

Fin

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5 Hemos diseñado tres procesos que trabajaran juntos y realizaran las siguientes partes del proceso:

PÁG. 137

Conectamos las salidas digitales así:

PARA BARRERA ; cuando se activa el pulsador la barrera sube hasta llegar a la parte superior MIENTRAS [(SD 1)=1] [ ] SUBIRBARRERA ; espera 10 segundos a que pasen ESPERA 600 ; se baja la barrera BAJARBARRERA FIN PARA SUBIRBARRERA M1 "P MIENTRAS [(SD 2)=1] [M1 "D] M1 "P FIN PARA BAJARBARRERA M1 "P M1 "I ; si al bajar encuentra un obstáculo se para y vuelve a subir MIENTRAS [(SD 3)=1] [SI (SD 4)=0 [M1 "P ESPERA 120 SUBIRBARRERA M1 "P ESPERA 120 M1 "I]] M1 "P FIN

• Luz roja del semáforo: salida digital 1. • Luz amarilla del semáforo: salida digital 2. • Luz verde del semáforo: salida digital 3. PARA SEMAFORO SALIDA 1 ESPERA 180 SALIDA 0 REPITE 4 [SALIDA 2 ESPERA 60 SALIDA 0] SALIDA 4 ESPERA 180 SALIDA 0 FIN 13

Para el primer semáforo: • Luz roja del semáforo: salida digital 1. • Luz amarilla del semáforo: salida digital 2. • Luz verde del semáforo: salida digital 3. Para el segundo semáforo: • Luz roja del semáforo: salida digital 4. • Luz amarilla del semáforo: salida digital 5. • Luz verde del semáforo: salida digital 6. PARA SEMAFORO SALIDA 33 ESPERA 180 REPITE 4 [SALIDA 10 ESPERA 60 SALIDA 8 ESPERA 60] SALIDA 12 ESPERA 180 REPITE 4 [SALIDA 17 ESPERA 60 SALIDA 1 ESPERA 60] SEMAFORO FIN

PÁG. 145

PÁG. 141

Respuesta libre. Por ejemplo, lavavajillas, secadora, calefacción, aire acondicionado, alarmas.

Variables: son nombres que representan los valores y son fáciles de recordar.

a) Que el proceso se realice continuamente.

Rutina: es una porción de código de un programa que queremos repetir una serie de veces.

b) Hay que cambiar la conexión S1 a donde estaba conectada la S2, y viceversa. 15

Porque al llegar a la salida digital 2 y pulsarla, SD 2 = 1, y el motor 1 se para. Antes de llegar, la SD 2 = 0 y el motor 1 se mueve a la izquierda. Vamos a conectar las salidas digitales así: • Salida digital 1: inicio del proceso. • Salida digital 2: la barrera llega a la parte superior y este sensor lo detecta y lo para. • Salida digital 3: la barrera llega a la parte inferior y este sensor lo detecta y lo para. • Salida digital 4: sensor de seguridad; si al bajar la barrera detecta algo, se para, y vuelve a subir.

Primitivas: son las órdenes que utilizamos para programar, por ejemplo en LOGO. Respuesta libre. 19

Respuesta libre dependiendo de la controladora. La controladora del CNICE tiene 4 entradas analógicas y 8 digitales y 8 salidas digitales. Además, tiene la alimentación eléctrica y la conexión al puerto paralelo de un ordenador. La controladora ENCONOR tiene 8 salidas digitales (4 sencillas y 4 dobles), 8 entradas digitales, 5 entradas analógicas y 4 salidas analógicas. Además, tiene la alimentación eléctrica y la conexión al puerto serie de un ordenador.

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SOLUCIONARIO

Analógicos: temperatura, presión y humedad relativa. Digitales: final de carrera, interruptores y relé.

Entradas: sensores de contacto (pulsadores, finales de carrera), luminosos (LDR), térmicos (termistor), magnéticos y de movimiento. Salidas: bombilla, motor, conjunto de luces (un semáforo), mezcla de bombillas y motores.

Entradas

Inicio

Sensores de luz

Lámparas, fluorescentes…

Calefacción

Sensor de temperatura

Caldera y radiadores

Aire acondicionado

Sensor de temperatura

Compresor que produzca el aire acondicionado

Sistema de riego

Sensor de humedad

Aspersores para riego

Sensores de luz en la iluminación de las calles, los actuadores serían las farolas.

Sensores de temperatura que detectan si baja la temperatura, con lo cual se enciende la calefacción, o al revés, si hace calor porque sube la temperatura, y el aire acondicionado se activa. a) Sensor de luz, la persona corta un haz de luz que hace que se abra el ascensor de nuevo. b) Sensor de movimiento. c) Sensor de movimiento o, en algunos casos, sensor de peso. d) Sensor de movimiento del ratón. e) Sensor de temperatura. f) Sensor de temperatura.

Entrada0 on SÍ SwitchON Salida1

SwitchOFF Salida1

a) Rectángulo.

b) Octógono. PÁG. 146

Salidas

Sensores de movimiento en puertas de centros comerciales que detectan si se aproxima alguien.

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La tabla queda así:

Automatizar luces

Los diagramas de flujo son representaciones de las sentencias más comunes. Se utilizan para facilitarnos la codificación en el lenguaje escogido.

Si queremos controlarlos separadamente hay que tener en cuenta que tienen que estar conectados a salidas digitales diferentes. Otro aspecto a tener en cuenta es que el motor puede girar en sentidos diferentes. Este problema se arreglaría fácilmente en la controladora ENCONOR conectándolo a una de las salidas digitales dobles. NOTA: el dibujo sería como el que aparece en el procedimiento de la página 135 del libro del alumno.

Proceso

Respuesta libre, aunque algún ejemplo podría ser: Cuadrado AV AV AV AV

100 100 100 100

GD GD GD GD

Rectángulo 90 90 90 90

AV AV AV AV

100 200 100 200

GD GD GD GD

90 90 90 90

Triángulo AV 50 GD 120 AV 50 GD 120 AV 50 30

Círculo PARA RELLENO BL REPITE 360 [AV 1 GD 1] GD 90 SL AV 20 PONCOLORRELLENO [0 0 250] RELLENA FIN Anillos Olímpicos Tomando como base el programa llamado “CIRCULO”: PARA CIRCULO REPITE 360 [AV 1 GD 1] FIN

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5 PARA ANILLOS BL poncolorlapiz CIRCULO GD 90 SL AV 100 BL poncolorlapiz CIRCULO SL AV 100 BL poncolorlapiz CIRCULO GI 90 poncolorlapiz CIRCULO GI 90 SL AV 100 GD 90 BL poncolorlapiz CIRCULO FIN 31

PARA MOTOR ;El motor gira en un sentido SI ((SD 1) = 0) [M1 "D] ;El motor gira en el otro sentido SI ((SD 2) = 0) [M1 "I] ;Se desconecta todo SI ((SD 3) = 0) [M1 "P] MOTOR FIN

[0 0 255]

[255 255 0] 36

[0 255 0]

Se recuerda que hay que alimentarlas con corriente. [255 0 0]

PARA SEMAFORO ; Se enciende el color rojo 10 segundos CONECTA 1 ESPERA 600 DESCONECTA 1 ; Se enciende la luz ámbar intermitente 3 segundos REPITE 3 [CONECTA 2 ESPERA 60 DESCONECTA 2 ESPERA 60] ; Se enciende la luz verde durante 12 segundos CONECTA 3 ESPERA 720 DESCONECTA 3 FIN

[0 0 0]

a) ESCRIBE 27+43/2. b) ESCRIBE 16-12+ POTENCIA (27-5*3) 5. c) ESCRIBE 47/2-16/3+5* POTENCIA (43/6-21*5) 6.

Para utilizarlo con la controladora tomaremos la salida digital 1 para la luz roja, la salida digital 2 para la luz ámbar y la salida digital 3 para la luz verde.

PARA PUERTA ; La puerta está cerrada ; El sensor de IR actúa y hace que la SD=1 MIENTRAS [(SD 1)=1] [M1 "P] SI ((SD 1)=0) [M1 "D] ; gira el motor que sube la puerta hasta que llega arriba MIENTRAS [(SD 2)=1] [ ] M1 "P ; La puerta se para arriba 2 minutos ESPERA 7200 ; El motor gira a la izquierda durante 10 segundos que tarda en bajar y se para M1 "I MIENTRAS [(SD 3)=1] [ ] M1 "P FIN

Actividad práctica que será libre, siempre con la supervisión del profesor.

Respuesta libre. Se recomienda utilizar un buscador.

Llamamos N1 a la nota de la primera evaluación, N2 a la nota de la segunda evaluación y N3 a la nota de la tercera evaluación. 10 20 30 40 50

INPUT “Nota de la 1ª evaluación” ;N1 INPUT “Nota de la 2ª evaluación” ;N2 INPUT “Nota de la 3ª evaluación” ;N3 M=(N1+N2+N3)/3 PRINT “La media de las tres evaluaciones es” ; M 60 END 33

10 INPUT “Diferencia de potencial” ; V 20 INPUT “Resistencia” ; R 30 I=V/R 40 PRINT “La intensidad es:” ; I 50 END

Trabajo práctico que se realizará con el profesor.

Si utilizamos la controladora ENCONOR, tomaremos la salida digital 1 como interruptor de corriente y la salida 5, que es doble, como inversor de giro.

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REFUERZO

FICHA 1

INTERPRETACIÓN DE UNA SECUENCIA DE CONTROL

En las actividades del libro de texto has visto ejemplos sencillos de programación de controladoras a través de lenguajes de programación. Allí se reflejan algunos ejemplos sencillos de programas en LOGO que mandan distintas secuencias de control a las salidas de las controladoras. Muchas veces, el problema es el inverso, es decir, a la vista de una secuencia de programación, debes deducir qué acciones se van a realizar.

PROCEDIMIENTO PROGRAMA DE CONTROL Examina el siguiente programa escrito en LOGO para una controladora Lego. A cada salida digital está conectada una bombilla. LÍNEA DE COMANDO

ACCIÓN QUE PRODUCE

para control Carga dll “io.dll Escribir_Salidas_Digitales 1 Espera 1 Escribir_Salidas_Digitales 2 Espera 1 Escribir_Salidas_Digitales 4 Espera 1 Escribir_Salidas_Digitales 8 Espera 1 Escribir_Salidas_Digitales 16 Espera 1 Escribir_Salidas_Digitales 32 Espera 1 Escribir_Salidas_Digitales 64 Espera 1 Escribir_Salidas_Digitales 128 Espera 1 fin

CUESTIONES

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Escribe a continuación de cada orden el efecto que crees que se producirá. ¿Qué efecto podrá verse examinando las bombillas?

¿Qué comando debes introducir para que este efecto sea continuo y NUNCA se pare? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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REFUERZO

FICHA 2

VARIAS ACCIONES DE CONTROL

Te proponemos varios ejercicios de programación de control mediante LOGO. En todos ellos planteamos el uso de la controladora de Lego.

PRACTICA PROGRAMA 1 Conecta una bombilla a la salida digital 1, otra bombilla a la salida digital 2 y un motor entre las salidas digitales 3 y 4. La secuencia buscada realiza lo siguiente: 1. Se enciende la bombilla 1 y el motor gira a la derecha.

2. Se mantiene esta situación 5 segundos. 3. Se apaga la bombilla 1, se enciende la bombilla 2 y el motor gira a la izquierda. 4. Se mantiene esta situación durante otros 5 segundos. 5. Fin.

CUESTIONES 1

Realiza el programa como un procedimiento LOGO con parámetro, de tal forma que se repita la acción el número de veces indicado en el parámetro del programa.

PROGRAMA 2 Conecta una bombilla a la salida digital 1, otra bombilla a la salida digital 2 y un motor entre las salidas digitales 3 y 4. Además, hay un interruptor conectado a la entrada digital 1. La secuencia buscada realiza esto: 1. Las bombillas y el motor están apagados hasta que se pulsa el interruptor. 2. Se enciende la bombilla 1 y el motor gira a la derecha.

3. Se mantiene esta situación hasta que se vuelve a pulsar el interruptor. 4. Se apaga la bombilla 1, se enciende la bombilla 2 y el motor gira a la izquierda. 5. Se mantiene esta situación hasta que se vuelve a pulsar el interruptor. 6. Fin.

CUESTIONES 1

¿Qué modificación tendrías que introducir en el programa para que se repita n veces?

¿Y para que se repita de forma continua?

PROGRAMA 3 Conecta una bombilla a la salida digital 1, otra bombilla a la salida digital 2 y un motor entre las salidas digitales 3 y 4. Además, debe haber un interruptor conectado a la entrada digital 1. La secuencia buscada realiza esto: 1. Las bombillas y el motor están apagados hasta que se pulsa el interruptor. 2. Se enciende la bombilla 1 y el motor gira a la derecha.

3. Se mantiene esta situación hasta que se vuelve a pulsar el interruptor. 4. Se apaga todo hasta que se vuelve a pulsar el interruptor. 5. Se enciende la bombilla 2 y el motor gira a la izquierda. 6. Se mantiene esta situación hasta que se vuelve a pulsar el interruptor. 7. Se apaga todo. 8. Fin.

CUESTIONES 1

¿Qué modificación tendrías que introducir en el programa para que se repita n veces?

¿Y para que se repita de forma continua? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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REFUERZO

FICHA 3

MONTAJE Y CONTROL DE UN SEMÁFORO

En esta ficha realizarás el montaje de un semáforo para posteriormente controlarlo mediante la controladora y LOGO.

MONTAJE En primer lugar, realizaremos en el taller el montaje del semáforo. Para ello cortaremos un pequeño listón de madera de aproximadamente 6 cm (se pueden utilizar listones de madera de 1 cm de grosor y 4 cm de ancho, de donde cortaremos los 6 cm de longitud), que será la base del semáforo, y otro listón del mismo ancho, pero de unos 20 cm de longitud. El listón largo se unirá a la parte central de la base mediante termofusible. En el otro extremo del listón colocaremos las tres bombillas del semáforo. Se puede optar por dos opciones: • Colocar tres lámparas de las habitualmente utilizadas en el taller con tres portalámparas. Los portalámparas se pueden unir al listón mediante termofusible. (El problema de esta opción es que el alumno no aprecia los diferentes colores del semáforo.) • Colocar diodos LED de color rojo, amarillo y verde. Igualmente, los LED se pueden unir al listón con una mínima cantidad de termofusible (se recomienda utilizar muy poca cantidad). En los polos de las bombillas o de los LED se soldarán unos cables de unos 30-40 cm de longitud que posteriormente se unirán a la controladora. Controladora

Bombilla 1

Bombilla 2

Bombilla 3

Alimentación

Se unirán los extremos de los cables a la controladora y mediante LOGO se programará para que las luces del semáforo se enciendan. Por ejemplo: • Rojo (5 segundos). • Amarillo (3 segundos intermitente). • Verde (5 segundos). Habría que conectar cada bombilla a una de las salidas digitales. Se recuerda que las bombillas tienen que ir alimentadas por corriente.

CUESTIONES

176

Si quisiéramos cambiar el tiempo en el cual el semáforo está rojo o verde, ¿dónde deberíamos hacerlo, en el programa o en el montaje?

¿Cómo cambiarías ese tiempo?

¿Qué ocurre si a las bombillas no se las alimenta con corriente?

Dependiendo del tipo de controladora que tengas en tu instituto, las bombillas van alimentadas de distinta forma. Averigua en tu caso cómo sería.

Si se funde una de las bombillas, ¿qué ocurre con el resto? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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REFUERZO

FICHA 4

MONTAJE Y CONTROL DE UN MOTOR Y TIMBRE

En esta ficha realizarás el montaje de un motor que gire en los dos sentidos y un timbre que nos avise que el procedimiento ha terminado. Posteriormente, lo controlaremos mediante la controladora y LOGO.

MONTAJE En primer lugar, soldaremos unos cables de unos 30-40 cm a los dos polos del motor y del timbre. Estos cables serán los que posteriormente conectaremos a la controladora. El timbre se conectará a una salida digital, recordando que el timbre tiene que ir alimentando, directamente si es la controladora ENCONOR o a través de la propia controladora si es la controladora de INVESTRÓNICA o del CNICE. El motor se conectará a otra salida digital distinta a la del timbre. Si utilizamos la controladora ENCONOR, se conectará a una salida digital doble, con lo cual realizaremos el cambio de sentido del motor. Si tenemos la controladora INVESTRÓNICA o del CNICE, no tenemos estas salidas dobles, por lo que los dos polos del motor irán a dos salidas distintas para poder controlar el sentido de giro. Hay que recordar que el motor, vaya como vaya instalado e independientemente de la controladora que utilicemos, debe ir alimentado. Controladora SD1

SD2

Motor

Timbre

Alimentación

Alimentación (ENCONOR)

Posteriormente conectaremos la controladora al ordenador y mediante LOGO programaremos el montaje, que consistirá en que el motor gire en un sentido durante 10 segundos, se pare, gire en el otro sentido durante 8 segundos, se pare, y suene un timbre durante 2 segundos para avisarnos de que ha finalizado la práctica.

CUESTIONES 1

Si quisiéramos cambiar el tiempo en el cual el motor gira en un sentido o en otro, ¿dónde deberíamos hacerlo, en el programa o en el montaje?

¿Cómo cambiarías ese tiempo?

¿Qué ocurre si al motor no se le alimenta con corriente?

Dependiendo del tipo de controladora que tengas en tu instituto el motor y el timbre van alimentados de distinta forma. Averigua en tu caso cómo sería.

¿Se podría cambiar el orden para que actuara primero el timbre y luego el motor?

¿Cómo lo harías?

Haz los cambios que consideres en el procedimiento del LOGO para que ahora el motor gire en un sentido 5 segundos, se pare, suene el timbre 1 segundo para avisarnos de que va a cambiar el sentido del giro, gire en el otro sentido, se pare, y suene el timbre durante 3 segundos para avisarnos de que ha finalizado el montaje. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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AMPLIACIÓN

FICHA 5

CASA INTELIGENTE-DOMÓTICA

Podríamos decir que la domótica es la «casa informatizada» o «el conjunto de sistemas que automatizan las diferentes instalaciones de una vivienda».

La domótica no consiste solo en apagar o encender luces, subir y bajar persianas o controlar la temperatura de la calefacción, sino que hay que entenderla como un control en el momento y el tiempo mediante programación, y en la distancia, mediante un teléfono móvil, Internet o un mando a distancia. Red de control domótico

Alarma anti-intrusión

Climatización

Electrodomésticos

Detector de humo

Control de persianas

Automatización control de riego

Iluminación Red telefónica

Cuadro general de mando y protección

Pasarela residencial

Red de telefonía

Videograbadora

FAX Teléfono

Red de tecnologíás de la información

Ordenador

Vídeo

Impresora

El objetivo de la domótica es integrar todos los controles en una unidad centralizada, poder programarla y hacer que se pueda acceder a ella de forma remota. Con la domótica buscamos cuatro objetivos fundamentales: la comodidad, la seguridad, el ahorro energético y las comunicaciones. Todo el mundo sabe que mediante la domótica se pueden hacer multitud de cosas: controlar las luces, hacer que la calefacción se apague al llegar a la temperatura, etc., pero un aspecto importante que no se conoce es la seguridad. La domótica controla las instalaciones eléctricas, de agua y de gas, avisando de cualquier anomalía. También vela por la seguridad de niños, enfermos y ancianos e incluso permite controlarlos mediante cámaras web. Además, puede alertar de la presencia de intrusos y estar conectados con la policía. En España la domótica se está introduciendo muy despacio, aunque según cálculos hechos por los expertos harían falta unos 30 000 € para convertir una casa habitual en una casa inteligente.

CUESTIONES

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¿Qué es la domótica?

¿Se pueden hacer ampliaciones a un sistema domótico?

¿Qué requisitos se le exige a un sistema domótico?

¿Es lo mismo una casa inteligente que automática?

¿Realmente es necesaria la domótica?

Cita algunas ventajas e inconvenientes de la casa domótica.

Haz una lista de nuevas funciones y tareas que puede desempeñar una casa inteligente. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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AMPLIACIÓN

FICHA 6

ROBOTS

Los robots son una mezcla de dispositivos electrónicos y mecánicos que pueden desempeñar tareas automáticamente, ya sea por una serie de programas definidos o por la acción de un humano.

APLICACIONES DE LOS ROBOTS La robótica en la actualidad se ha destinado a realizar acciones que no son queridas por los humanos, debido a su peligrosidad o dificultad. Hoy en día, el campo en el cual son más utilizados es en la industria, en la cual pueden sustituir a la mano de obra humana en aquellas tareas que son muy repetitivas y mecánicas. Un ejemplo claro es la industria de la automoción. Entre las acciones más avanzadas destaca la ayuda de robots en medicina, exploración del fondo oceánico y exploración espacial. Por ejemplo, la NASA envió robots a Marte para investigar rastros de agua.

Robot fabricando circuitos integrados.

Robot utilizado para explorar la superficie de Marte. Hoy en día, el país que más avanza en el desarrollo de robots a nivel doméstico es Japón, donde se pueden adquirir robots que ayudan en las tareas domésticas, como limpiar, cocinar, planchar, etc.

CUESTIONES 1

¿Qué son los robots?

¿Realmente son necesarios los robots en nuestra vida habitual?

¿Y en la sociedad industrial?

¿Qué robots conoces o has visto funcionar?

Cita las ventajas e inconvenientes de la utilización de robots.

Haz una lista de nuevas funciones y tareas que pueden desempeñar los robots en el futuro. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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AMPLIACIÓN

FICHA 7

EN LA RED

CASA INTELIGENTE http://www.elmundo.es/navegante/ 2001/02/casafuturo.html Página web en la cual aparece una simulación interactiva de la casa inteligente. Se pueden ver distintas estancias de la casa.

EL MACROMUNDO DE LOGO http://roble.pntic.mec.es/~apantoja Incluye recursos sobre LOGO, así como la posibilidad de descargar gratuitamente el MSWLogo en castellano.

CASA DOMÓTICA http://www.consumer.es/ economia-domestica/servivios-y-hogar/2005/ 01/17/140183.php Aquí se puede encontrar información sobre la integración de los sistemas en una casa domótica.

CONTROLADORA ENCONOR http://www.enconor.com

CONTROLADORA CNICE http://observatorio.cnice.mec.es

TECNOLOGÍA Y ROBÓTICA http://www.donosgune.net/2000

Página web en la cual se puede encontrar toda la información necesaria para conocer y poder trabajar con la controladora ENCONOR. Incluye información, drivers, foros, descargas, proyectos, etc.

Contiene información sobre la controladora CNICE, se puede descargar el MSWLogo, proyectos, programar la controladora, etc.

Aparece información sobre el programa Robolab, proyectos con Lego, propuestas de trabajo, bibliografía, enlaces, etc. En castellano y en euskera.

Notas

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EVALUACIÓN

FICHA 8

EVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

¿En qué elementos se fundamenta el control por ordenador?

Defínelos.

Ejecuta el programa LOGO y dibuja la pantalla principal que aparece. 6

Dibuja aproximadamente la controladora que utilizáis en el instituto indicando las partes más principales, como entradas, salidas u otros tipos de conexiones.

¿Qué diferencias hay entre sensores y actuadores?

Explica para qué se utilizan estos comandos:

Explica sin utilizar el ordenador qué sucedería si ejecutamos las siguientes órdenes: PARA Ejemplo REPITE 360 [AV 1 FIN

Sin utilizar el ordenador realiza por escrito un programa en LOGO llamado «bombilla» con el cual: 1. Se encienda una bombilla durante dos segundos. 2. A los dos segundos se encienda otra durante dos segundos manteniendo la primera encendida. 3. A los dos segundos se encienda una tercera bombilla durante dos segundos, manteniendo las dos primeras encendidas. 4. Pasados seis segundos desde el principio se apagarán las tres.

Indica las diferentes partes de la pantalla y explica su utilidad. 3

FECHA:

GD 1]

Explica sin utilizar el ordenador qué aparecería dibujado en la pantalla si ejecutamos las siguientes órdenes: PARA Ejemplo2 AV 80 AV 80 BP AV 40 GD 90 AV 40 GD 90 BP AV 60 GI 45 RETROCEDE 60 GI 90 RE 60 GI 45 AV 60 FIN

• CONECTA • ESPERA • PARA • REPITE • FIN

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EVALUACIÓN

FICHA 9

AUTOEVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

¿Qué instrumento permite la comunicación entre los sensores y los actuadores?

FECHA:

¿Se puede controlar una controladora sin el ordenador?

a) Ordenador.

a) A veces.

b) Controladora.

b) Sí.

c) Interruptores.

c) No.

d) Bombillas.

d) Sí, con interruptores.

¿Qué es LOGO?

¿Para qué sirve en LOGO la ventana de trabajo?

a) Un programa de dibujo.

a) Para mostrar textos.

b) Un sensor.

b) Para escribir las órdenes.

c) Un lenguaje de programación.

c) Para dibujar.

d) Una controladora.

d) Para realizar cálculos matemáticos.

Si queremos que LOGO repita varias veces un mismo dibujo, por ejemplo un círculo, ¿qué concepto utilizarías?

Cita tres utilidades del programa LOGO. a) Dibujar, cálculos matemáticos y control de un motor.

a) Repetir.

b) Dibujar, cálculos matemáticos y hacer presentaciones.

b) Reutilizar.

c) Cálculos matemáticos, control de un motor y hacer presentaciones.

c) Rutina. d) Parada

d) Dibujar y editar imágenes de mapas de bits. 4

¿Se pueden dibujar figuras geométricas y realizar cálculos matemáticos sencillos mediante LOGO?

¿Qué son los diagramas de flujo? a) Son representaciones pictóricas que nos ayudan a codificar en el lenguaje escogido.

a) Sí. b) No. c) Dibujos sí, pero cálculos no. d) Cálculos sí, pero dibujos no. 5

¿Qué es BASIC?

b) Son símbolos que nos ayudan a codificar en el lenguaje escogido. c) Son dibujos que nos ayudan a codificar en el lenguaje escogido. d) Son dibujos hechos en LOGO.

a) Una orden de LOGO. b) Un tipo de sensor. c) Una rutina. d) Un lenguaje de programación. 6

¿Qué tipo de entradas o salidas puede tener una controladora? a) Entradas paralelas. b) Entradas manuales. c) Entradas y salidas analógicas y digitales. d) Entradas analógicas.

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EVALUACIÓN

FICHA 10

SOLUCIONES

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EVALUACIÓN 1

El control por ordenador se fundamenta en:

Ejemplo:

Los sensores son los encargados de analizar el entorno y enviar las señales al ordenador de control y los actuadores son los dispositivos encargados de realizar las acciones mandadas por el ordenador.

• CONECTA: activa la salida digital del número que le indiquemos. • ESPERA: el programa se para el tiempo especificado • PARA: define un procedimiento. • REPITE: repite una acción entre corchetes el número de veces que se le indique. • FIN: define el final de un procedimiento.

• Entradas: captan respuestas de sensores como temperatura y luz • Salidas: en realidad son interruptores que abren o cierran los circuitos para que las bombillas, motores, etc., funcionen o no. • Sistemas de control y programación: analizan los datos de los sensores para actuar sobre los interruptores. 2

Respuesta gráfica.

Aparecería dibujado un círculo.

Aparecería una “M” mayúscula.

PARA BOMBILLA CONECTA 1 ESPERA 120 CONECTA 2 ESPERA 120 CONECTA 3 ESPERA 120 DESCONECTA 1 DESCONECTA 2 DESCONECTA 3 FIN

AUTOEVALUACIÓN 1

a; 10 a.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 11

¿PARA QUÉ SIRVEN LOS ORGANIGRAMAS? (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

LOS ORGANIGRAMAS SON LAS REPRESENTACIONES GRÁFICAS DE LOS PROGRAMAS Observa los siguientes organigramas. El primero de ellos corresponde a un programa que permite calcular la nota media de un alumno a partir de un número no determinado de notas individuales. En el segundo se ha completado el organigrama para el caso de un programa más completo en el que, tras calcular la nota de un alumno, se pregunta si se quiere realizar otro cálculo: 1

Inicio

Inicio G

C=0

Suma = 0

N.º notas, NN

N.º notas, NN F

Nota, N

C=C+1

Suma = Suma + N

Suma = Suma + N F

C = NN

Sí

Media = Suma / N

Media

Sí

Media = Suma / N

Media F

C = NN

Más cálculos No F

Interpretar organigramas. Observa los organigramas superiores y contesta. • Identifica en los organigramas: Una variable numérica.

Un contador.

Una estructura de decisión.

• Señala en qué momento se indican órdenes en el primer organigrama para: Introducir el número de notas. Calcular la nota media. Imprimir por pantalla la nota media. Introducir las notas individuales. • En el segundo organigrama. ¿Se acumulan notas del primer alumno para el segundo alumno? ¿Por qué? ¿Por qué es necesario que aparezca una orden del tipo C = 0 al comienzo del segundo organigrama? ¿Qué símbolo se utiliza para indicar el comienzo o el fin del proceso? ¿Y para las estructuras de decisión?

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Stop

Sí

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 11

¿PARA QUÉ SIRVEN LOS ORGANIGRAMAS? (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Modificar un organigrama. • Observa el primer organigrama e indica las modificaciones necesarias para: Mostrar un mensaje de error (por pantalla) si se introduce un número de notas menor que cero. Mostrar un mensaje de error (por pantalla) si se introduce alguna nota menor que cero. Imprimir la nota media por impresora en lugar de por pantalla. Imprimir la nota media por pantalla y por impresora. Indicar al final del proceso, junto a la nota media, si el alumno está aprobado o no (se considerará aprobado si la nota media es igual o mayor que 5).

Elaborar organigramas. La elaboración de organigramas ayuda mucho a los programadores. • Elabora ahora los organigramas correspondientes a las siguientes tareas. Calcular la raíz cuadrada de la suma de dos números introducidos por el teclado. Mostrar por pantalla los números impares entre 10 y 40. Conocer si un número introducido mediante el teclado es múltiplo de 11. Conocer si un número introducido mediante el teclado es divisor de 60. Calcular el área de un triángulo a partir de los datos correspondientes a la base y a la altura del mismo introducidos por el teclado. (Recuerda que el área se obtiene multiplicando la base por la altura y dividiendo el resultado entre dos.) Calcular el número de minutos y de segundos que tiene un número determinado de días introducido mediante el teclado. • ¿En cuáles de los organigramas que has elaborado aparecen estructuras de decisión? ¿En cuáles aparecen contadores?

Comparar organigramas. En una academia de informática se propone a los alumnos que elaboren un organigrama para la siguiente tarea: calcular el mayor de tres números introducidos por el teclado. Los alumnos proponen los siguientes: 1

Inicio

Introducir N.os, A, B, C

Introducir N.º, A

Introducir N.os, A, B, C F

Introducir N.º, B A>B

Sí

A>C

Sí

A<B

Sí

Introducir N.º, C

No F

G F

B>C

Sí

B A>B

Sí

B<C A No F

No No F

A>C

B Sí

• ¿Cuál o cuáles son correctos? ¿Cuáles deben modificarse? Justifica tu respuesta.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 12

¿CÓMO SE ELABORAN PROGRAMAS SENCILLOS EN BASIC? (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

LOS PROGRAMAS, UN PASO SIGUIENTE AL ORGANIGRAMA Observa ahora los programas correspondientes a los organigramas estudiados en las páginas anteriores. Fíjate en que aparecen algunas líneas con la orden PRINT sin escribir nada a continuación. Esto permite escribir líneas en blanco en la pantalla. 10 CLS 20 C = 0: Suma = 0 30 INPUT “Introduzca el número de notas”; NN 40 PRINT 50 INPUT “Introduzca la nota”; N 60 PRINT 70 C = C + 1 80 Suma = Suma + N 90 IF C = NN THEN GOTO 110 100 GOTO 50 110 Media = Suma / NN 120 PRINT : PRINT “La media es”; Media

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

CLS C = 0: Suma = 0 INPUT “Introduzca el número de notas”; NN PRINT INPUT “Introduzca la nota”; N PRINT C=C+1 Suma = Suma + N IF C = NN THEN GOTO 110 GOTO 50 Media = Suma / NN PRINT : PRINT “La media es”; Media PRINT INPUT “¿Otro cálculo? 1:SÍ; 2:NO”; OT IF OT = 1 THEN GOTO 10 PRINT : PRINT “Adiós...” END

Interpretar programas. • Observa los programas y contesta: ¿Qué orden permite borrar el contenido de la pantalla? ¿Qué ocurre si no se escribe esta orden? Identifica un contador. ¿Cuál es la misión del contador en este caso? ¿Cómo se llama la variable que almacena el número de notas? ¿Hay alguna estructura de decisión? ¿Qué es lo que se pregunta en ella? ¿Qué órdenes permiten introducir datos por el teclado? Identifica las variables que aparecen en el programa. ¿De qué tipo son estas variables? ¿Qué órdenes sirven para mostrar datos o resultados por la pantalla? • Imagina que un profesor utiliza este programa para conocer la nota media de un alumno que ha obtenido las siguientes calificaciones: 6,5; 7; 6. ¿Cuál sería el primer mensaje que aparecería en la pantalla del ordenador al ejecutar el programa? ¿Qué número debería introducirse en primer lugar, antes de pulsar la tecla Intro por primera vez? ¿Cuál sería el resultado mostrado en este caso? ¿Qué ocurre en el segundo programa si contestamos que no a la pregunta «¿Otro cálculo?»? ¿Hacia dónde se dirige el programa entonces? • ¿Supón ahora que otra profesora quiere calcular con el segundo programa las notas correspondientes a todos los alumnos de la clase? ¿Qué debe contestar a la pregunta «¿Otro cálculo?» tras calcular la primera nota media? • ¿Hacia dónde se dirige el programa tras la respuesta del usuario? Cuando acaba sus cálculos, ¿qué debe responderse tras la línea 140?

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 12

¿CÓMO SE ELABORAN PROGRAMAS SENCILLOS EN BASIC? (II)

NOMBRE:

CURSO:

Interpretar programas con comentarios añadidos. Observa ahora otro programa distinto que realiza la misma función que el primero de la página anterior. • Localiza en el programa varias líneas que incluyan comentarios anotados por el programador.

10 REM Programa para calcular la nota media a partir de un número dado de notas individuales

• ¿Cuál es la utilidad de los comentarios que aparecen a lo largo del programa? ¿Se ve afectado el desarrollo del programa por la inclusión de dichos comentarios?

20 CLS 30 C = 0: Suma = 0 40 REM Introducción del número de notas 50 INPUT “Introduzca el número de notas”; NN

• ¿Existe alguna estructura de decisión?

60 PRINT

• ¿Existe algún bucle? ¿Dónde? ¿Para qué sirve?

70 REM Introducción de las notas individuales 80 FOR X = 1 TO NN

• ¿Cuáles son los valores entre los que se mueve la variable X del bucle cuando el número de notas NN es igual a 10? ¿En cuánto se incrementa el valor de X cada vez que el programa llega a la línea 90 procedente de la línea 130? • ¿Cuál es la principal diferencia existente entre este programa y el primero que hemos estudiado en la página anterior, si ambos realizan la misma función? 3

FECHA:

90 INPUT “Introduzca la nota”; N 100 PRINT 110 C = C + 1 120 Suma = Suma + N 130 NEXT X 140 REM Cálculo de la nota media 150 Media = Suma / NN 160 REM Comunicación de resultados 170 PRINT : PRINT “La media es”; Media

Elaborar programas. • Señala lo que se mostraría en la pantalla de un ordenador tras las siguientes órdenes: PRINT INT(2,56)

PRINT SQR(2000)

PRINT INT(SQR(4,2))

PRINT SQR(INT(4,2))

• Revisa los organigramas que has elaborado en las páginas anteriores y escribe los programas correspondientes. Calcular la raíz cuadrada de la suma de dos números introducidos mediante el teclado. Mostrar por pantalla los números impares entre 10 y 40. Conocer si un número introducido mediante el teclado es múltiplo de 11. Conocer si un número introducido mediante el teclado es divisor de 60. Calcular el área de un triángulo a partir de los datos correspondientes a la base y a la altura del mismo introducidos por el teclado. (Recuerda que el área se obtiene multiplicando la base por la altura y dividiendo el resultado entre dos.) Calcular el número de minutos y de segundos que tiene un número determinado de días introducido mediante el teclado. No olvides incluir uno o más comentarios en cada uno de los programas para que cualquier persona interprete correctamente las distintos partes del mismo. • Elabora ahora programas que permitan: Escribir una lista de números del 1 al 20 dejando dos líneas en blanco entre cada dos números consecutivos. Escribir una lista de números del 1 al 20, escribiendo primero los pares y luego los impares. K TECNOLOGÍA 4.° ESO K MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. K

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 13

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: ROBOLAB (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

LabViewTM es un entorno de programación gráfico que se utiliza en universidades e industria. Se usa para procesar y analizar datos recogidos en investigación. Por ejemplo, lo emplean en la Escuela Universitaria Politécnica de Vilanova i la Geltrú de la Universidad Politécnica de Catalunya en los cursos de técnico especialista de control de instrumentación. Por medio de este software controlan la instrumentación. ROBOLAB es un entorno de programación gráfico que permite controlar el RCX. Este software comercializado por Lego está orientado al uso educativo con niños y jóvenes (señalan que para edades comprendidas entre 6 y 16 años), y utiliza una versión adaptada e LabVIEW. ROBOLAB ofrece modos diferentes de programación adaptados al nivel de aprendizaje el alumnado: PILOT e INVENTOR. Además, dispone del modo INVESTIGATOR orientado a su uso en el laboratorio de ciencias. Este software comercial se puede usar tanto en Windows como en MacOS.

MODO PILOT PILOT es el nivel básico. Por medio de una serie de plantillas introduce a niños y niñas en la lógica de la programación. Estas plantillas están protegidas, por lo que no pueden ser alteradas. Las modificaciones que permite hacer son pocas, pero garantiza que los programas siempre funcionarán, por lo que en muy poco tiempo pueden conseguirse resultados. El modo PILOT consta de cuatro niveles con dificultad creciente que abren el camino a utilizar ROBOLAB.

MODO INVENTOR El modo INVENTOR constituye la segunda fase del aprendizaje. Usuarios y usuarias desarrollarán sus propios programas distribuyendo y enlazando en la ventana de diagramas una serie de iconos. INVENTOR consta de cuatro niveles. Las diferencias entre ellos se centran en las opciones que ofrece cada uno: el cuarto nivel es el que ofrece todo el potencial de INVENTOR y permite desarrollar complicadas aplicaciones.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 13

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: ROBOLAB (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

MODO INVESTIGATOR El modo INVESTIGATOR está diseñado para ser utilizado en el laboratorio de ciencias. Utiliza para ello una versión adaptada de LabVIEW. Convierte el RCX en una interesante herramienta de trabajo en aquellas experiencias que requieran recoger datos. Si utilizamos el RCX para recoger datos (por ejemplo, la evolución de la temperatura en el aula a lo largo de un día), INVESTIGATOR nos ayudará a procesar dichos datos y a presentarlos. Además, permite editar por completo el informe de la experiencia, para imprimirlo a continuación o, si así se desea, convertirlo en una presentación por ordenador o en una página web.

El software ROBOLAB permite controlar un ladrillo programable RCX desarrollado por Lego, que en realidad es una microcomputadora autónoma, a la cual se le pueden añadir diversas piezas de Lego y construir distintos mecanismos que a su vez, sean capaces de realizar diferentes movimientos. Entre los más habituales sería un automóvil, una casa inteligente o un robot. Además, la unidad RCX permite trabajar con distintos tipos de sensores que serán vistos posteriormente. Mediante el software ROBOLAB se diseñarán las instrucciones que después serán llevados a la unidad RCX. El RCX es una microcomputadora que puede ser programada y se convertirá en el cerebro de las construcciones de Lego. Está compuesta de: • Tres puertos de entrada: 1, 2, 3, a los cuales se puede conectar, por ejemplo un sensor de luz, de contacto o de temperatura. • Tres puertos de salida: A, B, C, a los cuales se puede conectar uno o dos motores, y, por ejemplo, una lámpara. Para los distintos ejercicios que se van a realizar, los alumnos, por grupos y según las indicaciones del profesor, construirán un automóvil a partir de la unidad RCX. Esta construcción servirá para poder trabajar posteriormente en el aula de informática.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 14

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: ROBOLAB: MODO PILOT (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

En el aula de informática vamos a trabajar con el programa ROBOLAB dentro de dos modos: PILOT e INVENTOR. 1. Se abre el programa en Inicio → Programas → Robótica → Robolab → Robolab 2.0. 2. Al abrir el programa nos aparecen tres opciones: • Administrador: lo utilizaremos para seleccionar el puerto COM y probar la comunicación con el RCX. • Programador: es el lugar donde vamos a trabajar. • Investigador: está orientado al laboratorio de ciencias y no lo vamos a utilizar. En el aula nosotros vamos a trabajar en la opción PROGRAMADOR. Vamos a tener dos opciones: PILOT e INVENTOR. Empezaremos con el modo PILOT. Dentro de cada modo vamos a disponer de distintos niveles de programación, así como un almacenador donde vamos a tener diferentes ejemplos y donde guardaremos nuestros nuevos diseños. La programación PILOT es una fase introductoria, ya que es una plantilla que puede modificarse según necesidades; tiene cuatro niveles, siendo el nivel 1 el más simple y el 4 el más flexible. Esta fase tiene algunas limitaciones en la programación.

CARACTERÍSTICAS DE LA PROGRAMACIÓN

Los dos semáforos en la plantilla del programa representan el inicio y fin del programa. El icono que contiene una flecha sirve para Activar, bajar el programa a través del transmisor de rayos infrarrojos al RCX y, si el RCX está apagado o no está cerca del transmisor, aparecerá un mensaje de error. La ayuda abre una ventana de ayuda en la pantalla. Al activarse la ventana, se recibirá información sobre cualquier icono o figura donde se posicione el cursor del ratón. El comando Salir nos lleva fuera del programa y el comando Retornar nos lleva a la pantalla anterior.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 14

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: ROBOLAB: MODO PILOT (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

PILOT NIVEL 1 Es una tarea simple que proporciona máxima potencia al puerto de salida A del RCX. El motor puede rotar a la izquierda o a la derecha según indique la flecha durante el tiempo que nos señala el reloj. Haz clic en la flecha Activar para bajar el programa. Presiona el botón Run del RCX para iniciar el programa. ¿Qué opciones podemos cambiar en este diseño? Muy poco, pero pulsando con el botón derecho del ratón tenemos las opciones posibles, y pinchando en cada una se sustituye. Haz todos los cambios posibles para ver las distintas posibilidades.

PILOT NIVEL 2 La plantilla del Nivel PILOT 2 usa los puertos de salida A y C del RCX. Los niveles de cada puerto pueden establecerse. Se puede marcar un tiempo determinado o hasta que el sensor del puerto 1 haya sido presionado o soltado. La plantilla de PILOT 2 mueve el motor A y enciende la lámpara C hasta que el sensor es presionado. Los números situados debajo de los elementos nos indican el nivel de potencia y pueden modificarse. Haz todos los cambios posibles para ver las distintas posibilidades. Se hace clic en la flecha Activar para bajar el programa. Presiona el botón Run del RCX para iniciar el programa. Ejercicio 1 Usando el Nivel PILOT 2, haz clic y escoge para hacer que su plantilla luzca como se muestra a continuación. Conecta una lámpara al puerto C y un sensor de contacto al puerto 1 del RCX usando los cables conectores. Baja el programa al RCX. Inicia el programa presionando el botón verde del RCX. Cuando el programa esté funcionando, la lámpara debe permanecer encendida hasta que el sensor de contacto sea presionado. Ejercicio 2 Conecta una lámpara al puerto A y otra al puerto B y un sensor de contacto al puerto 1 del RCX. Cambia la plantilla del PILOT de manera que las lámparas permanezcan encendidas hasta que el sensor de contacto sea presionado. Ejercicio 3 Repite el ejercicio 2 con las lámparas encendidas hasta que el sensor de contacto sea presionado. Baja e inicia el programa. Ahora toma el cable de la bombilla A y gíralo 180º en el puerto A. Vuelve a procesar el programa. a) ¿Qué sucede? b) ¿Qué sucedería al girar 90° la conexión de la otra lámpara? c) ¿Qué sucedería al apilar dos sensores en el puerto 1? 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 14

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: ROBOLAB: MODO PILOT (III)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

PILOT NIVEL 3 La plantilla del Nivel PILOT 3 utiliza los puertos de salida del RCX (A, B, C). Esta plantilla tiene dos fases distintas. La primera enciende el motor A, la lámpara B y el motor C durante seis segundos. Después de este tiempo empieza la segunda fase, donde la lámpara sigue encendida y los motores invierten la dirección. Esta plantilla presenta dos modalidades: • Simple: el programa se realiza una única vez. • Continua: el programa se repite continuamente. Para cambiar de una modalidad a otra, pincha con el botón derecho del ratón el icono que está a la derecha del icono de impresión. Otra opción de esta plantilla es la que permite cargar y guardar archivos. Al guardar archivos, deja que le pongas un nombre al programa, y mediante el icono navegar guardar en la carpeta correspondiente. Ejercicio 4 1. Inicia la plantilla del Nivel 3 del PILOT. 2. Haz clic en el botón del reloj y cámbialo por el icono para esperar que el sensor de contacto sea presionado en el puerto 1. 3. Conecta un sensor de contacto al puerto 1, un motor al puerto B, una lámpara al puerto A, y un motor al puerto C. 4. Baja el programa al RCX. ¿Qué ocurre?

PILOT NIVEL 4 La plantilla del Nivel PILOT 4 te permite ejecutar un número ilimitado de pasos secuenciales. Se pueden ver los distintos pasos cambiando con unas flechas rojas que aparecen en la parte superior de la pantalla. Este nivel permite insertar los pasos que sean necesarios. Se pueden añadir pasos adicionales haciendo clic en el botón Insertar (icono con un signo +). Y es posible borrar pasos con el icono borrar (Icono con un signo −). Un nuevo sensor que aparece en esta plantilla es el sensor de luz. Cuando se incluye un sensor de luz, aparece debajo del sensor una cantidad que nos indica el nivel de luz con el cual funciona o deja de funcionar y un signo de mayor (>) o menor (<). Ejercicio 5 Recrea el siguiente programa en el Nivel 4 del PILOT. El programa enciende la lámpara B, mientras que los motores A y C rotan en direcciones opuestas hasta que un sensor de contacto sea presionado y se mantenga así. Cuando esto sucede, la lámpara debe apagarse y los motores han de invertir la dirección de rotación. Los motores continuarán funcionando hasta que el sensor de contacto sea soltado. Para ejecutar el programa, conecta un sensor de contacto al puerto 1, un motor al puerto A, una lámpara al puerto B y un motor al puerto C. Baja el programa al RCX y ejecútalo. Ejercicio 6 Selecciona la plantilla del Nivel PILOT 4 para hacer lo siguiente: 1. Paso 1: enciende la lámpara B usando potencia máxima durante 3 s. 2. Paso 2: apaga la lámpara B. Enciende los motores A y C usando poca potencia y haciéndolos rotar en la misma dirección hasta que el sensor en el puerto 1 sea presionado. 3. Paso 3: enciende la lámpara B otra vez. Cambia la configuración del motor a máxima potencia, haciéndolo rotar en la misma dirección durante 3 s. Baja el programa al RCX y ejecútalo.

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FICHA 15

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: ROBOLAB: MODO INVENTOR (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

En el modo INVENTOR se podrán crear programas propios sin límites. Tiene cuatro niveles, siendo el 1 el más sencillo y el 4 el más complicado. Trabajar en los cuatro niveles es muy parecido; hay un conjunto de comandos básicos y procedimientos que son consistentes a la larga. Lo que varía es el número de opciones de programación disponibles. Por ejemplo, la pantalla principal del Nivel 1 del INVENTOR es la siguiente: La ventana superior es la Ventana del Panel, que no se usa en la programación del INVENTOR pero debe estar abierto para que el programa funcione. Si la cerramos, se cierra el resto de barras y ventanas.

La Ayuda se muestra desde la ventana de diagramas; se activa Mostrar Ayuda y aparece una nueva pantalla de ayuda que nos indicará datos sobre cualquier elemento simplemente poniendo el ratón sobre él y la ayuda nos indicará para qué sirve ese elemento en particular.

La Barra de funciones contiene los iconos de comando que se usan en la programación. Los iconos se recogen de la barra de funciones y se colocan en la ventana de Diagramas. Si se cierra la barra de funciones, esta puede reabrirse seleccionando en la ventana de diagramas, Ventanas, Mostrar barra de funciones.

La Ventana de Diagramas es el lugar donde se crean los programas.

Otra barra de herramientas interesante es la Barra de Herramientas, la cual se muestra a partir de Ventanas → Mostrar Barra de Herramientas.

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FICHA 15

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: ROBOLAB: MODO INVENTOR (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

SECUENCIA DE PROGRAMACIÓN En cada uno de los niveles del INVENTOR hay un orden constante para desarrollar el programa, que aunque no son estrictamente necesarios son recomendables. El orden sería: 1. Iconos Escoger y colocar. 4. Enlazar los iconos. 2. Ordenar los iconos de comando. 5. Bajar el programa. 3. Retirar cualquier icono de comando no necesario. 6. Activar el programa desde el RCX. • Escoger y colocar Se utiliza para seleccionar el icono del comando desde la barra de funciones para llevarlo a la ventana de Diagramas. • Organizando Sirve para acomodar los comandos en una secuencia en la ventana de Diagramas. Con este icono se mueven todos los comandos juntos. • Herramientas de texto Se utiliza para agregar textos o etiquetas al programa. • Enlazando Los comandos deben conectarse en el orden que se quiere que se activen. Para unir un comando con otro hay que mover el «carrete de hilo» desde la esquina superior derecha del comando (Fin) hasta la esquina superior izquierda del siguiente comando (Inicio). Si el alambre no está unido, aparece como una línea punteada. Si se ha conectado a una ubicación incorrecta, el alambre aparecerá como una línea negra interrumpida. Si al final existen alambres defectuosos, que sobran o son defectuosos se pueden retirar en la opción Editar → Retirar Alambres Defectuosos. • Bajar el programa Se hace un clic en Activar (icono con la flecha) para bajar el programa al RCX. Si este icono aparece como una flecha rota, es que existe algún error importante en el diseño. • Guardar el programa Para guardar cualquier programa en la opción Archivo → Guardar como… y se busca la carpeta correspondiente donde guardarlo. • Abrir un programa previamente guardado Se puede abrir un archivo desde la pantalla del menú principal de ROBOLAB si aparece. Si no aparece, se abre en Archivo, Abrir, y buscándolo en la carpeta correspondiente.

INVENTOR NIVEL 1 Si se abre el diseño que viene por defecto, este enciende el motor A y la lámpara B hasta que el sensor de contacto en el puerto 1 es presionado. Los programas del INVENTOR varían ligeramente respecto de los programas del PILOT. Debes usar el botón Alto para cortar la potencia a los puertos A, B, y C. Si no se tiene la señal de alto, la potencia a los puertos A, B y C continuará luego que el programa se cierre. Montar el diseño en el automóvil y probarlo.

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Ejercicio 1 Modifica el programa del Nivel 1 del INVENTOR para encender durante 5 s el motor conectado al puerto A del RCX. Ejercicio 2 Crea un programa que: 1. Espere a que el sensor de contacto sea presionado. 2. Gire el motor en los puertos A y B hacia la derecha durante 5 s. 3. Haga que los motores giren al revés hasta que el sensor de contacto sea presionado otra vez. Nota: no olvidar incluir los semáforos de inicio y fin.

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FICHA 15

LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: ROBOLAB: MODO INVENTOR (III)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

INVENTOR NIVEL 2 En el Nivel 2 del INVENTOR los programas se crean enlazando los iconos de comandos generales. Estos iconos pueden modificarse con ubicaciones de puertos y niveles de potencia. Los modificadores son iconos que se sitúan en la parte inferior de la Barra de Funciones. Si se abre el diseño que viene por defecto, se enciende el motor A y la lámpara B a la máxima potencia hasta que el sensor de contacto del puerto 1 sea presionado. Los comandos enlazados en los motores y luces nos indican la ubicación de los puertos y los niveles de potencia. En la ayuda se puede ver dónde conectar los modificadores. En la barra de funciones del Nivel 2 hay tres submenús ubicados en la parte inferior de la ventana. Los submenús de la barra de funciones son: • Esperar por. • Modificadores. • Estructuras. Para visualizarlos se hace clic en cualquiera de ellos. Comandos Esperar por Es un submenú. Incluye el sensor de luz. Además, los periodos de tiempo permiten programar ciertos tiempos en segundos. El reloj con un dado indica un tiempo al azar.

Modificadores Están localizados en su propio submenú. Son usados para especificar puertos, niveles de potencia y constantes. Las constantes se usan para tiempo (en segundos) y para nivel de luz (0-100). Los modificadores deben ser enlazados a los comandos. Se enlazan a la parte inferior izquierda o a la parte inferior derecha de los comandos. En el ejemplo del INVENTOR Nivel 2 se puede ver cómo están enlazados. Estructuras Las estructuras están localizadas en su propio submenú. Se utilizan para crear una lógica de programación de un nivel más alto. Los comandos Saltar y Aterrizar se usan para ir de un lugar a otro dentro del programa. Esto te permite ir a distintas tareas o saltarte pasos.

Ejercicio 2 (Saltar)

Ejercicio 3 (Para saltar)

Diseña un programa que espere 5 s y luego enciende los motores A y B a baja potencia (1), rotando hacia la izquierda durante 5 s. Tras 5 s son encendidos al máximo nivel, rotando hacia la derecha. Esta condición se activa durante 2 s y luego el programa sale de la secuencia (en la flecha roja para saltar) y vuelve a entrar en secuencia (flecha roja para aterrizar) en el momento después de los 5 s.

Diseña un sistema igual que el anterior, pero cambiando ciertos aspectos. El programa espera 5 s y luego enciende los motores A y B a baja potencia (1), rotando hacia la izquierda por 5 s. Tras los 5 s, el programa sale y luego entra al final del programa. Esto permitirá saltear los comandos. Enciende motores A y B a toda potencia, en la dirección contraria durante 5 s.

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FICHA 16

MICROCONTROLADORES

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Un microcontrolador (μC) es un computador construido dentro de un circuito integrado. Así que es un computador «pequeñito»: tiene poca memoria, un procesador muy sencillo, solo reconoce unas pocas instrucciones y los periféricos que se pueden conectar son bastante limitados.

Por ejemplo, el modelo PIC12C509 está contenido en una cápsula con 8 patitas, ocupa una superficie de 12 mm de largo por 6 mm de ancho, pesa algo más de 3 g y su precio puede ser inferior a 1 € A menudo, los μC se insertan en el producto que controlan. Los μC incrustados siempre ejecutan el mismo programa, manejan datos parecidos y controlan los mismos periféricos. La empresa Intel fue la pionera de los μC con la fabricación del modelo 8048 en la década de 1970. Ya en 1971, Intel comercializó el primer microprocesador. Sin embargo, en la década de 1990, la empresa Motorola era la empresa líder mundial en el sector de los μC.

CLASIFICACIÓN Lo más frecuente es clasificar los μC según el tamaño de su bus de datos, que es el conjunto de líneas por las cuales se transfiere información en el interior del procesador. Un μC de 8 bits manejará datos de dicha longitud (el aspecto de un dato podría ser, por ejemplo, este: 01000110). Según esto, distinguiremos cuatro tipos: • μC de 4 bits: son los más sencillos; se utilizan en pequeños automatismos y juguetería. • μC de 8 bits: son los más empleados por su gran diversidad y versatilidad. • μC de 16 bits: su uso comienza a generalizarse. • μC de 32 bits: se utilizan en proyectos avanzados (inteligencia artificial, aplicaciones militares, etc.).

ESTRUCTURA DE LOS MICROCONTROLADORES Un μC consta, principalmente, de cuatro partes: memoria de programa, memoria de datos, procesador y recursos auxiliares. • Memoria de programa. Contiene las instrucciones del programa que gobierna la aplicación a la que se destina el μC. Como siempre realiza la misma tarea, se trata de una memoria no volátil (ya que la información grabada no debe perderse cuando se desconecta la información). Los tipos de memorias más utilizados son: – ROM con máscara: las instrucciones se graban durante la fabricación y ya no se pueden borrar. – OTP: las graba el usuario con ayuda de un grabador y de un ordenador. Solo se pueden grabar una vez y ya no se pueden borrar. – EPROM: los programas se graban con un programa de comunicaciones con el PC y se pueden borrar muchas veces. En la cara superior de la cápsula disponen de una ventana de cristal para borrarlas sometiéndolas durante unos minutos a rayos ultravioleta. – EEPROM: se graban y borran eléctricamente (sin necesidad de rayos ultravioleta). – FLASH: similares a las EEPROM (ver más abajo). • Memoria de datos. Almacena los datos variables y los resultados temporales. Debe permitir lectura y escritura. Los tipos fundamentales son: – RAM: memoria de lectura/escritura muy rápida y volátil. – EEPROM: memoria de lectura/escritura lenta, pero no volátil. • Procesador. Es el encargado de interpretar y ejecutar las instrucciones del programa. Consta de dos partes fundamentales: la unidad de control (que traduce las instrucciones) y el camino de datos (que ejecuta las instrucciones). • Recursos auxiliares. Entre ellos se encuentran: temporizadores, comparadores de señales, conversores AD y DA, interrupciones, etc.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 17

EJEMPLOS DE MICROCONTROLADORES

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

LA FAMILIA PIC DE MICROCHIP Para cada aplicación concreta existe un μC óptimo, así que no puede hablarse del «mejor de todos». La empresa Microchip (Chandler, Arizona) ha ido escalando puestos en el ranking mundial de ventas de microcontroladores de 8 bits. Los modelos PIC (son más de un centenar) se caracterizan por su bajo consumo y por el amplio rango de voltaje que admiten para su alimentación. Por otro lado, tanto el tamaño del código que generan sus programas como su velocidad de ejecución aventajan sustancialmente a sus competidores. El modelo PIC16F84 es óptimo para utilizarlo como controlador de pequeños robots móviles. Sus características más relevantes son: • Encapsulado reducido (18 patillas). • La memoria del programa puede almacenar 1 KB de palabras de 14 bits (en cada una de las cuales cabe una instrucción). Además, al ser de tipo FLASH, permite grabarla y borrarla unos 1000 ciclos con toda seguridad. • La memoria de datos consta de una zona RAM volátil de 68 bytes y otra EEPROM no volátil de 64 bytes. • Dispone de 13 líneas de E/S digitales. • Su frecuencia máxima de funcionamiento es de 10 MHz. • Su voltaje de alimentación está comprendido entre 2 y 6 VDC.

MODO DE TRABAJO Para ejecutar una instrucción (el PIC solo distingue 35 instrucciones diferentes), el PIC la divide en operaciones elementales, cada una de las cuales siempre se ejecuta en el mismo tiempo. Ese tiempo es establecido por un reloj muy exacto que indica el comienzo y el final de cada una. Si trabaja a 10 MHz, cada ciclo de reloj tendrá una duración de 100 ns y en ese tiempo se realizará una operación elemental de una instrucción. Por tanto, una instrucción tardará en ejecutarse varios ciclos de reloj. Cuanto mayor es la frecuencia de trabajo, mayor es también el consumo de energía. El ciclo de instrucción es el tiempo empleado en ejecutar una instrucción. Una instrucción se ejecuta en dos fases: 1. Fase de búsqueda, en la que se busca el código binario de la instrucción en la memoria del programa. 2. Fase de ejecución, en la cual se interpreta el código, se buscan los operandos y se ejecuta la operación que implica.

EL μC DEL LADRILLO LEGO RCX El ladrillo inteligente RCX de LEGO incorpora un μC Hitachi H8/3292. Su estructura es la siguiente: H8/3292 ROM 16 KBytes (0x0000 - 0x3fff) CPU H8/300

on-chip RAM 512 Bytes (0xfd80 - 0xff7f)

RAM 28 Kbytes (0x8000 - 0xefff)

on-chip Register Field 120 Bytes (0xff88 = 0xffff)

off-chip Register Field ? bytes (0xf000 - 0xf???)

Las entradas para sensores del ladrillo RCX están conectadas al puerto 7 del h8/3292, donde se encuentra un convertidor analógico/digital. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 18

LA PROGRAMACIÓN DE LOS MICROCONTROLADORES

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

El término algoritmo hace referencia a la manera de resolver un problema o de efectuar una acción. Para expresar un algoritmo necesitamos utilizar un lenguaje: hablado, escrito, gráfico, gestual… Habitualmente, en el mundo informático, los algoritmos se expresan mediante diagramas de flujo (en inglés, flowcharts), que son combinaciones de símbolos y palabras. Los símbolos más comunes en estos diagramas son: Flowchart 1 INICIO

BIFURCACIÓN

FINAL

INSTRUCCIONES

RESULTADO

Sí

Podemos utilizar el software Crocodile Technology 3D para simular la programación de microcontroladores mediante diagramas de flujo. El siguiente diagrama de flujo representa el algoritmo utilizado para producir un corto pitido. Un diagrama de flujo debe empezar con la instrucción START y, aunque no es imprescindible, es conveniente terminar con la instrucción STOP. Start La instrucción BEEP produce un pitido corto cuya duración no puede modificarse. Elaborar un diagrama de flujo para expresar un algoritmo es solo el primer Output paso para programar un μC. Lo siguiente que debe hacerse es implementar Beep Box el algoritmo. Implementar es elaborar un programa, partiendo del diagrama de flujo, utilizando un lenguaje de alto nivel; por ejemplo: Visual Basic, Delphi (Visual Pascal), Visual C, etc. Por último, un software compilador Stop se encargará de traducir ese programa al lenguaje que el μC puede entender: el código máquina.

CUESTIONES 1

Elabora los diagramas de flujo correspondientes a las siguientes tareas: a) Una máquina que expende una bebida cuando se introducen dos monedas de un euro cada una. b) Una máquina expendedora de billetes de tren en la que el cliente debe elegir: • El origen. • El destino. • El modo de pago, efectivo o tarjeta. c) Añade los elementos necesarios para que la máquina del apartado anterior emita un pitido corto después de cada entrada.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 19

MICROCONTROLADORES. DIAGRAMAS DE FLUJO (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Las estructuras de control pueden ser de tres tipos: secuenciales, condicionales y repetitivas. ESTRUCTURAS SECUENCIALES Se construyen escribiendo las instrucciones en el orden en que más tarde se ejecutarán. Gráficamente están formadas por cuadros (instrucciones) seguidos unos detrás de otros. La siguiente estructura secuencial produce dos pitidos, el último dos segundos más tarde que el primero.

Inicio

Pitido

Esperar 2 s

Pitido

Fin

ESTRUCTURAS CONDICIONALES También se conocen con el nombre de instrucciones IF-THEN-ELSE y se utilizan siempre que el μC debe tomar una decisión. Se caracterizan por la presencia de una bifurcación en el diagrama de flujo. En el siguiente ejemplo, el μC evalúa si (IF) se produce la entrada de una moneda, justo 5 s después de iniciarse el programa. En caso afirmativo (THEN), se expenderá una bebida; y en caso contrario (ELSE), no. MICROCONTROLADOR

Inicio

Esperar 5 s Sensor de moneda

Test input in

Moneda introducida

Expendedor de bebida

Sí

Set output pin

Expender bebida

Fin

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 19

MICROCONTROLADORES. DIAGRAMAS DE FLUJO (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

ESTRUCTURAS REPETITIVAS Se producen cuando un determinado bloque de instrucciones se repite cierto número de veces, que puede ser dependiente o no de una variable o evento. El siguiente ejemplo presenta un control más conveniente para una máquina expendedora. Se trata de una estructura REPEAT-UNTIL (hacer algo hasta que se cumpla una condición). El μC espera (entra un bucle) hasta que la condición (entrada de la moneda) sea verdadera. Estructura REPEAT-UNTIL

MICROCONTROLADOR

Inicio

Test input in

Moneda introducida

Sensor de moneda

Expendedor de bebida

Sí

Set output pin

Expender bebida

Stop

El siguiente diagrama presenta una estructura DO-WHILE (hacer algo mientras se cumpla una condición). El μC enciende el calentador y lo mantendrá encendido siempre que la temperatura sea inferior a 15 ºC (es decir, siempre que la variable x sea 0). Estructura DO-WHILE Inicio

Leer x = pins

Encender calefacción

¿x = 0? Sí

Apagar calefacción

Fin

200

El termómetro proporcionará una entrada digital al μC. Su valor será 0 si la temperatura es menor de 15 ºC y 1 si la temperatura es superior a 15 ºC. Esta variable digital será x en el diagrama de flujo. La variable x debe asignarse a una entrada digital (digital input) y a todos los pins (all ).

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 19

MICROCONTROLADORES. DIAGRAMAS DE FLUJO (III)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

El siguiente diagrama que tiene una estructura combinada ofrece una solución más satisfactoria para el control térmico: Estructura combinada Inicio

Leer x = pins No

¿x = 0? Sí Encender calefacción

Apagar calefacción

El termómetro proporcionará una entrada digital al μC. Su valor será 0 si la temperatura es inferior a 15 ºC y 1 si la temperatura es superior a 15 ºC. Esta variable digital será x en el diagrama de flujo. Si el número de veces que se ejecuta una instrucción es fijo (y finito), la estructura es del tipo FOR-TO. En el siguiente ejemplo se repite un pitido cinco veces. Para ello, hay que crear una variable de tipo contador, cuyo valor se incremente en 1 cuando suene un pitido. Después, una instrucción IF-THEN-ELSE se encargará de repetir el pitido o bien de parar el programa cuando se hayan producido cinco. Ciclo FOR x = 0 TO 5 Inicio

x=0

Programming → Variable Elements → Display variable box

Pitido

Output from: Organigrama Añadir 1 a x Organigrama Output 12345

Mostrar x

¿x = 5?

Nota: esta pantalla (o display) muestra los sucesivos valores que toma la variable x durante la ejecución del programa.

Sí Fin

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 20

CUESTIONES SOBRE MICROCONTROLADORES (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

CUESTIONES

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Programa el μC de la figura para que cuando se abra la ventana se active el timbre de alarma y solo cese cuando se acciona el pulsador.

Programa el μC de la figura para que se expenda un refresco tras introducir veinte monedas. Después de que salga el refresco debe quedar encendido un LED rojo.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 20

CUESTIONES SOBRE MICROCONTROLADORES (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

SOLUCIONES 1

Inicio

¿Entrada 0 activa?

Sí Activar salida 7

¿Entrada 7 activa?

Sí Desactivar salida 7

Fin

Inicio

x=0

¿Moneda On?

Sí Añadir 1 a x No ¿x = 20? Sí Expender bebida

Encender LED

Fin

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Notas

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Neumática e hidráulica

MAPA DE CONTENIDOS NEUMÁTICA

HIDRÁULICA

utiliza

aire comprimido

agua o aceite

que circula por

para diseñarlos se emplea

circuitos neumáticos

software de simulación

formados por

compresor

tuberías

circuitos hidráulicos

formados por

grupo motriz

válvulas distribuidoras

tuberías

válvulas

que consta de unidad de mantenimiento

cilindro de simple efecto depósito

motor eléctrico

bomba

válvulas

tuberías

OBJETIVOS • Conocer cuáles son los principales elementos que forman los circuitos neumáticos e hidráulicos. • Saber cómo funcionan los circuitos neumáticos e hidráulicos, identificando sus ventajas. • Conocer la existencia de software empleado para simular circuitos neumáticos e hidráulicos. • Aprender a manejar alguna aplicación que permite diseñar y simular el comportamiento de circuitos neumáticos e hidráulicos.

• Conocer las principales aplicaciones de los circuitos neumáticos e hidráulicos. • Identificar dispositivos neumáticos e hidráulicos en el entorno inmediato. • Conocer los principios físicos que rigen el funcionamiento de circuitos neumáticos e hidráulicos.

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PROGRAMACIÓN DE AULA

CONTENIDOS CONCEPTOS

• • • • • • • • • •

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

• Identificar los elementos que configuran un circuito neumático. • Describir la función que cumple cada uno de los componentes de un circuito neumático o hidráulico. • Interpretar símbolos y esquemas de circuitos neumáticos. • Elaborar simulaciones sobre neumática e hidráulica empleando el software adecuado. • Diseñar un circuito neumático con el objetivo de abrir y cerrar un portón.

ACTITUDES

• Gusto por el orden y la limpieza en la elaboración de dibujos y esquemas. • Interés por conocer el funcionamiento de los sistemas neumáticos e hidráulicos y sus aplicaciones. • Valoración de la importancia de los sistemas neumáticos e hidráulicos en nuestra sociedad.

Fundamentos de la neumática. Circuitos neumáticos. Magnitudes útiles en neumática. Elementos que componen un circuito neumático. Simbología. Estructura general de los sistemas neumáticos. Fundamentos de la hidráulica. Circuitos hidráulicos. Principio de Pascal. Ley de continuidad. Elementos que componen un circuito hidráulico. Simbología. Estructura general de los sistemas hidráulicos. Diagramas de estado.

EDUCACIÓN EN VALORES 1. Educación medioambiental Una de las principales ventajas que presentan los sistemas neumáticos frente a otro tipo de sistemas es que no contaminan, con lo cual su utilización contribuye a la protección del medio ambiente, algo que ha de tenerse muy en cuenta en la sociedad actual. Por tanto, es muy interesante sustituir los sistemas tradicionales que utilizan fuentes de energía contaminantes por este tipo de sistemas «ecológicos». Además, son relativamente económicos, pues utilizan un recurso gratuito e inagotable como es el aire. De hecho, hay vehículos que funcionan con aire comprimido. 2. Tecnología y sociedad La utilización de sistemas neumáticos e hidráulicos está cada vez más extendida en multitud de aplicaciones. Sin embargo, aunque se trata de sistemas sencillos, su uso no se ha generalizado hasta hace relativamente pocos años, fruto del desarrollo tecnológico acaecido durante el pasado siglo. Sin duda, en la actualidad desempeñan un papel importante y constituyen una muestra más de cómo la tecnología contribuye al desarrollo de la sociedad y a mejorar la vida de las personas mediante la utilización de máquinas y sistemas que realizan diversas funciones útiles.

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6 COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN Competencia en comunicación lingüística El trabajo con esquemas es esencial en la formación sobre neumática e hidráulica, tal y como ocurría con la electrónica. Es importante reflexionar sobre la importancia de representar adecuadamente las válvulas, cilindros, etc., y el resto de elementos de un circuito neumático o hidráulico a la hora de comunicarnos.

estas herramientas se emplean también a nivel profesional para el diseño de circuitos más complejos.

Tratamiento de la información y competencia digital

Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico Una de las ventajas de los circuitos neumáticos e hidráulicos es que son poco contaminantes. En este sentido es destacable el vehículo que aparece en la sección Rincón de la lectura, que funciona con aire comprimido.

La informática también se ha introducido en la neumática y la hidráulica, como hemos comprobado en esta unidad mediante los simuladores de circuitos. Explicar a los alumnos que

Autonomía e iniciativa personal Como en otros casos, la introducción de software de simulación proporciona a los alumnos autonomía durante el aprendizaje.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Describir la estructura de un sistema neumático. 2. Describir la estructura de un sistema hidráulico. 3. Explicar la función de cada uno de los elementos que constituyen un circuito neumático. 4. Explicar la función de cada uno de los elementos que constituyen un circuito hidráulico.

5. Elaborar e interpretar circuitos neumáticos e hidráulicos utilizando la simbología adecuada. 6. Utilizar software de simulación de neumática e hidráulica para elaborar sencillos circuitos con compresores, cilindros, válvulas, etc.

ÍNDICE DE FICHAS 1. Problemas de neumática e hidráulica

Refuerzo

2. Cálculos con cilindros neumáticos

Ampliación

3. En la Red

Ampliación

4. Evaluación

Evaluación

5. Autoevaluación

Evaluación

6. Soluciones

Evaluación

7. Simbología oleohidráulica y neumática 8. GRAFCET

9. Válvulas neumáticas especiales

Contenidos para saber más…

10. Introducción a la electroneumática: electroválvulas

Contenidos para saber más…

11. Interferencia de señales neumáticas

Contenidos para saber más…

12. Principios físicos: ecuación de Bernoulli y efecto Venturi

Contenidos para saber más…

13. Formulario de neumática

Contenidos para saber más…

14. Formulario de hidrodinámica

Contenidos para saber más…

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SOLUCIONARIO

que puede levantarse, en estas condiciones, con una fuerza de F1 = 10 N es:

PÁG. 163

Los circuitos neumáticos pueden ser abiertos o cerrados (a).

P1 = P2 →

Los circuitos hidráulicos siempre son cerrados (c).

→

La ventaja de la simulación es que no debemos montar el circuito completo para comprobar su funcionamiento. Esto ahorra mucho tiempo y dinero durante la fase inicial, pues los errores en el circuito pueden ser subsanados sin desmontar y montar de nuevo todos los elementos. Además, desde el punto de vista didáctico la simulación permite abordar situaciones imposibles de estudiar por cuestiones de dificultad en el montaje, medios disponibles en un taller, etc.

F1 F = 2 → S1 S2

F1 F2 D12 = → F1 = 2 ⋅ F2 → 2 2 D D D2 π 1 π 2 4 4

D22 2,52 ⋅ F ⋅ 10 = 15,625 N 1 = D12 22 Por tanto, la respuesta a la pregunta es afirmativa. → F2 =

Utilizaremos la ley de continuidad de los fluidos incompresibles para resolverlo. Para el cálculo de la sección de la tubería, utilizaremos: S = πR2 = π (D2/4). Teniendo en cuenta que D1 = 2 ⋅ D2, tenemos:

Una forma de hacerlo es, en primer lugar, expresar 1 bar en el resto de unidades y, después, invertir.

Q1 = Q2 ⋅ D2 → S1 ⋅ v1 = S2 ⋅ v2 → → v2 =

N 1 bar = 105 Pa = 105 2 = m

S1 S2

⋅ v1 =

πR12 πR22

⋅ v1 =

D12

1 kgf , 9 81 = 105 ⋅ cm2 = 1, 019 kgf/cm2 10 4

2 4 ⋅ v = D1 ⋅ v = 22 ⋅ v = 4 ⋅ 5 = 20 m/s 1 1 1 D22 D22 4

Ahora, invirtiendo: 1 kgf/cm2 =

1 bar = 0,981 kgf/cm2 1, 019

Para el resto de unidades:

Este problema admite un tratamiento «digital», en el sentido de que es fácil elaborar una tabla de verdad del funcionamiento del circuito.

1 bar = 105 Pa = 1 atm = 0,987 atm = = 10 ⋅ 101 300 5

= 0,987 ⋅ 760 mm Hg = 750,12 mm Hg Invirtiendo: • 1 Pa =

1 bar = 0,000 01 bar 105

1 • 1 atm = bar = 1,013 bar 0, 987 • 1 mm Hg = 5

1 bar = 0,001 33 bar 750,12

La capacidad (o el volumen) de las jeringuillas no influye en la solución del problema. Sí, en cambio, el diámetro de sus émbolos. Utilizando la fórmula de la superficie del círculo (del émbolo), S = πR 2 = π (D 2/4), y aplicando el principio de Pascal, tenemos que la fuerza máxima F2

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Pulsadores

Actuador

Cilindro

Es decir, el vástago del cilindro sale cuando hay, al menos, un pulsador activado. Elegiremos la segunda forma canónica de la función del actuador, ya que tiene menos términos que la primera: CilindroFC2 = A + B + C

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6 b) En el segundo, la velocidad de avance del vástago no está regulada (es instantánea). En cambio, el retroceso está regulado por la válvula de estrangulamiento (ahora al 40 %), siendo su velocidad v = 0,02.

Para implementarla neumáticamente, debemos utilizar dos válvulas selectoras o válvulas OR.

c) En el tercero están reguladas las velocidades de avance y retroceso de manera independiente. La velocidad de avance la regula la válvula que ahora está al 40 % (K = 0,02) y la velocidad de retroceso la regula la válvula que ahora está al 50 % (v = 0,05). Para verlo mejor en Fluidsim 3.6, desde el menú Opciones → Didáctica… puede regularse la velocidad de animación.

Observa que los elementos de regulación (incluidas las válvulas AND y OR) se etiquetan así: 1.01, 1.02, 1.03, 2.01, 2.02, 2.03… El primer número se corresponde con el actuador al que se conectan y los otros dos serán pares si el elemento actúa para que salga el vástago e impares si actúa para que entre. Se ha utilizado la normativa CETOP en la nomenclatura de las vías de las válvulas. Puedes simular el circuito con Fluidsim 3.6. Recuerda que para activar simultáneamente dos pulsadores es necesario mantener pulsada la tecla de mayúsculas a la vez que hacer clic en el pulsador. 8

Fíjate que, en este caso, el actuador es un cilindro de doble efecto con amortiguación doble regulable. La amortiguación se utiliza en cilindros que deben desplazar pesadas cargas, reduciendo así el impacto del vástago con el cilindro en el final de su carrera. Para etiquetar las vías de las válvulas se ha utilizado la normativa ISO (DIN ISO 5599-3), según la cual: la vía de alimentación se etiqueta con el número 1, los conductos de trabajo con números pares (2, 4, 6…), las vías de escape con números impares (3, 5, 7…) y los conductos de pilotaje con 10 (si la señal bloquea la vía 1), 12 (si la señal abre el paso de 1 hacia 2), 14 (si la señal abre el paso de 1 hacia 4), 16 (si la señal abre el paso de 1 hacia 6)…

Fíjate en que el cilindro de simple efecto que nos ofrece Fluidsim H no tiene un retorno por muelle. Para hacerlo retroceder, debe descargarse el fluido del cilindro aplicando una fuerza externa. Para simular la aplicación de una fuerza de 100 N en el vástago de un cilindro de simple efecto, tras arrastrar el componente al espacio de trabajo, haremos doble clic en él y completaremos el cuadro de diálogo.

La diferencia está en la velocidad con la que se mueven los vástagos: a) En el primero, las velocidades de avance y retroceso son iguales (K = 0,02) y se regulan conjuntamente desde la válvula de estrangulamiento que, en estos momentos, marca 40 %. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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SOLUCIONARIO

En este esquema se ha utilizado la normativa CETOP para el etiquetado de las vías de las válvulas.

Haz doble clic en el grupo motriz para introducir los valores de presión y caudal.

Recuerda que en los esquemas oleohidráulicos todos los componentes deben dibujarse en reposo. 10

Si no se ha hecho el vacío, esta presión siempre existe, y es la misma, en todos los tramos de una tubería o en cualquier elemento de un circuito neumático.

Este problema también admite un tratamiento digital. La tabla de verdad que resume el comportamiento del cilindro en función de los pulsadores es la siguiente: Pulsadores

La presión que suministra un compresor no llega por igual, o a la vez, a todos los elementos de un circuito; lo cual da lugar a diferencias de presión que son las que hacen que el aire se desplace por una tubería.

Actuador

Cilindro

La presión que ejerce el aire atmosférico se mide con un barómetro. A veces se la denomina presión barométrica, y suele ser del orden de 1 atm.

A la presión «extra» (además de la barométrica) que hay en un punto se le llama presión manométrica. En virtud de lo anterior, podemos decir que la presión total o absoluta a que está sometido un punto de una tubería es la suma de la barométrica y la manométrica: Presión total = presión barométrica + + presión manométrica 11

Respuesta libre. Información en: http://es.wikipedia.org/wiki/Blaise_Pascal

En este caso, es más fácil utilizar la primera forma canónica de la función del actuador: CilindroFC1 = A ⋅ B ⋅ C

Respuesta libre. Información en: http://es.wikipedia.org/wiki/Daniel_Bernoulli

Hay que utilizar dos válvulas de simultaneidad para implementar los productos.

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REFUERZO

FICHA 1

PROBLEMAS DE NEUMÁTICA E HIDRÁULICA (I)

Relaciona cada símbolo de un componente neumático con la descripción que le corresponda: Simbología neumática

Simbología neumática

Descripción del componente Unidad de mantenimiento Cilindro de simple efecto con retorno por muelle Compresor Válvula 5/2 biestable pilotada neumáticamente Válvula estranguladora Cilindro de doble efecto con amortiguación doble regulable Válvula selectora Manómetro Válvula 3/2 activada por pulsador y con retorno por muelle Válvula distribuidora 4/3 con posición central de bloqueo accionada por electroimanes Válvula de simultaneidad Cilindro de simple efecto con muelle de avance Válvula 4/2 activada por rodillo y con retorno por muelle Válvula distribuidora 5/3 con posición central de bloqueo, accionada electroneumáticamente Válvula antirretorno estranguladora

En un tubería de sección circular y radio R = 1 cm circula un fluido incompresible en régimen laminar a una velocidad de 3 m/s. Calcula el caudal que circula por ella.

La báscula hidráulica de la figura consta de dos plataformas circulares de secciones S1 = 2500 cm2 y S2 = 10 000 cm2. Calcula si será posible elevar 100 kg, colocándolos en la segunda plataforma, poniendo 30 kg en la primera. F2

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FICHA 1

PROBLEMAS DE NEUMÁTICA E HIDRÁULICA (II)

Dibuja el símbolo de una válvula distribuidora 4/2 con accionamiento mecánico (mediante pulsador) y con retorno por muelle.

Deduce qué válvula hay que accionar para que salga el vástago del cilindro de doble efecto en el siguiente circuito hidráulico.

Etiqueta, conforme a la normativa CETOP, los elementos, sus vías y sus conexiones en el siguiente circuito neumático:

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REFUERZO

FICHA 1

PROBLEMAS DE NEUMÁTICA E HIDRÁULICA (III)

SOLUCIONES 1

Respuesta: Simbología neumática

Descripción del componente

Simbología neumática

Unidad de mantenimiento Cilindro de simple efecto con retorno por muelle Compresor Válvula 5/2 biestable pilotada neumáticamente Válvula estranguladora Cilindro de doble efecto con amortiguación doble regulable Válvula selectora Manómetro Válvula 3/2 activada por pulsador y con retorno por muelle Válvula distribuidora 4/3 con posición central de bloqueo accionada por electroimanes Válvula de simultaneidad Cilindro de simple efecto con muelle de avance Válvula 4/2 activada por rodillo y con retorno por muelle Válvula distribuidora 5/3 con posición central de bloqueo, accionada electroneumáticamente Válvula antirretorno estranguladora

En primer lugar, traduciremos todas las unidades al Sistema Internacional; después calcularemos la sección de la tubería, y por último hallaremos el caudal utilizando la expresión Q = S ⋅ v. ⎪⎫⎪ R = 1 cm = 10−2 m S = π ⋅ r 2 = 3,14 ⋅ 10−4 m2 ⎬⎪ → Q = S ⋅ v = 9, 42 ⋅ 10−4 m3 /s . Por tanto, el caudal es 0,94 L/s. ⎪⎪ v = 3 m/s ⎪⎪⎭

La fuerza mínima F1 necesaria para equilibrar la báscula viene dada por la expresión del principio de Pascal: F F S 2500 P1 = P2 → 1 = 2 → F1 = 1 ⋅ F2 = ⋅ 100 = 25 kgf (kilogramos fuerza) S2 S1 S2 10 000 Debe entenderse que la fuerza mínima es 25 kgf. En la aplicación del principio de Pascal, lo importante es que las superficies de los émbolos estén en las mismas unidades, y las de las fuerzas, también. Por tanto, con 30 kgf colocados en la primera plataforma, podremos elevar 100 kgf que situemos en la segunda plataforma. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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REFUERZO

FICHA 1

PROBLEMAS DE NEUMÁTICA E HIDRÁULICA (IV)

La solución es la siguiente:

Debe pulsarse la válvula 3/2 etiquetada como 1.6. Fíjate en los siguientes circuitos:

Circuito con todos sus elementos en reposo.

Circuito con la válvula 1.6 activada.

Observa que el pulsador 1.2 es superfluo, ya que su salida está bloqueada por una válvula antirretorno colocada maliciosamente. La válvula 1.4 está configurada para dejar pasar el fluido estando en su posición de reposo. De modo que la válvula de simultaneidad 1.02 dejará pasar fluido cuando se pulse 1.6. En ese momento, la válvula selectora 1.04 dejará pasar el fluido también, pilotando la biestable 1.1 y haciendo que el vástago del cilindro salga. La válvula 1.8 actúa sobre la biestable 1.1, haciendo que el vástago se retraiga. 6

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La solución es la siguiente:

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AMPLIACIÓN

FICHA 2

CÁLCULOS CON CILINDROS NEUMÁTICOS (I)

FUERZA EFECTIVA DE UN CILINDRO Cuando entra aire comprimido en la cámara de un cilindro, se genera una presión P que provoca una fuerza F0 sobre el émbolo o pistón de superficie Se: Fuerza sobre el émbolo:

F0 = P ⋅ Se Cilindro de simple efecto (SE) En un cilindro de simple efecto, la fuerza ejercida por la presión en su cámara debe vencer la resistencia del muelle Fm que es aproximadamente proporcional a la longitud x que se desplace el émbolo. Émbolo Vástago

Culata posterior

Culata anterior

Entrada

Camisa

Es decir, el muelle ofrecerá más resistencia cuanto más comprimido esté:

Fm = k ⋅ x donde k es una constante de proporcionalidad cuyo valor depende de las características del muelle en concreto. Además, en la práctica, siempre existe un rozamiento Fr entre el émbolo y la camisa que se opone también al desplazamiento de aquel. Finalmente, la fuerza efectiva que será capaz de ejercer el pistón, en su carrera de avance, vendrá dada por la expresión:

FSEavance = F0 − Fm − Ft En la práctica, a veces, se utiliza la siguiente expresión que no es deducible a partir de la anterior:

FSEavance = η ⋅ (P ⋅ Se − Fm) siendo Fm la resistencia del muelle y considerando que el rozamiento supone una disminución de la fuerza efectiva caracterizable por el factor η, llamado rendimiento del cilindro (0 ≤ η ≤ 1). Cilindro de doble efecto (DE) En la carrera de avance del émbolo de un cilindro de doble efecto no hay más oposición que la fuerza de rozamiento con la camisa:

Sef

FDEavance = F0 − Ft = P ⋅ Se − Ft En la carrera de retroceso debemos tener en cuenta que el aire comprimido presiona sobre una superfice menor que la del émbolo. De modo que la fuerza de retroceso será:

FDEretroceso = P ⋅ Sef − Fr siendo Sef = Se − Sv. La superficie efectiva Sef será igual a la del émbolo Se menos la sección del vástago Sv. En la práctica, se sustituye la fuerza de rozamiento por un coeficiente de rendimiento, η, de forma que tenemos: ⎪⎧ FDEavance = η ⋅ P ⋅ Se ⎨ ⎪⎪⎩ FDEretroceso = η ⋅ P ⋅ Sef = η ⋅ P ⋅ (Se − Sv) Observa que el émbolo tiene menos fuerza en el retroceso que en el avance. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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AMPLIACIÓN

FICHA 2

CÁLCULOS CON CILINDROS NEUMÁTICOS (II)

VOLUMEN DE AIRE COMPRIMIDO CONSUMIDO EN CADA CICLO DE TRABAJO Para calcular el caudal que un compresor debe poner en juego en un circuito neumático será necesario conocer el aire comprimido que consumirán los cilindros en cada ciclo de trabajo. Cilindro de simple efecto (SE) Los cilindros de simple efecto con retorno por muelle solo consumen aire comprimido en su carrera de avance. Por tanto: πDe2 ⋅L 4 L es la carrera del émbolo, es decir, la distancia entre la vía del cilindro y el máximo desplazamiento del émbolo.

VSEciclo = VSEavance = Se ⋅ L =

Cilindro de doble efecto (DE) Los cilindros de doble efecto consumen aire comprimido en su carrera de avance y también en la de retroceso: Por tanto:

VDEciclo = VDEavance + VDEretroceso = = Se ⋅ L + Sef ⋅ L = Se ⋅ L + (Se − Sv) ⋅ L

VDEciclo = (2Se − Sv) ⋅ L

CUESTIONES 1

Piensa y contesta: ¿Podrá un cilindro de simple efecto cuyo émbolo tiene un diámetro de 5 cm y un rendimiento del 90 % (es decir, η = 0,9) elevar una carga de 70 kgf, cuando un compresor le suministre una presión de 7 bar?

Calcula el volumen consumido en el retroceso de un cilindro de doble efecto cuyo pistón tiene una sección de 9 cm2 y su vástago un radio de 1,5 cm, siendo la distancia entre sus vías de 30 cm.

¿Qué volumen de aire atmosférico (a P0 = 1 atm) consumirá en cada ciclo de trabajo un cilindro de doble efecto que consume, en cada ciclo, dos litros de aire comprimido a 6 bares de presión? Utiliza la ley de Boyle: P0 V = f Pf V0 a temperatura constante.

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AMPLIACIÓN

FICHA 3

EN LA RED

SAPIENSMAN http://www.sapiensman.com/ neumatica Expone didácticamente los principios básicos de la neumática y describe someramente el funcionamiento de los componentes básicos de los circuitos neumáticos.

HIDROSTÁTICA http://www.cneq.unam.mx/cursos_ diplomados/diplomados/basico/ abasico092004/portafolios/ hidrostatica/menu/01_unidad.htm Se trata de una unidad didáctica sobre hidrostática. Dispone de presentaciones, vídeos y propuestas experimentales.

PORTAL ESO http://portaleso.homelinux.com/ portaleso/asignaturas.php?ope= Asig&asigid=2&sasigid=10 Web muy didáctica con abundantes recursos relacionados con la neumática. Incluye además un interesante conjunto de enlaces.

FESTO DIDACTIC http://www.festo.com Especializada en la didáctica de la neumática y la hidráulica, permite descargar versiones Demo de los programas de simulación FluidSIM. También ofrece FluidDRAW para realizar esquemas neumáticos profesionales.

HIDRÁULICA DIDÁCTICA http://www.hidraulicadidactica. com.ar

ADD 5000 http://www.alldone.com/didactica/add5000.htm

A pesar de su nombre, esta página está más orientada al profesional que al estudiante. Puede consultarse para ver aplicaciones prácticas y la incidencia industrial de la hidráulica.

Página orientada al profesor. Es un catálogo comercial de kits de montaje didácticos sobre la neumática.

Notas

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EVALUACIÓN

FICHA 4

EVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

Cita, explicando la función que realizan, los elementos básicos de un circuito neumático.

Diseña un circuito neumático que permita accionar un cilindro de simple efecto con retorno por muelle con una válvula 3/2 accionada por pulsador y con retorno por muelle. Utiliza la norma CETOP en la nomenclatura de los elementos.

¿Cuál es la denominación de las válvulas que representan los siguientes símbolos neumáticos CETOP?:

FECHA:

Observa el siguiente circuito hidráulico cuyos componentes están conectados en serie:

Hasta alcanzar el estado mostrado, el grupo motriz ha suministrado un caudal constante de 2 L /min. ¿Qué caudal habrá circulado por cada elemento del circuito?

7 4

Describe el funcionamiento del siguiente circuito neumático:

¿Qué aparatos se utilizan para medir la presión y el caudal en un circuito oleohidráulico? • Dibuja sus símbolos e indica el modo (en serie o en paralelo) en que deben conectarse en el circuito.

Un cilindro hidráulico de doble efecto trabaja en vacío (es decir, sin soportar ninguna carga en su vástago). Recibe el mismo caudal por sus vías, tanto en la carrera de avance del émbolo como en la de retorno. • ¿Cuándo irá más rápido el émbolo en su avance o en su retorno? ¿Por qué?

Diseña un circuito neumático que permita accionar un cilindro de doble efecto comandado por una válvula 4/2 pilotada neumáticamente. Utiliza tres válvulas 3/2 NC activadas por pulsador y con retorno por muelle (A, B y C). • Para que el vástago inicie su carrera de avance, los pulsadores A y B deben estar activados simultáneamente. • Para que el vástago inicie su carrera de retorno, deberá activarse el pulsador C.

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Diseña un circuito hidráulico que permita accionar un cilindro de doble efecto comandado por una válvula 5/2 pilotada hidráulicamente. Utiliza cuatro válvulas 3/2 NC activadas por pulsador y con retorno por muelle (A, B, C y D). • Para que el vástago inicie su carrera de avance, se debe activar o el pulsador A o el pulsador B. • Para que el vástago inicie su carrera de retorno, deberá activarse o bien el pulsador C o bien el D. Utiliza la nomenclatura establecida por la norma CETOP.

Describe, citando un ejemplo, lo que es un diagrama de estado de un circuito hidráulico.

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EVALUACIÓN

FICHA 5

AUTOEVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

Si queremos poder accionar un cilindro neumático indistintamente, desde dos lugares diferentes deberemos utilizar una válvula: a) Limitadora de presión.

c) AND.

b) De simultaneidad.

d) OR.

a) Mando directo de un cilindro DE mediante 2 válvulas 3/2 NC activadas por una válvula biestable 4/2. b) Mando indirecto de un cilindro DE mediante válvula biestable 4/2 accionada neumáticamente y 2 pulsadores 3/2 NC. c) Mando directo de un cilindro DE mediante válvula biestable 4/2 accionada neumáticamente y 2 pulsadores 3/2 NC.

¿Qué descripción se corresponde con el siguiente símbolo neumático ISO? a) Válvula 2/2 NA, accionada por palanca y con retorno por muelle.

b) Válvula 2/2 NA, pilotada neumáticamente y con retorno por muelle. c) Válvula 3/2 NA, pilotada neumáticamente y con retorno por muelle. d) Válvula 3/2 NC, pilotada neumáticamente y con retorno por muelle. 3

Indica cuál de las siguientes afirmaciones, relacionadas con el funcionamiento de la siguiente válvula, es cierta. a) Permite el paso libremente de P a A. b) Bloquea el paso de P a A.

c) El aire pasará de P a A a través de un conducto estrangulado al 60 %.

b) … 80 000 Pa 5

¿Qué denominación corresponde al funcionamiento del siguiente circuito?

a) La letra C.

c) La letra R.

b) La letra T.

d) La letra S.

Si queremos accionar un cilindro hidráulico de forma que dos operarios tengan que activar a la vez dos pulsadores situados a cierta distancia, necesitaremos: a) Una válvula selectora.

c) Un caudalímetro.

b) Una válvula AND.

d) Una válvula OR.

Eduardo está regando y su hermano Pablo pisa, a mitad de su recorrido, la goma de riego sin llegar a obstruirla completamente.

b) La velocidad de salida del agua será mayor, alcanzando por tanto una mayor distancia.

8 bares de presión equivalen a… a) … 7,9 atm

A esta válvula hidráulica le falta una vía por etiquetar. ¿Qué letra debe asignársele?

a) La presión disminuye a la salida, dificultando el riego.

d) Bloquea el paso de A a P. 4

FECHA:

c) … 7600 mmHg

c) El caudal será el mismo en toda la tubería de goma, pero menor que si no pisara Pablo.

d) … 9 kgf/cm

d) El caudal es menor en la zona donde pisa Pablo, pero la presión de salida no varía. 9

¿Qué es un diagrama de estado? a) Una forma de describir el funcionamiento de un circuito. b) Un listado de los componentes de un circuito. c) Describe el estado inicial de los componentes de un circuito. d) Un actuador hidráulico.

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EVALUACIÓN

FICHA 6

SOLUCIONES (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EVALUACIÓN 1

Los elementos básicos de un circuito neumático son:

La solución es la siguiente:

Como todos los componentes del circuito están en serie, según la ley de continuidad, el caudal que ha atravesado cada uno de los componentes es el mismo, es decir, 2 L /min.

La presión se mide con un manómetro, un aparato que debe colocarse en paralelo con una rama del circuito.

• Compresor: es el generador de aire comprimido. Suministra presión y caudal. • Tuberías: son los conductos a través de los cuales viaja el aire comprimido. • Actuador: es donde tiene lugar la conversión de energía neumática en otro tipo de energía (normalmente mecánica). Suelen ser cilindros de simple o doble efecto, aspiradores, etc. 2

El circuito es:

El caudal se mide con un caudalímetro, un aparato que debe conectarse en serie con una rama del circuito.

Mando directo de un cilindro SE mediante una válvula 3/2 accionada por pulsador y con retorno por muelle. Norma CETOP.

a) Es una válvula 4/2 NA pilotada neumáticamente. b) Es una válvula 5/2 NA activada mediante pulsador y con retorno por muelle.

Caudalímetro

En el enunciado del problema se cumplen las condiciones para aplicar la ley de continuidad en ambas vías del cilindro:

Se trata del mando directo de un cilindro de doble efecto con una válvula 5/2 activada mediante pulsador y con retorno por muelle. • En la posición de reposo, la válvula 5/2 bloquea el paso de aire y el vástago está escamoteado. • Al mantener pulsada la válvula 5/2, se establece comunicación entre las vías P y A, y el vástago del cilindro sale eliminando el aire de la cámara por la vía S. • Al soltar el pulsador, el muelle hace que la válvula retorne a su posición inicial, escamoteándose el émbolo de nuevo.

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Manómetro

Q1 = Q2 → S1 ⋅ v1 = S2 ⋅ v2 →

S1 v = 2 S2 v1

S1 > 1 → v2 > v1. S2 Por tanto, en vacío, la carrera de retroceso del émbolo es más rápida. En la simulación con la aplicación Fluidsim 3.6 puedes observarlo fácilmente utilizando un diagrama de estado. Como

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EVALUACIÓN

FICHA 6

SOLUCIONES (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

El siguiente circuito muestra la única forma de hacerlo.

Se trata del mando directo de un cilindro de doble efecto mediante una válvula 4/2 NC accionada por pulsador y con retorno por muelle. En el diagrama de estado puede observarse cómo la carrera de avance del émbolo es ligeramente más lenta que la de retroceso.

Un diagrama de estado es un gráfico que representa el estado, en función del tiempo, de todos los componentes de un circuito neumático o hidráulico. Consideremos el circuito simple de la figura.

AUTOEVALUACIÓN 1

b. La conexión 10 indica que la señal neumática cierra el paso de 1 a 2;

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 7

SIMBOLOGÍA OLEOHIDRÁULICA Y NEUMÁTICA (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Hay dos normativas básicas en lo que se refiere a la simbología oleohidráulica y neumática: las normas CETOP (Comité Europeo de Transmisiones Oleohidráulicas y Neumáticas) y las normas ISO. Normas CETOP

Normas ISO

Se numeran de izquierda a derecha y de abajo arriba en el orden que se indica. Elementos de trabajo o actuadores neumáticos: Cilindros de simple y doble efecto, aspiradores, etc.

1.0, 2.0, 3.0… • La primera cifra indica el orden. • La segunda (siempre 0) indica que se trata de un elemento de trabajo.

Elementos de mando u órganos de gobierno: Válvulas de distribución (monoestables o biestables)…

1.1, 2.1, 3.1… • La primera cifra hace referencia al elemento de trabajo que gobiernan. • La segunda (siempre 1) indica que se trata de un elemento de gobierno.

Elementos de procesamiento o de regulación: Válvulas selectoras, válvulas de simultaneidad, válvulas antirretorno con estrangulamiento…

1.01, 1.02, 1.03… 2.01, 2.02, 2.03… • La primera cifra hace referencia al elemento de trabajo que regulan. • Las segundas acaban en número par si el elemento de regulación influye en la llegada de fluido al elemento de trabajo e impar en caso contrario.

Elementos de entrada: Pulsadores, finales de carrera y sensores en general.

1.2, 1.4, 1.6… 1.3, 1.5, 1.7… 2.2, 2.4, 2.6… 2.3, 2.5, 2.7… • La primera cifra hace referencia al elemento de trabajo que detectan o bien hacia el que mandan la señal. • La segunda cifra es par si el elemento de entrada regula la llegada de fluido al elemento de trabajo e impar en caso contrario.

0S1, 0S2, 0S3… 1S1, 1S2, 1S3… • La primera cifra hace referencia al elemento de trabajo que detectan o bien hacia el que mandan la señal (será 0 si es un elemento de alimentación). • La S indica que se trata de un sensor. • La última cifra indica el orden (no se pone si solo hay uno).

0.1, 0.2, 0.3… • La primera cifra (siempre 0) indica que se trata de un elemento auxiliar. • La segunda cifra indica su orden.

0Z1, 0Z2, 0Z3… 1Z1, 1Z2, 1Z3… • La primera cifra hace referencia al elemento de trabajo al que pertenece (será 0 si es un elemento de alimentación). • La Z indica que se trata de un elemento auxiliar. • La última cifra indica el orden (no se pone si solo hay uno).

De alimentación De trabajo Conductos para válvulas de 5 vías

De escape

De maniobra

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1V1, 1V2, 1V3… 2V1, 2V2, 2V3… • La primera cifra hace referencia al elemento de trabajo que regulan. • La V indica que se trata de un elemento de mando o de procesamiento. • La última cifra indica el orden (no se pone si solo hay uno).

A, B

2, 4

R, S para neumática. T para oleohidráulica. Z, Y

3, 5 10: Si la señal bloquea la vía 1. 12: Si la señal abre el paso de 1 a 2. 14: Si la señal abre el paso de 1 a 4.

DIN ISO 5599-3

Elementos auxiliares: Unidades de alimentación, acumuladores, manómetros…

1A, 2A, 3A… • La primera cifra indica el orden. • La A indica que se trata de un elemento de trabajo.

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FICHA 7

SIMBOLOGÍA OLEOHIDRÁULICA Y NEUMÁTICA (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

CUESTIONES 1

Observa los siguientes circuitos neumáticos cuyos elementos, vías y conexiones han sido etiquetados según la normativa adecuada. A

a) ¿Cuál se ha etiquetado según la norma CETOP? ¿Cuál según la norma ISO? b) En cada uno de ellos, identifica los elementos representados a partir de las etiquetas que incorporan. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 8

GRAFCET

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

El GRAFCET (Gráfico Funcional de Control de Etapas y Transiciones) es un método de representación gráfico que refleja la secuencia de control de un automatismo, neumático o no. El GRAFCET está regido por la norma europea CEI 848. En él podemos distinguir una serie de etapas o estados unidas con líneas de enlace, en las pueden tener lugar ciertas acciones, y las transiciones entre dichas etapas: • Las etapas se representan por cuadrados en cuyo interior figura un número. La primera etapa (o etapa inicial) se designa con el 0 y su cuadrado es de doble línea. • Las acciones pueden ser: condicionadas (C), retardadas (D), limitadas en el tiempo (L), impulsos (P) o memorizadas (S). • Las transiciones indican las condiciones que deben darse para que el sistema pase a la siguiente etapa. Se representan con un pequeño segmento horizontal que corta la línea de enlace. Observa el siguiente circuito electroneumático, cuyo funcionamiento vamos a describir:

0 1S3 1

1A + 1S2

Circuitos de potencia y de control del movimiento alternativo cíclico de un cilindro de doble efecto mediante una electroválvula biestable 4/2.

GRAFCET del automatismo.

En el estado inicial (0), el cilindro de doble efecto 1A se encuentra con el émbolo escamoteado. El sensor reed 1S1 (se trata de un sensor de proximidad) lo detecta y se activa. Cuando se cierra el interruptor 1S3, se activa la bobina Y1 de la electroválvula 1V; el émbolo comienza a salir y 1S1 se abre desactivando la bobina Y1. El émbolo continúa su recorrido hasta que, al final de su carrera, cierra el sensor reed 1S2 que activa la conexión Y2 de la electroválvula 1V. Entonces el émbolo comienza su carreta de retroceso, liberando el sensor 1S2, hasta que se alcanza de nuevo el estado inicial. Como el interruptor continúa cerrado, el ciclo se repite indefinidamente. Se trata, por tanto, de un circuito que produce un movimiento alternativo del émbolo de un cilindro de doble efecto cuyo GRAFCET se muestra a la derecha del circuito.

CUESTIONES 1

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1A –

Elabora el GRAFCET del automatismo hidráulico de la figura adjunta. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 9

VÁLVULAS NEUMÁTICAS ESPECIALES

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

VÁLVULA DE ESCAPE RÁPIDO Esta válvula suele utilizarse para incrementar la velocidad de entrada o salida de los vástagos de los cilindros neumáticos, sobre todo, los de gran capacidad. Cuando el aire comprimido circula de la vía 1 a la 2, lo hace libremente. En cambio, cuando viene de 2, la vía 1 se bloquea y el aire acaba saliendo al exterior por la vía 3 (en la que se puede incluir un silenciador como el de la figura para reducir ruidos).

VÁLVULAS TEMPORIZADAS Estas válvulas se suelen utilizar para retardar la desconexión o la conexión de una vía. En ocasiones, también se emplean para convertir señales permanentes en impulsos. Su funcionamiento consiste en hacer pasar el aire comprimido por un conducto de estrangulación variable que lleva a un pequeño depósito. Cuando este se llena y la presión supera cierto valor, se activa una válvula 3/2, pilotada reumáticamente, que abre o cierra la comunicación entre las vías 1 y 2. La válvula 3/2 dispone de un retorno por muelle que actuará cuando la presión no rebase dicho valor crítico.

Válvula temporizada a la desconexión.

Válvula temporizada a la conexión.

En Fluidsim 3.6 se llaman válvulas de deceleración, normalmente abierta y normalmente cerrada.

VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN CON ESCAPE Y MANÓMETRO Se utilizan para mantener la presión de aire constante en la instalación neumática. Forman parte de la unidad de mantenimiento.

CUESTIONES 1

Explica el funcionamiento de los siguientes circuitos e identifica sus componentes, vías y conductos conforme a la normativa ISO. A

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FICHA 10

INTRODUCCIÓN A LA ELECTRONEUMÁTICA: ELECTROVÁLVULAS (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Las electroválvulas son válvulas pilotadas eléctricamente: disponen de una bobina con un núcleo ferromagnético que, cuando le llega corriente, atrae una palanca que acciona la válvula. La incorporación de elementos eléctricos y electrónicos en los circuitos neumáticos hace que el grado de automatización que pueda alcanzarse sea más elevado. En el estudio de los circuitos electroneumáticos, debemos distinguir entre el circuito de potencia (que incluye los componentes neumáticos) y el de control (que incluye los componentes eléctricos). Ejemplo 1: Mando de un cilindro de doble efecto mediante una electroválvula 4/2 biestable

Circuito de potencia.

Circuito de control.

Las electroválvulas biestables tienen dos bobinas y, para cambiar el estado de la válvula, basta con hacer llegar a la bobina correspondiente una señal eléctrica que no es necesario mantener. Si llegasen al mismo tiempo señales eléctricas a ambas bobinas (a esto se le llama interferencia de señales), la electroválvula no cambiaría el estado en que estuviese. En el circuito anterior hay algunos símbolos nuevos: Símbolo

Descripción Electroválvula biestable 4/2. Su pilotaje es eléctrico, mediante bobinas.

Pulsador eléctrico normalmente abierto (NA u obturador).

Bobina o solenoide de la electroválvula.

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FICHA 10

INTRODUCCIÓN A LA ELECTRONEUMÁTICA: ELECTROVÁLVULAS (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Ejemplo 2: Mando de un cilindro de doble efecto mediante una electroválvula 4/2 monoestable con retorno por muelle Las electroválvulas monoestables tienen una sola bobina, y para cambiar el estado de la válvula es necesario enviar una señal eléctrica permanente. En el momento en que dicha señal cese, el muelle hará que la válvula vuelva a su estado de reposo. Por tanto, si deseamos activar una válvula monoestable mediante un pulsador, necesitaremos hacer uso de un circuito eléctrico de memoria que utiliza un relé de dos circuitos de conmutación.

Circuito de potencia.

Circuito de control.

Símbolo

Descripción Electroválvula monoestable 4/2 con retorno por muelle.

Pulsador eléctrico normalmente cerrado (NC o franqueador).

Bobina o solenoide de relé.

Durante el instante que está pulsado S2, la corriente eléctrica llega a la bobina del relé, K1, ya que el pulsador S1 está cerrado. Entonces, los dos contactos K1 se cierran y permanecerán así aunque se abra el pulsador S2, ya que la corriente sigue llegando a la bobina del relé a través del primer contacto K1. Por tanto, la bobina de la electroválvula Y1 seguirá activada hasta que se abra el contacto S1.

CUESTIONES 1

Diseña un circuito electroneumático que active un cilindro de doble efecto mediante una electroválvula monoestable 4/2 con retorno por muelle, utilizando un interruptor en lugar de un pulsador. Símbolo

Descripción Interruptor (obturador).

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FICHA 11

INTERFERENCIA DE SEÑALES NEUMÁTICAS (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

En circuitos que utilizan válvulas pilotadas neumáticamente, con frecuencia aparecen interferencias entre señales. Observa el siguiente circuito:

Estado del circuito tras activar el interruptor 3/2 0S. Interferencia de señales en la válvula 1V3.

Se pretende que primero salga el vástago del cilindro 1A, luego el vástago del cilindro 2A. Después se escamotee el vástago del cilindro 2A y, finalmente, el del 1A. Observa que en la válvula 1V3 hay interferencia entre las señales 14 y12 provenientes, respectivamente, de 1S1 y 2S1. Al activar el interruptor general 0S, no se mueve ningún vástago.

Estado del circuito tras incorporar una válvula temporizada a la salida de 1V2. Aparece interferencia de señales en la válvula 2V3.

Tras incorporar una válvula temporizada a la desconexión en la vía 2 de la válvula 1V2, conseguimos que salga el vástago del cilindro 1A y, después, el del 2A. Observa que, inicialmente, el aire no puede pasar por la válvula temporizada a la desconexión. El aire es desviado a la vía 10, donde empieza a llenar un depósito acumulador. Cuando lo llena, y el aire adquiere cierta presión, se activa. La temporización se puede regular variando el estrangulamiento.

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FICHA 11

INTERFERENCIA DE SEÑALES NEUMÁTICAS (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Sin embargo, podemos observar una interferencia de señales en la válvula 2V3 que impide que el vástago del cilindro 2A se escamotee. Te recomendamos la simulación de este circuito con Fluidsim 3.6 para ayudarte a comprender su funcionamiento. Quizá sea conveniente ralentizar la velocidad de simulación para verlo más claramente. Accede, desde el menú principal, a Opciones → Simulación… y modifica el valor «Factor espacio-tiempo» en el cuadro Velocidad de simulación. Una relación 1:10 puede ser suficiente.

Por otra parte, si el circuito se extiende demasiado, es conveniente cambiar la configuración de página a horizontal. Ten en cuenta que Fluidsim 3.6 no podrá simular el circuito si algún componente sale fuera del margen de página. Desde Archivo → Medidas para dibujar…, accederás al cuadro de diálogo para configurar la página. Colocaremos otra válvula temporizada a la desconexión en la vía 2 de la válvula 2V1 y renombraremos las válvulas biestables. De este modo hemos eliminado las interferencias en la válvula distribuidora que manda el cilindro 2A y su vástago ya puede escamotearse.

Estado del circuito tras la incorporación de una segunda válvula temporizada a la salida de 2V1. Ahora la señal neumática procedente de 2V2 no encuentra interferencia en la válvula 2V4.

La secuencia completa ya puede completarse y repetirse cíclicamente. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 12

PRINCIPIOS FÍSICOS: ECUACIÓN DE BERNOUILLI Y EFECTO VENTURI (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

LA ECUACIÓN DE BERNOUILLI La ecuación de Bernouilli es una expresión de la conservación de la energía mecánica. Cuando una masa de fluido circula por una tubería cabe considerar 3 tipos de energía mecánica: • Cinética (o hidrodinámica). • Potencial (gravitatoria). • Hidrostática (de presión sobre las paredes de la tubería). Cuando un fluido ideal circula en régimen laminar (es decir, si no hay remolinos), su suma es la misma en todos los puntos de una misma tubería. Consideremos la tubería de la figura que tiene dos tramos, uno con una sección mayor que el otro. Elegimos un punto, 1, en el tramo ancho y otro punto, 2, en el tramo estrecho. Como ambos puntos pertenecen a la misma tubería se cumple:

Ehidrodinámica + Ehidrostática + Egravitatoria = cte.

1 1 mv 12 + P1 ⋅ V1 + mgh1 = mv 22 + P2 ⋅ V2 + mgh2 = cte. 2 2 Dividiendo por mg todos los miembros y sustituyendo la densidad ρ = m/V: v 12 P v2 P + 1 + h1 = 2 + 2 + h2 = H (cte.); (g = 9,81 m/s2) 2g ρg 2g ρg El teorema de Bernouilli también se conoce como teorema de las tres alturas: Altura dinámica + Altura piezométrica + altura geométrica = Altura total de carga En tuberías rectas de sección circular, se ha comprobado experimentalmente que el régimen turbulento aparece cuando: NR =

ρ⋅ v ⋅D 2320 ⋅ μ > 2320 ; v c = μ ρ⋅D

• ρ: densidad del líquido (kg/m3). • <v>: velocidad media de flujo (m/s). • D: diámetro de la conducción (m). • μ: viscosidad dinámica del líquido (Pa ⋅ s). Al término de la izquierda de la desigualdad se le llama número de Reynolds, NR. Es una magnitud adimensional. La velocidad crítica (vc) es aquella por encima de la cual el régimen se hace turbulento.

EFECTO VENTURI El efecto Venturi es una curiosa consecuencia del teorema de Bernouilli que constituye la base científica del «efecto chimenea» y de los pulverizadores caseros. El efecto Venturi consiste en lo siguiente: la presión que ejerce un líquido contra las paredes interiores de una tubería por la que se desplaza en régimen laminar disminuye cuando disminuye la sección de la tubería. La variación de sección de la tubería debe ser suave para que no aparezcan turbulencias.

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FICHA 12

PRINCIPIOS FÍSICOS: ECUACIÓN DE BERNOUILLI Y EFECTO VENTURI (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Aplicando el teorema de Bernouilli y considerando que h1 = h2 = h, tenemos: v 12 P v2 P + 1 + h1 = 2 + 2 + h2 (como v 2 > v 1 → P2 < P1) → v 1 = S2 ⋅ 2g ρg 2g ρg

2 ⋅ (P1 − P2 ) ρ ⋅ (S12 − S22 )

Si S22 << S12 , entonces: v1 =

S2 ⋅ S1

2 ⋅ (P1 − P2 ) ρ

Ecuación de continuidad:

S1 ⴢ v1 ⴝ S2 ⴢ v2 Piensa, por ejemplo, que si una persona tiene la presión sanguínea (tensión arterial) baja, su sangre circulará más rápido por las arterias (tendrá «velocidad en la sangre»). Consideremos ahora un tubo horizontal (1) y otro vertical (2) conectados en «T» llenos de aire a presión atmosférica. Si hacemos que el aire circule más rápido por la tubería 2, la presión en dicha tubería descenderá con respecto a la tubería 1. Ahora, la diferencia de presión entre ambas tuberías creará un flujo de aire de 1 a 2 que tratará de equilibrarlas nuevamente. Dicho flujo crea un efecto de succión en la tubería 1. P2

Se crea un flujo de aire

Aire forzado

P 2'

P 1' = P1 = 1 atm P 2' < P 1'

de la tubería 1 hacia la 2, ⎪⎫ ⎬ → creando un efecto de succión ⎪⎪⎭

P1 = P2 = 1 atm

P 1'

en la tubería 1.

El efecto Venturi se conoce desde hace mucho tiempo. Las chimeneas lo utilizan para crear «tiro», es decir, un efecto de succión que hace que el humo salga por ellas. Viento Palanca

Efecto Venturi en una chimenea.

Partículas del líquido

Humo

Muchos productos de limpieza doméstica incorporan un pulverizador cuyo fundamento es el efecto Venturi. En ellos, el aire forzado se consigue mediante un fuelle con palanca. Se produce entonces un efecto de succión en el tubo que arrastra pequeñas partículas de líquido que hay en el depósito.

Efecto Venturi en un pulverizador.

CUESTIONES 1

Por una arteria de sección 1 mm2 circula sangre con una presión de 1,5 bar a una velocidad de 0,01 m/s. La aparición de un trombo sanguíneo en un tramo de la arteria provoca que la sección efectiva de la misma se vea reducida hasta 0,8 mm2. a) ¿Qué velocidad llevará la sangre en dicho tramo? b) ¿Cuál será su presión en dicho tramo? Necesitarás buscar el valor medio de la densidad sanguínea.

Calcula la velocidad a la que aparecerán turbulencias en una tubería de sección circular 1 cm2, por la que circula aceite industrial de densidad ρ = 820 kg/m3 y viscosidad dinámica μ = 0,15 N ⋅ s/m2. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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FICHA 13

FORMULARIO DE NEUMÁTICA

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CURSO:

FECHA:

LEYES FUNDAMENTALES • Ley combinada:

• Ley de Boyle: Pi

Pi ⋅ Vi P ⋅V = f f = Ti Tf • Ecuación de los gases perfectos: PV = nRT

(T cte.)

Pf Vi • Ley de Charles: Vi

V = f (P cte.) Ti Tf • Ley de Gay-Lussac: Pi Ti

Pf Tf

• Variación del volumen de un gas en función de la temperatura: ΔV = V0 ⋅ α ⋅ Δt – α: coeficiente de dilatación volumétrica del gas. – V0: volumen del gas a T = 273 K = 0 ºC.

(V cte.)

• Fuerzas y presiones. En este caso: P1 = P2. Multiplicación de la fuerza: F1

F1 S = 1 , F2 > F1 F2 S2

Multiplicación del recorrido:

F1 l = 2 , l1 > l 2 (conservación del trabajo) F2 l1

En este caso: F1 = F2 Multiplicación de la presión:

P1 S = 1 , P2 > P1 P2 S2

CÁLCULO EN CILINDROS NEUMÁTICOS Fuerza efectiva de un cilindro • De simple efecto (SE):

FSEavance = η ⋅ (P ⋅ Se − Fm) siendo η el rendimiento del cilindro (0 ≤ η ≤ 1) y Fm la resistencia del muelle.

• De doble efecto (DE): ⎧⎪FDEavance = η ⋅ P ⋅ Se ⎨ ⎩⎪⎪FDEretroceso = η ⋅ P ⋅ Sef = η ⋅ P ⋅ (Se − S v ) • Se: sección del émbolo.

• Sv sección del vástago.

Volumen de aire comprimido consumido en cada ciclo de trabajo • De simple efecto: πDe2 VSEciclo = VSEavance = Se ⋅ L = ⋅ L; L es la carrera del émbolo 4 • De doble efecto: estos cilindros consumen aire en las 2 carreras (avance y retroceso). VDEciclo = VDEavance + VDEretroceso = Se ⋅ L + Sef ⋅ L = Se ⋅ L + (Se − Sv) ⋅ L = (2Se − Sv) ⋅ L Volumen de aire atmosférico consumido por ciclo de trabajo Para su cálculo, utilizaremos la ley de Boyle:

V V Patmosférica = comprimido ; Relación de compresión = comprimido Pcomprimido Vatmosférico Vatmosférico

Consumo de aire atmosférico (m3/s) Consumo = n ⋅ V , siendo n el número de ciclos y V el volumen de aire atmosférico consumido por ciclo. Unidades usuales • 1atm = 1,013 bar = 101 300 Pa = 760 mm Hg = = 1,033 kgf/cm2 = 14,66 psi (libras/pulgada2)

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• 1 kgf = 1 kp = 9,81 N • 1 bar = 105 Pa

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FICHA 14

FORMULARIO DE HIDRODINÁMICA

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

ECUACIÓN DE CONTINUIDAD El caudal de un fluido ideal (incompresible y sin viscosidad), que circula en régimen laminar, se mantiene constante a lo largo de una tubería de sección variable. Es decir, si circulan 2 m3 en un segundo por la sección S2, deberán pasar 2 m3, en el mismo tiempo, por la sección S1 (de lo contrario, o revienta la tubería o se crearán burbujas, lo cual supone que se abandona el régimen estacionario). V1 V S ⋅l S ⋅l = 2 → 1 1 = 2 2 → S1 ⋅ v 1 = S2 ⋅ v 2 t t t t 3 • Q: caudal que circula por la tubería (m /s). • V: volumen de líquido que se considera (m3). • S: sección del conducto considerado (m2). • l: longitud de tubería considerada (m). • v: velocidad del fluido al atravesar la sección considerada (m/s). O sea, que cuanto más fina sea la tubería, más deprisa circula el fluido (como habrás comprobado al utilizar una manguera de riego). Q1 = Q2 →

l2 l1

PÉRDIDAS DE CARGA En la práctica, un líquido pierde energía a medida que fluye por una tubería. Hay dos tipos de pérdidas: primarias (debidas a la viscosidad del líquido) y secundarias (debidas a las características de la tubería). Estas pérdidas se traducen en una disminución de la presión que será necesario compensar con una bomba hidráulica. v 12 P v2 P + 1 + h1 = 2 + 2 + h2 + Hr 2g ρg 2g ρg

Hr: pérdida de carga (m). ¡Ojo!: A veces se expresa en «metros de columna de agua por metro de tubería».

TEOREMA DE TORRICELLI La velocidad de salida de un líquido ideal, únicamente sometido a la acción de la gravedad, por un orificio pequeño practicado en un depósito de grandes dimensiones y paredes delgadas viene dada por: Hipótesis: P1 = P2 = Patmosférica = 1 atm; v1 ≈ 0 (al ser el depósito tan grande, casi no se nota que baja el nivel). Tomamos como nivel cero de referencia de la energía potencial el ondo del depósito. Hemos aplicado el teorema de Bernouilli.

V1 h1 V2 h2

v 12 P v2 P + 1 + h1 = 2 + 2 + h2 → v 2 = 2g ⋅ (h1 − h2 ) Ecuación ideal 2g ρg 2g ρg En la realidad, las líneas de corriente no son perpendiculares al orificio de salida y la sección del chorro es menor que la del orificio (en la práctica, se considera que las 2/3 partes) A este fenómeno se le llama contracción de la vena líquida y provoca que la velocidad de salida del líquido por el orificio sea menor: v2 =

2 ⋅ 3

2g ⋅ (h1 − h2 ) ¡Ecuación real!

EFECTO MAGNUS Imaginemos un sólido inmerso en un fluido. Si, por alguna razón, en su parte superior el fluido se mueve a una velocidad (v1) mayor de lo que lo hace por debajo (v2) (según el teorema de Bernouilli, esto implica: P1 < P2), el sólido será empujado hacia arriba por una fuerza. Este efecto se produce en las alas de los aviones. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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Notas

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Pรกgina 234

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Instalaciones

MAPA DE CONTENIDOS LAS INSTALACIONES

suministran a las viviendas

cables

electricidad

gas

calefacción

comunicaciones

utilizando

cuadro de protección

tuberías

caldera

radiadores

cables

módem

decodificador

que pueden funcionar con

agua y saneamientos agua caliente

electricidad

utilizando

tuberías

grifos

cisterna

OBJETIVOS • Mostrar los elementos básicos que, dentro del hogar, forman las instalaciones eléctricas de agua, gas, calefacción y comunicaciones. • Describir los mecanismos limitadores y de control en la electricidad del hogar. • Describir las principales normas de seguridad para el uso del gas y la electricidad. • Presentar los principales componentes de las redes de distribución de agua, gas y electricidad. • Mostrar las características básicas del proceso de combustión de gas.

• Transmitir las principales normas de ahorro energético en la calefacción y examinar los principales elementos de pérdida de calor en una casa. • Conocer los distintos tipos de señales que permiten la comunicación del hogar hacia y desde el exterior. • Familiarizar a los alumnos con procedimientos sencillos de detección de averías y de pequeñas reparaciones que no necesitan, por lo común, de un profesional.

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PROGRAMACIÓN DE AULA

CONTENIDOS CONCEPTOS

• Electricidad en casa. • Fase, neutro y tierra. Cuadro de protección. – Interruptor de control de potencia (ICP). – Interruptor general automático (IGA). – Diferencial e interruptor automático (IA). • Red de distribución del agua: potabilizadoras y depuradoras. • Elementos propios de las diferentes redes: electricidad, agua y gas. • Gasoducto, bombona y GLP. • Confort térmico, pérdidas de calor y conservación energética. • Las comunicaciones. Módem y decodificador. • Arquitectura bioclimática.

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

• Saber actuar en caso de una emergencia eléctrica. • Seguir unas pautas mínimas de seguridad en el manejo de aparatos eléctricos y de instalaciones de gas. • Diferenciar los elementos básicos de las instalaciones de un hogar. • Realizar diagnósticos sencillos de la calidad de las instalaciones de un hogar.

ACTITUDES

• Presentar una actitud de respeto ante la complejidad de las redes de distribución y el enorme esfuerzo en infraestructuras que requiere la acometida de los distintos servicios de cada uno de nuestros hogares. • Mostrar una actitud crítica ante las posibles fuentes de derroche energético existentes en un hogar, y concienciar de la importancia de recortar el consumo mediante la eliminación de esas pérdidas. • Mostrar interés por el análisis y reparación de pequeñas averías en el hogar. • Interés por conocer las ventajas de la arquitectura bioclimática y su importancia de cara a afrontar los problemas ambientales que amenazan a nuestro planeta en la actualidad.

EDUCACIÓN EN VALORES 1. Educación para el consumo Comentar los distintos precios de los mismos servicios según compañías distribuidoras diferentes. Criticar y analizar en detalle los servicios ofrecidos y los pagos requeridos. Insistir en la necesidad de ahorro energético y de agua. 2. Educación ambiental Alertar a los alumnos y alumnas del peligro que representa el consumo de electricidad y gas en el hogar, ya que, aunque son relativamente limpios para su uso doméstico, exigen centrales contaminantes en el primer caso y el uso de recursos no renovables, parcialmente en el caso de la electricidad y totalmente en el caso del gas natural. 3. Educación para la paz Concienciar de la enorme diferencia de consumo energético entre un país desarrollado y un país en vías de desarrollo.

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7 COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN En un recibo de agua, luz, gas, teléfono… vienen tantos apartados que muchas veces nos resulta imposible interpretar correctamente la factura. En esta unidad se muestran diferentes ejemplos de facturas sobre instalaciones.

este ahorro no supone la eliminación de ninguna de las comodidades de las que disfrutamos en nuestros hogares; simplemente se trata de aprovechar al máximo los recursos naturales (la luz natural) y reducir gastos innecesarios (aparatos en modo de espera, por ejemplo).

Competencia social y ciudadana

Tratamiento de la información y competencia digital

A la hora de referirnos a las instalaciones de agua, gas, electricidad…, debemos mencionar el consumo y el ahorro. Realmente podemos ahorrar mucha energía mediante una buena elección de electrodomésticos y las instalaciones en una vivienda. En muchos casos, tal y como se menciona en las últimas páginas de la unidad,

Las nuevas tecnologías han entrado también en el hogar. Un ejemplo, que se menciona en la sección Rincón de la lectura, es la televisión digital terrestre (TDT). El año 2010 es la fecha correspondiente al fin de las emisiones analógicas. Es hora, pues, de conocer las características de la transmisión digital de televisión.

Competencia en comunicación lingüística

CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Enumerar los principales elementos de las instalaciones de agua, gas, electricidad, calefacción y comunicaciones. 2. Describir las funciones de los principales elementos de las instalaciones de agua, gas, electricidad, calefacción y comunicaciones. 3. Describir la estructura y principales elementos de las redes de distribución de agua y electricidad.

4. Conocer las principales normas de seguridad en el uso de aparatos eléctricos y de gas. 5. Conocer las reglas de conservación energética calorífica en un hogar. 6. Enumerar las ventajas de la arquitectura bioclimática.

ÍNDICE DE FICHAS 1. Las instalaciones en tu hogar

Refuerzo

11. Soluciones

Evaluación

2. Las instalaciones en tu ciudad

Refuerzo

3. Gastos en instalaciones

Refuerzo

12. ¿Cómo funcionan las instalaciones de una casa?

Contenidos para saber más…

4. Actividades sobre instalaciones

Refuerzo

13. Nuevas tecnologías, nuevas instalaciones

Contenidos para saber más…

5. Instalación de televisión en una vivienda

Ampliación

14. La factura eléctrica

Contenidos para saber más…

6. Conexión de un cable a una clavija con toma de tierra

Ampliación

15. La instalación del agua

Contenidos para saber más…

7. Más actividades sobre instalaciones

Ampliación

16. Instalaciones eléctricas

Contenidos para saber más…

8. En la Red

Ampliación

9. Evaluación

Evaluación

17. Grados de electrificación de una vivienda. Calefacción

Contenidos para saber más…

10. Autoevaluación

Evaluación

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SOLUCIONARIO

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Ventajas: no utilizan ninguna limitación de caudal ni temperatura, es muy cómodo para la vivienda, ya que no se usan las antiguas bombonas. El suministro es las 24 horas, no se tiene que depender del suministro por parte de las compañías en forma de bombona como se hace todavía en muchísimas viviendas.

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Inconvenientes: es cara la instalación, puesto que se tiene que instalar tuberías hasta todas las viviendas. Además hay que traerlo a las ciudades a través de gasoductos. Esto conlleva que su utilización solo se realice en ciudades y zonas rurales con alta densidad de habitantes. 2

Viviendas en el sur de Europa: las viviendas suelen tener una última planta, que aunque sea de baja altura, se utiliza para aislar el resto de la vivienda del calor. Suelen estar pintadas de color blanco para absorber menos calor.

Las calderas tradicionales tenían el problema de que el aire necesario para la combustión se tomaba del recinto donde se encuentran instaladas. La cámara de combustión suele estar comunicada con el exterior, generalmente con la cocina, por lo que existe una muy pequeña posibilidad de que en algunas condiciones los productos de combustión retornen a la estancia con un riesgo de intoxicación. Para evitar lo anterior se desarrollaron las calderas estancas. Estas tienen la ventaja de tomar el aire del exterior de la estancia y los gases producidos son expulsados también al anterior. Por tanto, todo el circuito es estanco, sin posibilidad que los gases puedan entrar en contacto con el recinto donde está ubicada la caldera.

Viviendas en región desértica: son construcciones de muy baja altura, incluso construidas algunos centímetros por debajo del suelo. Este tipo de construcciones se realizan para aprovechar el viento que sopla; este viento ingresa en las viviendas por una especie de sistema de ventilación y tiene ventilado toda la vivienda. Las viviendas están construidas de materiales que conserven en el interior el mínimo frescor que haya. 8

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Actividad práctica. Detectar las diferencias entre los recibos emitidos por diferentes compañías.

Se suele consumir más agua en los meses de verano: se bebe más, se suda más y la ropa se lava más, por ejemplo. También se riega más.

Actividad práctica. Detectar las diferencias entre los recibos emitidos por diferentes compañías.

La tarifa nocturna consiste en una doble tarificación. • Por el día la compañía suministradora incremente ligeramente el precio de la energía consumida. • Por la noche el precio cobrado es mucho menor, para incentivar el consumo nocturno.

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En cuanto a los rayos solares, en invierno que llegan con menor intensidad, inciden con un mayor ángulo para aprovecharlos al máximo. Sin embargo, en verano, cuando los rayos llegan con mucha intensidad, inciden con menor ángulo para que el calentamiento de la vivienda sea menor. Hay grandes ventanales en la fachada sur y ninguno o muy poco en la zona norte, de este modo acaparemos el sol pasivamente. En invierno se acapara más para calentar, y en verano, menos para que el calor no sea tan agobiante. PÁG. 188

9 PÁG. 183

Viviendas en el norte de Europa: los techos son en forma de triángulo con una fuerte pendiente. Esta pendiente se utiliza para que en los meses de invierno la lluvia y la nieva caigan rápidamente al suelo y que no se produzca una acumulación de nieve en el tejado. Además, los techos y las paredes están fabricados con materiales que produzcan mayor aislamiento del frío. Los techos son de color oscuro para absorber mayor calor.

Vamos a tomar como referencia una vivienda que no tenga mucha antigüedad, aproximadamente no más de 20 años. El cuadro general debe tener: un interruptor general, un diferencial y varios interruptores para cada uno de los circuitos, son los llamados pequeños interruptores automáticos (PIA). Suele haber un circuito independiente para los enchufes, iluminación, la nevera, el horno o el aire acondicionado. Si la vivienda es más antigua, seguramente disponga de un limitador de potencia en el interior. Este limitador en las viviendas más modernas está fuera de la vivienda.

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Se activa cuando el consumo de todos los aparatos eléctricos y la iluminación superan la potencia que se tiene contratada con la compañía correspondiente.

Al haber tanta distancia entre las centrales eléctricas y las viviendas, la teoría nos dice que se perdería mucha energía en forma de calor. Para que esto no suceda se elevan las tensiones a unos 400 000 V aproximadamente y las pérdidas son muy pequeñas.

La tensión o voltaje se disminuye a la baja utilizando un aparato llamado transformador.

El interruptor diferencial actúa si hay una pérdida de corriente a tierra a través de una persona o un electrodoméstico. En realidad, el diferencial establece un balance entre la corriente de entrada y de la salida, que deben ser iguales para un buen funcionamiento. El interruptor diferencial actúa abriendo un circuito aproximadamente en 50 ms.

b) El interruptor diferencial abre un circuito en aproximadamente 50 ms. 21

b) Fase: color marrón, gris o negro. Neutro: azul. Toma de tierra: bandas verdes y amarillas. En Europa, incluida España, la corriente alterna funciona a unos 230 V y 50 Hz.

Sirve para que se corte la corriente de un circuito por alguna razón. Las razones suelen ser un cortocircuito o que exista un consumo excesivo.

La respuesta es libre, pero algunos ejemplos podrían ser: Instalación

El interruptor diferencial tiene un botón para comprobar su funcionamiento (se puede ver en el esquema que aparece en la página 171 del libro del alumno). Este botón provoca una derivación a tierra. Si la instalación está bien hecha y el interruptor no está estropeado, la corriente debe cortarse.

Normalmente, los radiadores se colocan debajo de las ventanas porque conseguimos que las pérdidas de calor en las juntas de las ventanas y en los cristales sea lo más pequeña posible.

a) Porque así todos los electrodomésticos u otras bombillas son independientes. Si estuvieran conectados en serie, al fundirse una bombilla, se interrumpiría toda la instalación en la vivienda. b) Al fundirse una bombilla no funcionaria nada del resto de la instalación.

Con esto evitamos que las averías en la instalación de una vivienda no sean en toda la vivienda, sino solo en un circuito. Por ejemplo, que los enchufes no funcionen.

El esquema es una respuesta libre para los alumnos.

a) No tocarla. Desconectar el interruptor general. b) Mantener en buen estado los enchufes y las clavijas de conexión a la red de los aparatos eléctricos. No es recomendable abusar del uso de ladrones o bases para enchufe, porque producimos un sobrecalentamiento en ese enchufe. No conectar a la red aparatos que estén mojados. No manejar aparatos eléctricos con manos mojadas o estando descalzo.

a) Fase, neutro y toma de tierra.

a) El interruptor diferencial crea un balance entre la corriente de entrada y de salida, que en teoría deben ser iguales. Si hay un problema en la instalación, se produce una diferencia entre los dos.

Elementos

Electricidad

Interruptor diferencial, enchufes, interruptores.

Agua

Llave de paso, sifón, grifo.

Gas

Rejillas, caldera, llave de paso.

Calefacción

Radiadores, tubos de agua, válvulas de purgado.

Comunicaciones

Módem, teléfono, línea telefónica.

Aceites, productos sólidos, pinturas o cualquier objeto que pueda producir un atasco.

Porque si se produce una avería aislamos el problema y el resto de la instalación sigue funcionando.

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SOLUCIONARIO

Habrá que comparar precios, ancho de banda y otros paquetes promocionales como ofertas de canales de televisión, llamadas, Internet, etc.

Respuesta libre. PÁG. 189

La arquitectura bioclimática es aquella que trata de conseguir el confort térmico en el interior de una vivienda de manera natural, teniendo en cuenta las condiciones del entorno de la vivienda y el clima que soporta.

Las instalaciones de gas o calefacción tienen que ser revisadas por un instalador autorizado un mínimo de una vez cada cinco años.

La red de televisión por cable permite una calidad de imagen mucho mayor, así como de sonido. Y, este tipo de cableado permite, además de la televisión, incluir teléfono o Internet.

Respuesta libre.

a) Reducir el impacto ambiental. Utilizar energías renovables. b) Subvenciones por parte de los gobiernos. Obligar a las grandes constructoras a introducir elementos arquitectónicos que acerquen las nuevas viviendas a las viviendas bioclimáticas. Dar una mayor información al público en general de las ventajas que supone este tipo de viviendas. 28

a) Respuesta libre. La potencia debe indicarse en vatios. b) Respuesta libre. Los alumnos deberán informarse de la potencia contratada en el recibo de la luz de su casa y hacer un cálculo con los datos obtenidos en el apartado a.

Se pueden ver rejillas de ventilación y llaves de paso. Interesa que la caldera está en la terraza, lo que supone otro elemento de seguridad.

a) En primer lugar, el alumno tiene que calcular el gas consumido en metros cúbicos simplemente mirando el contador del gas antes y después de la ducha y anotar las medidas. Estas medidas, tomadas en metros cúbicos, habrá que pasarlos a kilovatios hora, tomando como referencia el recibo del gas. Una vez hallado el consumo en kilovatios hora, se calcula el gasto económico. b) Sabiendo los kilovatios hora simplemente se calcula el precio.

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La respuesta es libre, dependiendo de la localidad. El recorrido aproximado será: las aguas residuales de las viviendas irán a los colectores que hay debajo de las calles, estos colectores llevan el agua a plantas depuradoras.

Respuesta libre. Los alumnos deberán investigar sobre las características de una línea ADSL y que se haga una comparación entre las distintas compañías que ofrecen líneas de este tipo. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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REFUERZO

FICHA 1

LAS INSTALACIONES EN TU HOGAR

Ya hemos visto las funcionalidades de las instalaciones. Para conseguirlas, se necesitan una serie de elementos que son los que constituyen las instalaciones en sí. ¿Te has parado a pensar en cuántos componentes de las instalaciones de electricidad, agua, gas, etc., hay en tu casa? En la siguiente actividad te ofrecemos una guía para no olvidarte de casi ninguno.

PRACTICA 1

Completa las tablas siguientes contando cuántos de estos elementos hay en tu casa. AGUA

ELECTRICIDAD

Grifos

Enchufes

Registros

Clavijas

Desagües

Interruptores

Inodoros

Interruptores de control de potencia

Sifones (siempre en forma de «U»)

Diferencial

Llaves de paso

Cajas de registro

NOTA: No te olvides de revisar las salidas (cuéntalas como desagües) y entradas (cuéntalas como grifos) de los lavavajillas, las lavadoras y las calderas, así como de las llaves de paso de cada cuarto con agua. En una casa moderna habrá dos llaves de paso por elemento sanitario, una para el agua fría y otra para el agua caliente.

GAS

Bombillas Puntos de luz NOTA: Calcula la cantidad de cable que hay en tu casa. Puedes hacer una estimación midiendo desde el registro de cada habitación (es una tapa atornillada cerca del techo) hasta cada uno de los enchufes y puntos de luz de la misma. Suma luego las distancias desde cada registro hasta el interruptor general de la casa. Recuerda que debes multiplicar el resultado final por dos, ya que hay dos cables, al menos, por cada punto de luz.

Quemadores de cocina Caldera de agua caliente COMUNICACIONES

Llaves de paso

Tomas de teléfono Contadores Tomas de televisión Salidas de humos Antenas parabólicas Caldera Decodificadores Receptores de televisión CALEFACCIÓN

Receptores de radio

Radiadores

Alarmas de seguridad

Llaves de cierre

Módems

Calderas de calefacción

Portero automático

Termostatos

Router/tarjetas wifi

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REFUERZO

FICHA 2

LAS INSTALACIONES EN TU CIUDAD

En la ficha anterior has analizado y revisado los elementos que forman parte de las instalaciones en tu hogar. Para que todos estos servicios lleguen a tu casa, deben existir unos proveedores que los transporten. ¿Te has parado a pensar cuántos de ellos atraviesan el subsuelo de tu ciudad? Vamos a verlo.

PRACTICA 1

Debes escoger una calle de tu pueblo o ciudad muy concurrida y céntrica. También servirá una gran plaza. El profesor te indicará una zona adecuada en tu ciudad o en tu barrio.

Debes observar todo el suelo y apuntar cuántas tapas metálicas o registros encuentras de los siguientes distribuidores de servicios. Revisa con detalle la zona que te asigne el profesor. Tapas de alcantarillado Alcantarillas (rejillas) Entradas de carbón o fuel a las casas Registros de compañías eléctricas Registros de compañías de gas Tapa de alcantarillado.

Registros de compañías de agua Registros de empresas de comunicaciones: – Nombre de la empresa 1 – Nombre de la empresa 2 – Nombre de la empresa 3 – Nombre de la empresa 4 – Nombre de la empresa 5 – Nombre de la empresa 6

Alcantarilla.

– Nombre de la empresa 7 – Empresas de cable (casi siempre, acabadas en ...TEL)

Ahora levanta la mirada y mira los tejados de las casas. Antenas de televisión aérea Antenas parabólicas Antenas de telefonía móvil

Antenas parabólicas.

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REFUERZO

FICHA 3

GASTOS EN INSTALACIONES

En esta práctica vamos a realizar el cálculo del gasto que puede tener una familia en las instalaciones básicas de la vivienda. Para ello vamos a analizar directamente los contadores a los que tenemos acceso.

CUESTIONES 1

Tomaremos nota diariamente de las lecturas de los contadores para poder realizar un cálculo del día de la semana en el cual realizamos un gasto mayor o menor. Se tomaran las medidas durante una semana a la misma hora, por ejemplo a las 22:00 horas. Para calcular el gasto de cada día simplemente habrá que realizar la diferencia entre las dos lecturas. Ejemplo: Lectura del martes a las 22:00 − lectura del lunes a las 22:00 = consumo del martes Lecturas de cada día de la semana

Agua (m3)

Gas (m3)

Electricidad (kWh)

Domingo 22:00 Lunes 22:00 Gasto lunes Martes 22:00 Gasto martes Miércoles 22:00 Gasto miércoles Jueves 22:00 Gasto jueves Viernes 22:00 Gasto viernes Sábado 22:00 Gasto sábado Domingo 22:00 Gasto domingo

Rellena las siguientes frases: El día con un gasto mayor de agua ha sido el ................................................................................................. El día con un gasto menor de agua ha sido el ................................................................................................. El día con un gasto mayor de gas ha sido el ................................................................................................... El día con un gasto menor de gas ha sido el ................................................................................................... El día con un gasto mayor de electricidad ha sido el ....................................................................................... El día con un gasto menor de electricidad ha sido el .......................................................................................

Analiza los resultados y explica brevemente las conclusiones sacadas de esta práctica. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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REFUERZO

FICHA 4

ACTIVIDADES SOBRE INSTALACIONES

CUESTIONES 1

Haz una lista de todas las instalaciones que tienes en tu casa.

Haz una nueva lista de todo lo que puedas encontrar en tu casa que necesite más de una instalación para funcionar. Cita también las instalaciones que necesita.

Relaciona mediante flechas los siguientes elementos con el tipo de instalación que precisa. Puede que alguna necesite más de una instalación. Elemento • • • • • • • • • • •

Nevera DVD Lámpara Caldera Ordenador Caldera Calentador Internet Válvula de cisterna Conmutador Contador

Instalación

Telefonía Electricidad Gas Agua

Diseña un circuito eléctrico para tu habitación en el cual puedas encender y apagar independientemente la luz de tu habitación desde el cabecero de tu cama y desde la puerta de la habitación.

La seguridad en todas las instalaciones de una vivienda es algo básico. Razona si las siguientes afirmaciones son correctas o no. En ambos casos tienes que explicar el porqué. a) Todos los electrodomésticos necesitan una toma de tierra; por tanto, todos los enchufes de una vivienda deben ser con toma de tierra. b) Para desconectar los aparatos no es recomendable tirar del cable. c) No se recomienda tocar cualquier aparato con los pies descalzos y las manos mojadas. d) No importa tener aparatos eléctricos cerca de la ducha. e) Si cambiamos una lámpara, no hace falta cortar toda la corriente de la casa. f) Es necesario tener rejillas de ventilación en las cocinas en las que haya aparatos que funcionen con gas. g) Si se detecta olor a gas, podemos encender la luz para ver qué sucede. h) En caso de ausencias prolongadas de la vivienda, no hay que cortar la llave del contador del gas.

Analiza los siguientes elementos e indica si son necesarios o no para tener calefacción en nuestra vivienda: a) Agua fría.

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f) Radiadores.

b) Gas.

g) Interruptores.

c) Electricidad.

h) Llaves.

d) Agua caliente.

i) Caldera.

e) Grifos.

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AMPLIACIÓN

FICHA 5

INSTALACIÓN DE TELEVISIÓN EN UNA VIVIENDA

A menudo es necesario modificar la instalación del cable coaxial que llega hasta uno o varios televisores. En esta ficha te enseñamos cómo.

PROCEDIMIENTO CÓMO PROLONGAR UN CABLE DE ANTENA Es bastante común que el cable suministrado por el fabricante del televisor o del reproductor de vídeo no alcance hasta la toma de antena situada en la pared de la vivienda, o bien que la habitación en la que vamos a instalar un televisor no disponga de toma de antena. En este caso es necesario utilizar un cable para conectar la toma de antena de la vivienda con la del televisor.

Materiales • Una clavija de antena de tipo macho. • Una clavija de antena de tipo hembra.

En el mercado existen algunos alargadores de dimensiones fijas (2, 3 o 5 metros), pero muchas veces necesitamos prolongar aún más la toma de antena, de manera que hay que elaborar un alargador «a medida». Los materiales que necesitaremos aparecen en el cuadro de la derecha.

• Cable de antena coaxial de la longitud adecuada. Para conocer la longitud necesaria hay que tener en cuenta las curvas que seguirá el cable.

Conviene no sobreestimar las dimensiones del cable de antena, pues, cuanto más largo sea, más pérdidas de señal existirán y la calidad de la imagen en el televisor será más deficiente.

• Grapas, canaleta, etc., para fijar el cable a la pared o al suelo si es necesario.

Los esquemas muestran cómo se elabora el alargador:

Se quita la tapa a las clavijas y se sitúa el cable bajo el tornillo.

Se conecta el extremo del hilo central y se aprieta el tornillo.

Se sujeta la parte trasera del cable a cada clavija y se coloca la tapa.

CÓMO CONECTAR MÁS DE UN TELEVISOR A UN REPRODUCTOR DE VÍDEO H: Hembra Salida del vídeo

M: Macho

En este caso necesitamos una clavija múltiple de antena, con conexiones en las que acoplaremos los siguientes elementos, tal y como se muestra en el esquema de la izquierda: • La salida de antena del reproductor de vídeo. • La entrada de antena de cada uno de los dos televisores.

A un televisor

Esta clavija también puede conectarse directamente en uno de los televisores. Así evitaremos usar otro cable coaxial para él.

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AMPLIACIÓN

FICHA 6

CONEXIÓN DE UN CABLE A UNA CLAVIJA CON TOMA DE TIERRA

Hoy día, muchos de los aparatos de nuestro hogar disponen ya de toma de tierra, para evitar posibles electrocuciones y pérdidas de electricidad por los chasis de los equipos. Al estar la toma de tierra conectada al chasis, cualquier contacto accidental de uno de los polos con la estructura metálica enviaría la corriente a tierra, sin electrocutar a la persona que lo esté tocando. Vamos a ver cómo se conecta un cable a una clavija con toma de tierra.

PROCEDIMIENTO

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Afloja el tornillo que une las dos partes de la clavija.

Pon el cable sobre la clavija abierta. Calcula que el extremo de los cables ha de doblarse un poco para introducirse en las patillas (o espigas) de la clavija. Por otro lado, la parte posterior del cable debe quedar sin pelar para que la prensa del cable apoye firmemente sobre él y evite que, al tirar del cable, puedan soltarse los contactos interiores.

Una vez cortada la funda que engloba a los tres cables interiores, vuelve a ponerla sobre la clavija, para comprobar de nuevo que la dimensión de los cables es la correcta.

Pela los conductores lo justo para que entre el hilo de cobre dentro de los agujeros de las espigas. No deben estar tan poco pelados como para que entre plástico en estos canales, ni con tan poco aislante como para que el cable de cobre pelado quede al aire dentro de la clavija.

El cable verde y amarillo corresponde a la toma de tierra. Debe conectarse a la guía intermedia, la que no está conectada a ninguna patilla. Fíjate en que su longitud debe ser menor que la de los otros dos cables.

El cable negro y el azul pueden atornillarse a cualquiera de las otras dos espigas.

Aprieta los tornillos de las tres espigas de forma que atrapen el conductor de cobre de cada cable. Tira suavemente de ellos para comprobar que la fijación es sólida.

Aprieta la prensa del cable sobre el forro del cable completo. Comprueba que la presa es firme tirando con suavidad.

Une las dos partes de la clavija y apriétalas con su tornillo. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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AMPLIACIÓN

FICHA 7

MÁS ACTIVIDADES SOBRE INSTALACIONES

CUESTIONES 1

Rellena la siguiente tabla con las instalaciones que tienes en tu casa, las empresas que lo distribuyen y otras empresas que también puedan distribuir el mismo servicio. Instalación

Empresa que lo distribuye

Otras empresas distribuidoras

Agua

Gas

Electricidad

Teléfono

Internet

Televisión por cable

Haz un dibujo en planta de la cocina de tu casa. Señala la instalación de agua que hay. Para representar las tuberías que llegan a cada punto se pueden utilizar rotuladores azules (agua fría) y rojos (agua caliente). Recuerda que en algunos puntos necesitarás únicamente agua fría, pero otros necesitarán caliente y fría.

Realiza un esquema eléctrico del salón de tu casa. En él debes incluir: • Tres enchufes. • Una lámpara que tiene ocho bombillas, pero que si queremos podemos encender cuatro o si queremos las ocho. • Además tendremos dos luces situadas en las paredes, que serán independientes de la lámpara anterior.

Analiza el siguiente circuito eléctrico correspondiente a una habitación y explica el funcionamiento de todos los elementos.

Corriente alterna

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AMPLIACIÓN

FICHA 8

EN LA RED

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN http://www.consumer.es/ economia-domestica/servivios-y-hogar/ 2005/01/10/140179.php

VIVIENDA BIOCLIMÁTICA http://www.consumer.es/ medio-ambiente/urbano/2003/03/ 18/140046.php

CASA DOMÓTICA http://www.consumer.es/ economia-domestica/servivios-y-hogar/ 2005/01/17/140183.php

En esta página aparece una infografía sobre un sistema de calefacción. Se puede observar un sistema de caldera con radiadores de agua.

Página web que muestra una infografía sobre las vivienda bioclimática.

Contiene información sobre la integración de los sistemas en una casa domótica.

PROGRAMAS EDUCATIVOS ELECTRICIDAD http://www.unesa.net/unesa/html/ programaeducativo/ experienciasmilcaras.htm

BANCO DE IMÁGENES INSTALACIONES http://bancoimagenes.cnice.mec.es

INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN VIVIENDAS http://portaleso.homelinux.com

Página web en la cual se pueden encontrar multitud de imágenes sobre todos los tipos de instalaciones en las viviendas.

Desde esta dirección (materia: Tecnología) podemos acceder a unidades didácticas sobre simbología eléctrica, instalaciones eléctricas en viviendas, presentaciones multimedia y diversas prácticas.

En esta página podemos encontrar unidades didácticas de muy distintos tipos sobre la electricidad, transformación, circuitos, etc.

Notas

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EVALUACIÓN

FICHA 9

EVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

Cita los componentes más importantes que existen en el cuadro eléctrico de una vivienda, explicando brevemente para qué se utilizan cada uno de ellos.

Explica qué es la siguiente fotografía e indica sus componentes más importantes.

Elemento

Electricidad

Agua

FECHA:

Realiza un análisis indicando el camino que recorre el agua de los pantanos desde que sale de ellos hasta los ríos, pasando por las viviendas.

Realiza un dibujo en planta de un cuarto de baño, en el cual tienes que incluir un lavabo, un bidé, una taza y un plato de ducha. Posteriormente dibuja un esquema del circuito de agua utilizando el color azul para el agua fría y el color rojo para el agua caliente.

Cita tres medidas de precaución que tendrías que respetar en una vivienda que utiliza gas natural en la cocina.

Rellena la siguiente tabla marcando en qué tipo de instalación se utilizan cada uno de los elementos citados:

Gas

Calefacción

Comunicaciones

Cable coaxial Ordenador Serpentín Llave de paso Conector Termostato Interruptor Radiador Antena Caldera Cable ICP Butano

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EVALUACIÓN

FICHA 10

AUTOEVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

¿Qué elementos se utilizan en el circuito de distribución de agua?

a) Grifos, interruptores y sifones.

FECHA:

En los recibos de las distintas instalaciones que tenemos en nuestra vivienda, ¿cuáles tienen, en general, una cuota fija?

b) Grifos, cisternas y sifones.

a) Teléfono y gas.

c) Grifos, interruptores y cisternas.

b) Ninguno.

d) Calderas y grifos.

c) Gas y luz. d) Todos.

¿Qué gases se utilizan habitualmente en España como combustible?

a) Butano, propano y gas natural.

a) Es arquitectura moderna.

b) Butano, metano y gas natural.

b) Es arquitectura climatizada.

c) Propano, metano y gas natural.

c) Es arquitectura que trata de conseguir el confort interior de una vivienda de manera natural.

d) Gasolina y propano. 3

¿Qué es la arquitectura bioclimática?

d) Aquella que se emplea en los países fríos con el objetivo de aprovechar todo el calor disponible en el ambiente.

La caldera de la calefacción puede ser: a) Individual, colectiva o centralizada. b) Individual, colectiva o comunitaria. c) Individual, centralizada o comunitaria.

¿Qué ventajas tiene una vivienda bioclimática? a) Gasta más energía.

d) Solo individual.

b) Contamina más. 4

Algunos aislantes que se utilizan térmicamente son:

c) Es menos cara. d) Los edificios resultan más atractivos.

a) Lana de vidrio, poliestireno y tela asfáltica. b) Lana de vidrio, poliestireno y ladrillo. c) Poliestireno, tela asfáltica y ladrillo.

a) Es una aplicación doméstica del control por ordenador.

d) Papel de aluminio y poliestireno. 5

¿Qué es la domótica?

b) Es una forma de programar.

Para regular la temperatura de una vivienda se utiliza:

c) Es una forma de construir. d) Es el control automático mediante robots.

a) Una caldera. b) Un calentador. c) Un termostato.

En una red inalámbrica utilizada en una vivienda:

d) Un sensor térmico unido a un sensor de luz.

a) Todos los dispositivos que se conectan a la red lo hacen mediante un cable.

¿Qué tipo de comunicaciones tienen más futuro a tu juicio?

b) No se pueden conectar a la red dispositivos que tengan un cable.

a) Comunicación por satélite. b) Comunicación por antena convencional. c) Comunicación por radio.

c) En general, se pueden conectar dos tipos de dispositivos: inalámbricos y cableados. d) No se puede conectar a la red ningún aparato que no tenga cables de fibra óptica.

d) Comunicaciones mediante videollamada.

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EVALUACIÓN

FICHA 11

SOLUCIONES

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EVALUACIÓN 1

• Interruptor de control de potencia (ICP): limita el consumo total máximo de la vivienda. • Interruptor diferencial (ID): se encarga de la protección de las personas ante posibles descargas. • Interruptor general automático (IGA): vigila que la intensidad que pasa por los circuitos de la vivienda no sobrepase un cierto límite. • Pequeños interruptores automáticos (PIA) o dispositivos de corte (C): son dispositivos que cortan solo un circuito de la vivienda. Al cuarto de contadores o al armario comunitario de control eléctrico

Pantanos, tuberías de gran caudal, potabilizadoras, circuito de agua potable, contador, tuberías interiores de la vivienda, desagües, bajante de aguas sucias, red de alcantarillado, depuradoras y ríos.

Respuesta libre. Aproximadamente tiene que aparecer una imagen como la de la página 172 del libro del alumno, pero el dibujo tiene que ser solo del cuarto de baño. Para el esquema del circuito de agua: será una línea azul (agua fría) que llegará a todos los saneamientos y una línea de color rojo (agua caliente) que llegará a todos los elementos excepto a la taza que no llega agua caliente.

• Es necesario tener rejillas de ventilación en cualquier lugar en el que haya algún aparato que funcione con gas natural o que haya tubos.

Al cuarto de contadores

C Interruptores rciales automáticos pa

• Se deben realizar revisiones periódicas, que normalmente se harán por personal autorizado de la compañía que distribuye el gas. • En caso de cualquier duda de pérdida por su olor, cerrar inmediatamente la llave de paso de entrada a la vivienda y llamar a un especialista.

A los circuitos de la vivienda

Elemento

Electricidad

Agua

Respuesta:

Gas

Calefacción

Comunicaciones ✓

Cable coaxial ✓

Ordenador

✓ ✓

Serpentín ✓

Llave de paso

✓

Conector

✓ ✓

Termostato ✓

Interruptor

✓

Radiador

✓

Antena ✓

Caldera Cable

✓

ICP

✓

✓ ✓

Butano

AUTOEVALUACIÓN 1

c; 10 a; 11 b.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 12

¿CÓMO FUNCIONAN LAS INSTALACIONES DE UNA CASA? (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Interpretar esquemas. • Observa el esquema y rotula los distintos elementos que conforman la instalación de agua de una vivienda a partir de la lista. Entrada de agua. Llave de paso. Desagüe. Desagüe general. Alcantarilla. Calentador de agua. Contador de agua. • ¿Por qué los electrodomésticos que utilizan agua (lavadoras, lavavajillas) disponen de dos tuberías diferentes para el agua? • Rotula ahora los elementos presentes en la instalación de gas. Tubería general de gas. Llave general. Contador de gas. Llave parcial. Rejillas de ventilación. Caldera mixta (calefacción y agua caliente). Cocina de gas. • ¿Qué importancia tienen las rejillas de ventilación en una instalación de gas? • Explica ahora el funcionamiento de un sistema de calefacción eléctrico con acumuladores de tarifa nocturna. Rotula el esquema. Acumuladores cerámicos de energía. Entrada de aire frío. Salida de aire caliente. Resistencias que se calientan al paso de la corriente eléctrica. Botones para controlar la cantidad de energía acumulada y el ritmo de descarga de calor durante el día. • ¿Cuál es la principal ventaja de este sistema de calefacción?

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 12

¿CÓMO FUNCIONAN LAS INSTALACIONES DE UNA CASA? (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

• Completa ahora el esquema correspondiente a la instalación de calefacción por agua caliente. En este caso, el combustible puede variar: gas, carbón… Entrada de agua fría a la caldera. Salida de agua caliente sanitaria. Salida de agua caliente para el sistema de calefacción. Llave de paso del gas. (En instalaciones que utilizan el gas como combustible.) Bomba de agua. Distribución de agua caliente por toda la vivienda. Salida de humos al exterior. Botones de control de la caldera (presión del agua, encendido y apagado, regulación de la temperatura del agua caliente sanitaria, etc.). • ¿Por qué es importante realizar revisiones periódicas de la caldera en un sistema de calefacción? • Completa ahora el esquema correspondiente a la instalación eléctrica de una vivienda. Observa la gran cantidad de cables que recorren todas las estancias. Acometida (viene desde el exterior de la vivienda). Cuadro de mando y protección. Derivaciones. Circuitos independientes de abastecimiento para las distintas estancias de la vivienda. Caja de distribución. Electrodoméstico. Interruptor. Toma de corriente para electrodomésticos. • ¿Qué utilidad tiene emplear circuitos independientes para las diferentes zonas de la vivienda? ¿Qué ocurriría en caso de avería si solo disponemos de un circuito para toda la vivienda? • ¿Dónde se encuentra el interruptor general automático? • ¿Dónde se encuentra el diferencial? ¿Cuál es la utilidad de este en una instalación eléctrica? • ¿Qué elemento mide el consumo eléctrico de una vivienda? Indica dónde se encuentra este elemento: En una vivienda unifamiliar (tipo chalet, por ejemplo). En un bloque de viviendas. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 13

NUEVAS TECNOLOGÍAS, NUEVAS INSTALACIONES (I)

NOMBRE:

CURSO:

La llegada del teléfono, la televisión e Internet a los hogares ha creado una nueva demanda en lo que respecta a las instalaciones técnicas de las viviendas. En el caso de la televisión, la señal viaja desde el emisor hasta la antena receptora (comunitaria en el caso de bloques de viviendas). Luego hay que distribuir la señal hasta cada vivienda. Si disponemos de varios televisores que funcionen simultáneamente, es interesante acoplar algún amplificador de la señal justo en la toma de antena de televisión de la vivienda. Por otra parte, si hemos de prolongar el cable de antena, no conviene excedernos en la longitud, puesto que por cada metro de antena se pierde algo de señal. En el caso de las antenas parabólicas, nuevamente hay que llevar la señal desde la antena hasta el interior de la vivienda. En el caso de las antenas parabólicas «comunitarias», la señal se distribuye luego por la instalación de antena del edificio. En el caso de las individuales, la señal debe dirigirse directamente desde el exterior hasta el aparato de vídeo, el televisor, un decodificador de señal (en el caso de televisión digital terrestre, por ejemplo). En el caso del teléfono, el problema de una sola toma se puede solucionar, por ejemplo, utilizando aparatos que, a partir de una sola toma, ofrecen varios terminales inalámbricos que pueden distribuirse por la vivienda. Si hemos de emplear el ordenador y no contratamos ninguna línea especial, no podremos hablar por teléfono y estar conectados a Internet simultáneamente. En este caso, sin embargo, resulta útil conectar un duplicador para

FECHA:

poder tener enchufados (aunque no funcionando simultáneamente) el teléfono y el módem a la línea telefónica. La mejor solución es contratar una línea especial para Internet, utilizando fibra óptica en lugar de cobre para los cables que transmiten los datos, con lo cual mejorará notablemente la velocidad a la que recibimos y enviamos datos y, además, podremos emplear el teléfono al mismo tiempo que navegamos por Internet. Desafortunadamente, muchos constructores parecen no percatarse de esta nueva necesidad. Resulta habitual observar viviendas nuevas que solo disponen de toma de televisión o de teléfono en una o dos estancias de la vivienda. En este caso, para utilizar un ordenador conectado a Internet existen varias opciones: – Trasladar el ordenador hasta el salón. – Prolongar la instalación telefónica hasta la oficina doméstica. En este caso, sin embargo, surgen dificultades (no es grato tener cable telefónico sobre el rodapié). – Usar una red inalámbrica. La mejor solución, sin duda alguna, sería realizar este tipo de instalaciones antes de habitar la vivienda. Y más teniendo en cuenta que el coste añadido es mínimo. Y finalmente, también podemos hablar del cableado necesario para disponer de un sistema de sonido para los sistemas de cine en casa con seis canales de audio independientes. En este caso hay que llevar cable desde el receptor de sonido o el equipo de música hasta los altavoces, algunos de los cuales se sitúan a espaldas del espectador.

Interpretar un texto. Lee el texto y contesta. • ¿Cuál es el tema principal tratado en el texto? • ¿Cuáles son los principales apartados en los que podrías dividir el texto? ¿De qué tipo de instalaciones habla? • A partir del texto, elabora un cuadro con las indicaciones más relevantes para cada tipo de instalación (anota tres o cuatro comentarios para cada una). Instalación telefónica. Instalación para un sistema de sonido de «cine en casa». Instalación de televisión vía satélite. Instalación necesaria para conectar un ordenador a Internet. • Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Sin una instalación especial, cuando usamos Internet no podemos utilizar el teléfono. La señal de una antena parabólica puede distribuirse por un cable coaxial a todos los vecinos. Al usar un cable «alargador» para la antena de televisión, cuanto más largo sea el cable, mejor. Para ver una película desde un reproductor de vídeo en un televisor no es necesario disponer de conexión de antena de televisión.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 13

NUEVAS TECNOLOGÍAS, NUEVAS INSTALACIONES (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Interpretar esquemas sobre la conexión existente entre diferentes aparatos de audio y vídeo. • Observa el esquema sobre las conexiones entre un televisor, un reproductor de vídeo estéreo y un equipo de música.

Equipo de música

Altavoz

Audio estéreo

¿Cuál es la conexión existente entre el reproductor de vídeo y el televisor? ¿Y entre el reproductor de vídeo y el equipo de música?

Audio estéreo

Televisor con TDT

Red eléctrica

HDMI o Euroconector

Coaxial

¿Cuántas entradas de audio debe tener el equipo de música para realizar el montaje indicado en la figura?

Coaxial

Vídeo, grabador de DVD

Antena

• Observa ahora las conexiones existentes al utilizar un sistema de televisión con antena parabólica. A partir del esquema, ¿podrías decir si el reproductor de vídeo recibe señal procedente del terminal conectado a la antena parabólica?

Televisor con TDT

Euroconector o HDMI

Coaxial

Red eléctrica

Grabador de DVD

Euroconector

¿Podrá grabar la señal recibida por la antena parabólica del satélite?

Coaxial

Antena

¿Por qué es interesante conectar directamente el terminal con el televisor, si ya están conectados a través del vídeo?

Euroconector

Terminal

Coaxial

Parabólica

• Observa el esquema de un equipo de cine en casa. ¿Cuántos altavoces se conectan al receptor de sonido? ¿Podría verse la señal del DVD en el televisor sin conectar este a la toma de antena del edificio? Justifica tu respuesta. ¿Puede escucharse el sonido «panorámico» de una película en formato DVD sin tener encendido el receptor de audio? Justifica tu respuesta.

Televisor con TDT

S-VHS

Red eléctrica

HDMI o Euroconector

Coaxial

Antena

Audio estéreo

DVD Audio digital

Audio estéreo

Receptor de sonido

Altavoces: 5 satélites ⴙ

1 subwoofer

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 14

LA FACTURA ELÉCTRICA

NOMBRE:

CURSO:

El consumo eléctrico en una vivienda viene dado por: • 5 lámparas de 60 W cada una (tres horas diarias). • 1 lámpara de 200 W (cuatro horas diarias). • Frigorífico de 200 W (24 horas). • Lavadora de 1200 W (2 horas diarias).

FECHA:

• Microondas de 700 W (1/2 hora diaria). • Televisión de 300 W (2 horas diarias). • Ordenador de 400 W (5 horas diarias).

Para calcular la factura hay que tener en cuenta los siguientes datos: • • • •

Las facturas de electricidad son bimensuales (60 días). Hay dos gastos fijos: la potencia contratada y el alquiler del contador. Hay un impuesto que se calcula sobre el valor de la potencia contratada más la energía consumida. Hay que añadirle el 16 % de IVA.

CUESTIONES 1

Para realizar el cálculo de la potencia consumida en la vivienda se puede rellenar la siguiente tabla: Elemento de consumo

Potencia consumida (Wh)

Potencia consumida diaria (kWh)

Potencia consumida en 60 días (kWh)

5 lámparas de 60 W 1 lámpara de 200 W Frigorífico de 200 W Lavadora de 1200 W Microondas de 700 W Televisor de 300 W Ordenador de 400 W TOTAL: 2

Para realizar el cálculo de la factura se puede rellenar la siguiente tabla: Concepto

Cálculo

Euros

Potencia contratada

3,3 kW × 2 meses × × 1,581 887 €/kW/mes

10,44

Energía consumida

A × 0,089 868 €/kWh

B C = 10,44 + B

Total Impuesto sobre electricidad

C × 4,864 % × 1,05113

Alquiler contador

2 meses × 0,57 €/mes

1,14 E = 10,44 + B + D + 1,14

Total 16 % E

IVA TOTAL FACTURA:

F E+F

NOTA: Valores tomados de una factura de una compañía eléctrica en julio de 2007.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 15

LA INSTALACIÓN DEL AGUA

NOMBRE:

CURSO:

CIRCUITO DE AGUA

FECHA:

Tuberías

Grifo

Agua fría

El sistema de agua en las viviendas es un circuito lineal de tuberías en las que el agua está sometida a presión, de modo que, al abrir cualquier válvula final, el líquido fluye hacia el exterior.

CIRCUITOS INTERIORES

Agua caliente

Los circuitos de agua en las viviendas son abiertos, es decir, tienen una salida al final y una sola vía de llegada del agua. Válvula En una vivienda doméstica tenemos dos tipos de circuitos: de corte circuito de agua fría y circuito de agua caliente. Los circuitos de agua fría se suelen representar con una línea de color azul con flechas que indican el sentido de circulación Desagües del agua; y los de agua caliente, con una línea roja. Componentes básicos: • Contador. Suele estar situado a la entrada de la vivienda o en la cocina, su lectura permite conocer el gasto de agua efectuado por ella, y, por tanto, el pago de la factura. El contador no es propiedad del dueño de la vivienda, suele pertenecer a la compañía suministradora del agua. • Válvulas de corte. Son llaves que permiten interrumpir la corriente del agua y aislar distintas zonas del circuito. • Tuberías. Son de cobre o PVC y tienen distintos diámetros dependiendo del caudal que tengan que llevar. Es el lugar por donde suele circular el agua. • Desagües. Es un sistema de evacuación de aguas que, junto con las recogidas cuando llueve, van a parar al sistema de alcantarillado. Los aparatos deben poseer, además, un sistema que impida el paso de los malos olores desde los desagües; normalmente se utilizan sifones individuales o un bote sinfónico general. Circuito de agua caliente Es igual que el circuito de agua fría, pero con la particularidad que anteriormente pasa por un elemento calefactor, que suele ser un calentador, un termo o una caldera. Cada vez se usa más la energía solar para calentar el agua. • Calderas. Para calentar el agua utilizan combustibles gaseosos como butano, propano o gas natural, o líquidos como el gasóleo. • Calentadores o termos eléctricos. El agua se calienta en un depósito mediante una resistencia eléctrica. La capacidad del depósito determina la cantidad de agua disponible. • Calentamiento por energía solar. El agua circula por unos paneles solares situados en el exterior que absorben la energía calorífica del sol. Normalmente consta también de un calentador eléctrico para los meses de menos insolación. Es un método ecológicamente ideal, dado que no consume combustibles sólidos y no contamina.

CUESTIONES 1

Escribe el recorrido que realiza el agua desde el embalse hasta que llega a nuestra vivienda.

¿Qué es una instalación de fontanería?

Una de las principales características de una instalación de fontanería es la estanqueidad. ¿Qué es la estanqueidad?

La presión de servicio de la red de distribución puede ser de dos tipos. Señálalos y escribe los elementos que hay que instalar en cada una.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 16

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

En los siguientes esquemas podremos ver distintos tipos de instalaciones, desde un punto de luz simple a una luz conmutada. Observa los circuitos. Fase

Neutro

Punto de luz.

Fase

Neutro

Punto de luz conmutado 1.

Punto de luz conmutado 2. Fase

Fase Neutro

Fase

Neutro

C Timbre

Punto de luz con más de un receptor (dos o más lámparas).

Timbre.

Fluorescente. (C: cebador).

Fase

Neutro

Punto de luz conmutado desde tres puntos.

Toma de corriente.

CUESTIONES 1

Rellena la siguiente tabla investigando el tipo de instalación que tienes en cada estancia de tu casa: Tipo de instalación

Estancias en las que se encuentra instalado

Punto de luz Punto de luz conmutado Punto de luz con más de un receptor Timbre Fluorescente Punto de luz conmutado desde tres puntos Toma de corriente Toma de corriente con interruptor Toma de corriente con toma de tierra Iintenta dibujar el esquema de todos los tipos de instalaciones que tengas en tu habitación.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 17

GRADOS DE ELECTRIFICACIÓN DE UNA VIVIENDA. CALEFACCIÓN

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Debido a que no todos los circuitos o instalaciones eléctricas son iguales, hay establecidos una serie de grados de electrificación que, sobre todo, tienen en cuenta la potencia instalada y la superficie de la vivienda. Superficie en m2

Grado

Mínima

Potencia instalada

Componentes instalados

Hasta 80 m2

3000 W

• Un circuito de puntos fijos de luz y tomas de corriente para alumbrado. • Un circuito de tomas de corriente para otro tipo de usos.

Hasta 150 m2

5000 W

• Un circuito de puntos fijos de luz y tomas de corriente para alumbrado. • Un circuito destinado a lavadora, calentador de agua o secadora. • Un circuito para la cocina. • Un circuito de tomas de corriente para otro tipo de usos.

Hasta 200 m2

8000 W

• Dos circuitos de puntos fijos de luz y tomas de corriente para alumbrado. • Un circuito destinado a lavadora, calentador de agua o secadora. • Un circuito para la cocina. • Dos circuitos de tomas de corriente para otro tipo de usos.

Superior a 8000 W

• Todos los circuitos del grado de electrificación elevada. • Instalaciones de calefacción o de aire acondicionado de gran potencia.

Media

Elevada

Especial

CIRCUITOS DE CALEFACCIÓN Los dos tipos de calefacción más utilizados son la calefacción eléctrica y la calefacción por agua caliente. • La calefacción eléctrica consiste en radiadores que en su interior tienen resistencias que se calientan por medio de la electricidad y desprenden calor. • La calefacción por agua consiste en transportar un fluido, habitualmente agua, por tuberías que recorren la vivienda hasta llegar a los radiadores, que desprenden el calor del agua caliente al ambiente. Los componentes básicos de un circuito de calefacción por agua caliente son los siguientes: • Caldera: calienta el agua y consigue moverla para que circule. • Tuberías: por ellas circula el agua. Unas llevan el agua caliente y otras el agua fría que regresa a la caldera. • Radiadores: se encargan de ceder el calor al ambiente. Una vez cedido ese calor el agua se enfría y vuelve a la caldera para ser calentado otra vez.

CUESTIONES 1

Averigua qué grado de electrificación tienes en tu casa. ¿Qué faltaría para tener un grado de electrificación mayor? ¿Qué le sobraría para tener un grado de electrificación menor?

Realiza un croquis de tu casa situando dónde está la caldera y los radiadores.

¿Cómo se puede controlar la temperatura en una vivienda?

Cita algunas medidas que tomarías en tu vivienda para ahorrar en el consumo de combustible para la calefacción. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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Historia de la tecnología

MAPA DE CONTENIDOS HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA

Prehistoria

Edad Antigua

Edad Media

Edad Moderna y siglo XIX

Siglos XX y XXI

avances significativos

• trabajo con piedras • trabajo con metales • elaboración de armas de caza

• metalurgia • escritura • dinero

• rotación de cultivos

• desarrollo eléctrico • máquinas térmicas

• industria química: plásticos, abonos… • electrodomésticos • cultura del ocio • comunicaciones globales

inventos y descubrimientos clave

• fuego • agricultura • ganadería

• rueda • máquinas con engranajes

• molino de viento • reloj mecánico • pólvora • imprenta

• máquina de vapor • fotografías • motor eléctrico • telégrafo

• avión • ordenador personal • satélites artificiales • CD, DVD • Internet

OBJETIVOS • Asociar la evolución de las personas con la continua búsqueda de mejores medios y productos técnicos. • Entender la historia técnica de las personas como una continua lucha por la mejora y adaptación a su entorno con el fin de mejorar su calidad de vida. • Diferenciar cronológicamente los distintos períodos de evolución técnica, así como reconocer las características y situaciones de los mismos.

• Asociar el impacto de grandes invenciones con la aparición de nuevos períodos técnicos. • Entender las necesidades originales en cada período técnico y saber argumentar los factores que propiciaron dichos cambios. • Conocer los principales hitos tecnológicos de la historia. • Aprender a relacionar inventos clave con nuestra actividad cotidiana.

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PROGRAMACIÓN DE AULA

CONTENIDOS CONCEPTOS

• Hitos técnicos en la historia del ser humano. Los períodos de la historia desde el punto de vista tecnológico. • La Prehistoria. El descubrimiento del fuego. Cronología de la ciencia y la técnica en este período. • La Edad Antigua. El aprovechamiento de la rueda. Cronología de la ciencia y la técnica en este período. • La Edad Media. La imprenta. Cronología de la ciencia y la técnica en este período. • Los siglos XX y XXI. El ordenador personal e Internet. Cronología de la ciencia y la técnica en ese período. • El impacto social de la tecnología: revolución industrial y revolución electrónica. • Cronología de inventos «modernos»: de la máquina de vapor al DVD.

PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES

• Interpretar esquemas, tablas y líneas cronológicas que muestran la aparición de nuevos objetos o invenciones. • Analizar y comparar objetos antiguos con los mismos objetos evolucionados en el tiempo.

ACTITUDES

• Actitud crítica ante el impacto social y medioambiental debido a la actividad industrial del ser humano. • Asociación de la idea de que una evolución técnica equilibrada con el entorno del ser humano mejora sus condiciones de vida.

EDUCACIÓN EN VALORES 1. Educación para la convivencia. La historia nos revela multitud de ejemplos de discriminación por razones de sexo, clase social, raza…, y aún hoy día estos ejemplos se siguen repitiendo. Respecto a los comportamientos de la sociedad actual, conviene incidir en la detección de aquellos aspectos que puedan acarrear injusticias. Por tanto, en esta unidad se ha de impulsar la consolidación de formas de vida más justas mediante el avance de los medios al alcance de las personas, así como la potenciación de la tolerancia y el respeto por las diferencias individuales que tienen su origen en características corporales, diferencias físicas, formas de vida, etc. Se ha de incidir también en aspectos como el interés por estar bien informado, de forma que se mantenga una actitud crítica ante las necesidades de consumo que la industria genera. Por otra parte, se ha de mantener en todo momento una postura crítica frente a la división social y sexual en el trabajo y en las diversas profesiones, tolerando y valorando positivamente cualquier tipo de diversidad de opinión ante cuestiones tanto técnicas como relativas al mundo actual. 2. Educación medioambiental. Uno de los inconvenientes del desarrollo tecnológico es la contaminación medioambiental. Además, para muchas personas la contaminación es algo ligado a la ciencia y la tecnología. No les falta razón. Desde la primera revolución industrial, provocada por la aparición de la máquina de vapor, hasta nuestros días, los daños causados a bosques, montañas, lagos, etc., no han dejado de crecer. Solamente desde hace unas décadas se presta cierta atención desde las administraciones, los medios de comunicación y el público en general a los daños medioambientales causados por determinadas actividades industriales. Pero la contaminación sigue en aumento, incluso en países en vías de desarrollo que, económicamente hablando, no pueden dedicar muchos recursos para lograr un desarrollo sostenible, en armonía con la naturaleza.

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8 COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN Competencia en comunicación lingüística La diferencia básica entre las personas y algunas especies de animales es el lenguaje. En este sentido, la ilustración inicial de escritura jeroglífica debe servir para mostrar la importancia de la comunicación de cara al avance tecnológico. Si no somos capaces de transmitir nuestros conocimientos, el avance será muchísimo más lento. Tratamiento de la información y competencia digital En las últimas décadas, los avances en computación y en comunicaciones han transformado el mundo en que vivimos, tal y como sucedió con la aparición de la máquina de vapor hace unos siglos. Los ciudadanos del siglo XXI deben estar preparados para aprovechar estos avances. Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico Los avances tecnológicos han tenido un precio para la humanidad: nuestro planeta se está contaminando, sobre todo debido a las actividades

humanas. La obtención de energía, el transporte, la industria… generan residuos que alteran la composición del suelo, el agua o la atmósfera. Los avances tecnológicos deben ir encaminados, pues a mejorar la eficiencia de los dispositivos contaminantes, al diseño de filtros y demás medidas que reduzcan la contaminación y a la creación de nuevas técnicas que nos permitan disfrutar de los avances tecnológicos sin estropear el planeta. Competencia para aprender a aprender La tecnología es una rama del saber en constante evolución. Muchas ramas de ella, como la computación o las comunicaciones, están en una fase de continuo desarrollo, con avances notables en periodos de años o incluso meses. En este sentido, el ciudadano moderno debe ser capaz de adquirir conocimientos por sí mismo. Internet es el máximo exponente de las posibilidades modernas en este sentido, con ingentes cantidades de información.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Relacionar la evolución de la tecnología con la historia de la humanidad. 2. Identificar los principales avances técnicos ocurridos a lo largo de la historia. 3. Explicar cuáles han sido las consecuencias sociales y económicas derivadas de la aparición de algunos inventos clave: la máquina de vapor, el ordenador personal, el automóvil o Internet, por ejemplo.

4. Explicar cuáles son los problemas medioambientales derivados de la actividad tecnológica. Clasificarlos teniendo en cuenta: • Problemas globales del planeta. • Problemas nacionales. • Problemas locales. 5. Relacionar inventos clave con nuestra actividad cotidiana.

ÍNDICE DE FICHAS 1. Leonardo da Vinci

Refuerzo

7. Soluciones

2. Inventos

Refuerzo

3. Aportaciones de Leonardo da Vinci

Ampliación

8. ¿Cómo ha afectado la tecnología Contenidos para al medio ambiente? saber más…

4. En la Red

Ampliación

5. Evaluación

Evaluación

6. Autoevaluación

Evaluación

9. ¿Cómo puede ayudar la tecnología a solucionar problemas medioambientales?

Evaluación

Contenidos para saber más…

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SOLUCIONARIO

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Probablemente, porque en Europa se generalizó debido al gran avance que tuvo la navegación. Además, a lo largo de la historia, China y toda su cultura se han caracterizado por tener poca apertura al mundo exterior.

Porque fundamentalmente se utilizaban para fabricar armas, y estas debían tener gran dureza y resistencia.

Se utilizaban piedras que se hacían chocar. Este choque producía chispas que hacen arder la madera fina. Además, probablemente se utilizaron trozos de madera que se frotaban contra una piedra o bien contra otra madera. Este frotamiento hacía que se calentaran hasta que comenzaran a arder.

Al principio se utilizaba el hierro, pero este es muy quebradizo, por lo que se le añadía carbono para conseguir una aleación de gran dureza: el acero.

Si los ordenamos de mayor a menor antigüedad: Hachas de mano – Fuego – Arado – Escritura

El menhir tiene una construcción vertical. Consiste en una piedra de gran tamaño y de forma alargada colocada de forma vertical. Su principal función era rendir culto al Sol.

La brújula: orientación, viajes, navegación. El papel: la escritura, tala de árboles. La rueda: alfarería, carros, poleas, polipastos. Las grúas: construcciones, elevación de grandes pesos.

El dolmen es una construcción consistente en varias losas hincadas en la tierra en posición vertical, y una losa de cubierta apoyada sobre ellas en posición horizontal. Todo esto está cubierto con tierra, formando un túmulo.

Las monedas: el comercio, los mercados, la banca, universalización de los comercios.

El crónlech es un tipo de monumento funerario que consiste en una serie de menhires en círculo. Las tres construcciones están relacionadas con los ritos funerarios, aunque su función no está totalmente clara; también se les relaciona con el campo del culto y de la astronomía. 4

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Porque así no se produce el agotamiento de la tierra. El cultivo continuo de varios años puede producir este agotamiento.

Porque supuso un cambio en la cultura. Hasta la aparición de la imprenta, todos los libros impresos que existían eran manuscritos. El invento de la imprenta sirvió para difundir la cultura por toda Europa, primero, y luego por el resto del mundo. Contribuyó a la posterior revolución científica y tecnológica que se produjo en Europa.

Porque las personas pasaron de ser nómadas a sedentarias y comenzaron a desarrollar las primeras técnicas agrícolas. Se produjo una especialización en el trabajo: unas personas cazaban, otras recogían las cosechas, etc. Las personas ya no se conformaban con recoger los frutos, sino que eran capaces de controlarlos. Además, otras personas se dedicaron a mejorar sus condiciones de vida, fabricaban, por ejemplo, armas para la caza o recipientes para almacenar los alimentos.

Antes de la imprenta el saber se transmitía a través de manuscritos o de la oratoria. 11

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La rueda se utiliza para los tornos de alfarero, los carros, los vehículos, carros de combate, máquinas, poleas, engranajes, motores, etc. Las primeras ruedas eran discos macizos, y se encontraban unidas a un eje que giraba con ellas; posteriormente, el eje se mantenía fijo al chasis, y las ruedas giraban, y en el siguiente paso la forma maciza se sustituyó por radios, con lo que se aumentó la resistencia y se disminuyó el peso.

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Porque al producir una mayor cantidad de carbón (mediante la máquina de vapor se diseñó una máquina para achicar agua en las minas de carbón), se generó más industria y más puestos de trabajo. Hubo una gran transformación en la sociedad: apareció la clase obrera y la sociedad se urbanizó, se produjo una migración masiva desde las zonas rurales hasta las ciudades, donde prosperaban las fábricas.

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Aplicaciones relacionadas con la electricidad: la pila, la bombilla, los motores y la dinamo.

En Italia.

Aplicaciones relacionadas con el magnetismo: la dinamo, los alternadores y, posteriormente, las turbinas.

A Henry Ford.

Transistor-ordenador-Internet.

Inventos que utilizan electricidad: la pila, los motores eléctricos, el telégrafo, la bombilla y el teléfono.

El destornillador automático.

Inventos que no utilizan electricidad: las máquinas de Leonardo, las armas de fuego, el telescopio, el alto horno, la máquina de vapor, los telares mecánicos, la locomotora de vapor, la fotografía, los neumáticos, la dinamita y el plástico.

La máquina de vapor.

El transistor. Aportó una mejora imprescindible en muchos aparatos: la miniaturización.

Thomas Alva Edison (1847-1931). Inventor e ingeniero estadounidense. Sus primeros inventos, relacionados con el telégrafo, los realiza a los nueve años. Inventó el micrófono de granos de carbono para el teléfono, que aún se emplea en la actualidad. También inventó el fonógrafo y la lámpara de incandescencia, con filamentos de carbón, de larga duración y equipada de un casquillo, que lleva su nombre. Para poder emplear todo este tipo de inventos construyó generadores de vapor, redes de conducción y medidores de corriente. En 1883 instaló la primera central eléctrica del mundo. En 1889 construyó una cámara cinematográfica con la que se registró la primera película sonora. Se calcula que durante toda su vida inventó unos 2000 aparatos.

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Los conocimientos metalúrgicos de Gutenberg fueron la base de su aportación al desarrollo de la imprenta.

Leonardo da Vinci.

No hubieran sido posibles sin el conocimiento de la rueda.

El tenedor.

A la aparición de una férrea organización social.

Su dedicación a la mejora de la máquina de vapor.

En el Renacimiento. En 1642, por el matemático francés Blais Pascal. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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REFUERZO

FICHA 1

LEONARDO DA VINCI (I)

LEONARDO: INVENTOR, ARQUITECTO, PINTOR, INGENIERO… Leonardo da Vinci (1452-1519) fue arquitecto, escultor, pintor, inventor e ingeniero. Fue el hombre del Renacimiento por excelencia, y uno de los personajes claves de la historia. Llegó a ser considerado como uno de los más grandes pintores, así como una de las personas con más talento de la historia. Leonardo no fue un hombre culto de la época, donde se desarrollaba el prototipo de humanista. Sin embargo, hoy día todavía sorprenden sus trabajos sobre ingeniería, los pájaros, el vuelo y otras áreas. Entre sus notas destacan dibujos de numerosos artefactos para volar, incluso algo parecido a lo que sería el helicóptero que en la actualidad conocemos, aunque las pruebas que realizó no tuvieron mucho éxito.

LOS INVENTOS DE LEONARDO Entre los inventos más destacados se encuentran los siguientes: • Bomba centrífuga. • Cañón que se carga por la culata. • Tornillo cónico. • Transmisión con correas. • Cadena de eslabones. • Tornillo sin fin. • Submarino. • Compás. • Aparato para bobinar y torcer la seda. • Huso. • Lanzadera. • Paracaídas. • Tubo de lámpara. • Corredera para barcos. • Tanques armados. • Esnórquel de buceo. • Paracaídas. • Dispositivo con engranajes (se cree que era una máquina para calcular).

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REFUERZO

FICHA 1

LEONARDO DA VINCI (II)

Otro ejemplo claro del ingenio de Leonardo fue un proyecto sobre un puente para una construcción encargada por el sultán Bayaceto II de Constantinopla que, aunque nunca se realizó en su época, ha servido para construir en 2001 un puente en Noruega, que está basado en los bocetos de Leonardo. Sin embargo, la gran mayoría de estos inventos no pasó a la fase de diseño, ni, por supuesto, a la fase de construcción, aunque él se preocupaba también de los problemas relacionados con la construcción de ellos. La gran mayoría de sus inventos se adelantaron cientos de años a su tiempo. Se podría hacer una comparación entre los diseños de Leonardo y los diseños actuales. Un ejemplo sería el cañón de Leonardo.

FOTO Helicóptero de Leonardo.

Helicóptero de Leonardo.

Diseño de Leonardo de un cañón.

Versión actual de un helicóptero.

CUESTIONES 1

¿En qué época de las estudiadas en el libro incluirías a Leonardo?

¿Por qué piensas que la gran mayoría de los inventos de Leonardo no llegaron a construirse?

¿Piensas que fue un personaje entendido y reconocido en su época?

¿Con qué otros personajes de la historia compararías a Leonardo?

Busca información en Internet sobre Leonardo y sus diseños. a) Elabora un informe con aspectos básicos de su vida y sus contribuciones más destacables en el campo de la tecnología y la ingeniería. b) Recopila imágenes de sus diseños. c) Nombra algunos inventos actuales basados en diseños de Leonardo. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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REFUERZO

FICHA 2

INVENTOS

CUESTIONES 1

Rellena la tabla siguiente elaborando una lista de inventos que utilizas habitualmente y que han sido inventados en las distintas épocas estudiadas en la unidad. Invento

Época en la cual se inventó

Rellena la siguiente tabla tomando en cuenta las épocas estudiadas en la unidad: Época

Periodo de años

Inventos más relevantes

Inventores

Paleolítico Mesolítico Neolítico Primeras civilizaciones Edad Antigua Edad Media Edad Moderna Siglos XX y XXI 3

Relaciona mediante números y letras cada uno de los siguientes objetos o inventos con su época o lugar de aparición. Objeto o invento 1. Tinajas y recipientes cerámicos

a) Siglo XIX

2. Molino accionado mediante rueda hidráulica

b) Revolución científica

3. Catapulta

c) Grecia

4. Pólvora

d) Renacimiento

5. Arado de ruedas y vertedera

e) Neolítico

6. Tratados técnicos

f) Revolución Industrial

7. Microscopio

g) China

8. Imprenta

h) Roma

9. Máquina de vapor

i) Renacimiento

10. Generación de electricidad

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Época o lugar de aparición

j) Edad Media

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AMPLIACIÓN

FICHA 3

APORTACIONES DE LEONARDO DA VINCI

Como hemos visto anteriormente Leonardo da Vinci fue uno de los grandes inventores de la historia adelantándose en muchos años con sus diseños. Trata de emular a Leonardo. Te proponemos varias actividades.

CUESTIONES 1

Intenta averiguar en qué consisten los siguientes diseños de Leonardo.

Piensa en un invento e intenta dibujar el diseño tratando de imitar a Leonardo. Solo tienes que tener imaginación y pensar en algo que en el futuro pudiera ser real.

Elige uno de los inventos clave propuestos en el tema, u otro que tu consideres que lo ha sido, y contesta a las siguientes preguntas: a) ¿En qué año o época se inventó? b) ¿Quién fue su inventor? c) ¿Cómo afectó a la sociedad de esa época? d) ¿Se sigue utilizando habitualmente? e) ¿Ha cambiado su uso hoy día? f) ¿Ha cambiado mucho su diseño? g) ¿Para qué fines se utilizaba en la época en la que se inventó? h) ¿Para qué fines se usa en la actualidad? i) ¿Es un artículo disponible para cualquier persona en todo el mundo independientemente de su nivel económico o social?

Leonardo da Vinci no fue «solo» un gran inventor, arquitecto, pintor e ingeniero. También fue un gran escritor. En su extensa obra dejó plasmados todos sus estudios sobre óptica, astronomía, anatomía, ingeniería militar, etc. Busca en Internet sobre qué versan las siguientes obras de Leonardo y dónde se encuentran en la actualidad. • Códice Arundel.

• Códice Ashburnham.

• Códice Atlántico.

• Códice Leicester.

• Códice en torno al vuelo de los pájaros.

• Códices de Madrid.

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AMPLIACIÓN

FICHA 4

EN LA RED

HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA http://www.tudiscovery.com/guia_ tecnologia/index.shtml

HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA http://www.educateca.com/ A6057.asp

Los inventos del siglo XX http://losinventos.iespana.es

Página web que contiene información sobre la historia de la tecnología moderna, obre los principales hitos en la tecnología, la tecnología para la movilidad o la tecnología médica.

Página web en la cual se puede encontrar información sobre la historia de la tecnología y la tecnología y la sociedad.

Página con abundante información sobre descubrimientos con sus fechas desde el año 20000 a.C. hasta la actualidad, historia y las comunicaciones.

TECNOLOGÍA http://www.pntic.mec.es/profesores/ secundaria/tecnologia

HISTORIA DE LOS INVENTOS http://www.tallerdegalileo.es/ enlaces/Historia.php

GRANDES INVENTOS http://www.portalmundos.com/ mundohistoria/inventos/inventos.htm

Incluye unidades didácticas, materiales didácticos para la asignatura y biblioteca de documentos escritos de tecnología. Entre otros, el curso Del clavo al ordenador.

Aquí se pueden encontrar varios enlaces a otras páginas relacionadas con los inventos, los inventores e historia de los inventos.

Muestra, por orden alfabético, grandes inventos de la humanidad, con información abundante sobre cada uno de ellos.

Notas

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EVALUACIÓN

FICHA 5

EVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

¿En qué grandes periodos se divide la historia de la humanidad?

¿Qué civilizaciones de gran importancia se desarrollaron en la Edad Antigua?

Ordena los siguientes inventos por su orden de aparición:

Cita tres personajes de la Edad Media y sus más importantes aportaciones a la sociedad de la época.

Analiza el invento más importante de la Edad Media dando todos los datos que conozcas sobre él.

Relaciona las columnas de la siguiente tabla: Concepto

Reloj.

Disco DVD.

Ordenador.

Televisión.

Año aproximado

Gran muralla china

Siglo III

Grúa

300 a.C.

Molino hidráulico

500 a.C.

Escritura jeroglífica

Siglo III

Arado

3500 a.C.

Vela

3000 a.C.

Enumera las características más importantes de la Edad Moderna y del siglo XIX.

Analiza el siguiente dibujo explicando a quién puede pertenecer y qué puede ser:

Contesta: a) ¿En qué época se descubrió el fuego? b) ¿Cuáles fueron las utilidades más importantes?

Elabora un pequeño boceto de un menhir y de un dolmen.

¿Qué es la escritura cuneiforme? ¿En qué época se empezó a utilizar?

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EVALUACIÓN

FICHA 6

AUTOEVALUACIÓN

NOMBRE:

CURSO:

¿En qué época se inventó la rueda?

FECHA:

¿Cuál fue el primer libro que imprimió Gutenberg?

a) Neolítico.

a) La Biblia.

b) Prehistoria.

b) El Quijote.

c) Edad Media.

c) El Antiguo Testamento.

d) Edad de los metales.

d) Atlas ilustrado del cuerpo humano.

Ordena de más antiguo a menos: fuego, piedras talladas y metales.

¿Quién fue el inventor de la máquina de vapor? a) Edison.

a) Fuego, piedras talladas y metales.

b) Watt.

b) Piedras talladas, metales y fuego.

c) Leonardo da Vinci.

c) Piedras talladas, fuego y metales.

d) Arquímedes.

d) Metales, fuego y piedras talladas. 7

¿Cuál es el invento más importante del siglo XX? a) Internet. b) Los reproductores de mp3. c) Las pilas. d) El bolígrafo.

Ordena cronológicamente los siguientes periodos de la historia: Edad Media, Neolítico y Paleolítico. a) Paleolítico, Neolítico y Edad Media. b) Edad Media, Neolítico y Paleolítico. c) Neolítico, Paleolítico y Edad Media. d) Paleolítico, Edad Media y Neolítico.

¿Qué personajes pertenecen a la Edad Moderna? a) Leonardo, Watt y Edison.

¿Qué civilización aportó durante la Edad Media un gran conocimiento científico y filosófico?

b) Leonardo, Edison y Arquímedes. c) Edison, Marconi y Franklin.

a) Roma.

d) Arquímedes y Leonardo.

b) Grecia. c) Mesopotamia. d) Francia.

Ordena cronológicamente los siguientes inventos: la moneda, los acueductos y el compás. a) Moneda, acueductos y compás.

¿Entre qué siglos se desarrolla la Edad Media?

b) Acueductos, moneda y compás.

a) Siglo II-siglo XIX.

c) Acueductos, compás y moneda.

b) Siglo VI-siglo XV.

d) Compás, moneda y acueductos.

c) Siglo XX. d) Siglos X y XI.

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EVALUACIÓN

FICHA 7

SOLUCIONES

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EVALUACIÓN 1

Prehistoria, Edad Antigua, Edad Media, Edad Moderna y siglo XIX y siglo XX.

Ordenados de más antiguo a menos:

De repente, todo el saber acumulado durante siglos por la humanidad estaba disponible sin necesidad de viajar para contactar con los eruditos. 9

Reloj – televisión – ordenador – DVD 3

Respuesta: Concepto

a) Se descubrió en la Prehistoria. b) Las utilidades más importantes fueron las siguientes: • Proporcionar calor. • Protegerse de los animales. • Dar luz para refugiarse en las cuevas. • Cocinar alimentos. Posteriormente se le dio otras utilidades al fuego, como son: • Fundir metales. • Cocer barro. 10

Respuesta libre.

La escritura cuneiforme es una escritura en forma de signos, que son símbolos en forma de cuña, que corresponden a signos bucales. Se empezó a utilizar en la Edad Antigua.

En la Edad Antigua se desarrollaron las siguientes civilizaciones de gran importancia: Mesopotamia, Egipto, Grecia y Roma.

Respuesta libre. 11

• http://www.arteguias.com/biografias.htm • http://es.wikipedia.org/wiki/Leonardo_da_Vinci 8

Gran muralla china

300 a.C.

Grúa

Siglo III

Molino hidráulico

Siglo III

Escritura jeroglífica

3000 a.C.

Arado

3500 a.C.

Vela

3000 a.C.

Las características más importantes de la Edad Moderna y del siglo XIX son: • • • • • • • • •

Se puede buscar información en las siguientes páginas:

Año aproximado

Revolución Industrial con la máquina de vapor. Primeros movimientos obreros. Numerosos inventos, como por ejemplo: – La bombilla. – El teléfono. – El pararrayos. – El telégrafo. – La máquina de coser. – El vehículo a motor.

Pertenece a Leonardo da Vinci. El dibujo representa el diseño de un paracaídas.

El invento es la imprenta. Las explicaciones son libres. Aunque algunas personas puedan tener otra opinión, el invento clave de la Edad Media es la imprenta, puesto que afectó a todas las ramas del saber y la tecnología.

AUTOEVALUACIÓN 1

c; 10 a.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 8

¿CÓMO HA AFECTADO LA TECNOLOGÍA AL MEDIO AMBIENTE? (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

EL IMPACTO DE LA ACTIVIDAD HUMANA La tecnología, desde la Revolución Industrial, está influyendo de una manera notable: contaminación, eliminación de hábitats para determinadas especies, agotamiento de recursos naturales, impacto paisajístico… Observa las siguientes imágenes, que muestran aspectos diferentes relacionados con el impacto ambiental d e la tecnología.

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 8

¿CÓMO HA AFECTADO LA TECNOLOGÍA AL MEDIO AMBIENTE? (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

CUESTIONES 1

Identificar el impacto ambiental de determinadas actuaciones relacionadas con la tecnología. Cada elemento realiza una función. • Observa las fotografías de la página anterior y señala la influencia en cada caso sobre: El agotamiento de los recursos naturales. La transformación del paisaje. La contaminación del aire, de las aguas y del suelo. La vida de las plantas y los animales de la zona. • Señala ahora acciones que deberían tenerse en cuenta para minimizar el impacto ambiental, aun sin dejar de llevar a cabo las infraestructuras que aparecen en las imágenes.

Actuar localmente para salvaguardar el medio ambiente. Algunas de las fotografías anteriores corresponden a grandes infraestructuras sobre cuya implantación no tenemos poder de decisión. No obstante, existen muchas otras acciones que realizamos a diario y que afectan al medio ambiente. Ahí es donde podemos actuar. • Señala acciones que deberíamos llevar a cabo para contribuir a la conservación del medio ambiente relacionadas con: La generación de basuras. El empleo de energía eléctrica en el hogar. La utilización de combustibles fósiles. El consumo de agua. El empleo de materiales desechables: papeles, envases, etc. La utilización de la cocina para preparar alimentos. • ¿Qué acciones podrían llevar a cabo los organismos oficiales para fomentar entre los ciudadanos tareas que favorezcan la conservación del medio ambiente?

Explicar la influencia de la tecnología. • Explica. ¿Cómo afecta el aumento del tráfico al incremento del efecto invernadero? ¿Qué es la contaminación térmica de las aguas? ¿Cómo afecta este fenómeno a los seres vivos que viven ellas? ¿Qué quiere decir que un plástico es biodegradable? ¿Por qué se produce la lluvia ácida? ¿Cuáles son las consecuencias inmediatas de la destrucción parcial de la capa de ozono? ¿Crees que te afectarían a ti directamente? ¿Por qué decimos que los recursos naturales no son infinitos? ¿Qué importancia tiene reciclar materiales para evitar el agotamiento de ciertos recursos? • Explica la importancia que tiene el agravamiento de los siguientes problemas: El incremento del efecto invernadero. El incremento de las regiones afectadas por la lluvia ácida. El aumento de vertidos industriales en ríos y lagos. El agotamiento de las reservas de petróleo y de gas natural. La desaparición de los bosques. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 9

¿CÓMO PUEDE AYUDAR LA TECNOLOGÍA A SOLUCIONAR PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES? (I)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

LA TECNOLOGÍA TAMBIÉN PUEDE AYUDAR A RESOLVER PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES Es evidente que no podemos dejar de utilizar energía, ni parece probable que prescindamos del petróleo en la actualidad para elaborar determinados materiales, como los plásticos. Hemos visto que la tecnología ha creado algunos problemas con consecuencias negativas para el medio ambiente. Pero también podemos utilizar los recursos que nos brinda la tecnología para intentar paliar esto, o para realizar acciones que, de una manera u otra, ayuden a conservar el medio ambiente.

CUESTIONES 1

Interpretar fotografías. • Observa las fotografías e indica de qué manera puede ayudar la tecnología a: Conservar los bosques pese a que se utilice la madera para elaborar papel, muebles, etc. Evitar la desaparición de determinadas especies de animales. Evitar el agotamiento de los recursos energéticos como el petróleo. Evitar el agotamiento de materiales naturales en la corteza terrestre. • ¿Por qué podemos decir que la industria química, al elaborar determinados materiales artificiales que sustituyen a otros materiales naturales, ayuda a la conservación del medio ambiente?

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CONTENIDOS PARA SABER MÁS…

FICHA 9

¿CÓMO PUEDE AYUDAR LA TECNOLOGÍA A SOLUCIONAR PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES? (II)

NOMBRE:

CURSO:

FECHA:

Conocer las necesidades de las fuentes de energías alternativas. Como sabes, el petróleo y el carbón, dos de los combustibles más utilizados hasta la actualidad para obtener energía, son recursos no renovables; es decir, terminarán agotándose tarde o temprano. Por ello se buscan nuevas maneras de obtener energía a partir de fuentes renovables. • Para cada tipo de energía renovable, anota las necesidades geográficas, presupuestarias, etc. Energía solar.

Energía eólica.

Energía geotérmica.

Energía maremotriz.

Energía de la biomasa.

• ¿Cuáles son las aplicaciones inmediatas de cada tipo de energía? (Piensa en algo más que en la producción a escala industrial de energía eléctrica.) 3

Interpretar esquemas sobre el tratamiento eficaz de los residuos. Observa el esquema y completa los siguientes pasos en la gestión de los residuos.

Materias primas

¿Qué importancia tiene el procedimiento del esquema para evitar el agotamiento de los recursos naturales? ¿Y para evitar la acumulación de desechos urbanos?

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¿Cómo se hace…? Destrezas básicas con el ordenador

Los contenidos que se presentan a continuación pretenden apoyar nuestro proyecto editorial global para Educación Secundaria de acuerdo con las directrices de la LOE, que plantea como uno de los objetivos de la ESO el conocimiento de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación. La LOE expresa así ese objetivo: «Desarrollar destrezas básicas en la utilización de las fuentes de información para, con sentido crítico, adquirir nuevos conocimientos. Adquirir una preparación básica en el campo de las tecnologías, especialmente las de la información y comunicación». En esta sección se presentan de forma muy directa y operativa algunas de las destrezas consideradas básicas en el manejo diario del ordenador. A lo largo de las cuatro guías de esta asignatura, correspondientes a los cuatro cursos de la ESO, se irán desarrollando los temas que hemos considerado más adecuados e interesantes para el profesorado. ÍNDICE DE CONTENIDOS Bloque A. Internet. Google Earth 1. 2. 3. 4.

¿Qué es Google Earth? ¿Cómo descargar Google Earth? Instalación de Google Earth Uso de Google Earth

280 280 281 282

Bloque B. Correo electrónico con Outlook Express 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

¿Cómo ejecutar Outlook Express? ¿Cómo configurar nuestra cuenta de correo? ¿Cómo enviar y recibir correos? ¿Cómo adjuntar archivos al correo? ¿Cómo saber si nuestro correo ha sido recibido? ¿Cómo recibir archivos adjuntos? ¿Cómo organizar la información? ¿Cómo responder a un correo recibido? ¿Cómo reenviar un correo? ¿Cómo imprimir un mensaje de correo? ¿Cómo manejar la lista de mensajes? ¿Cómo configurar la presentación de Outlook Express? ¿Cómo firmar nuestros mensajes? La libreta de direcciones ¿Cómo enviar un correo a un contacto de la libreta de direcciones? ¿Cómo enviar un mensaje a un grupo de personas?

285 286 287 288 289 289 290 291 291 292 293 293 295 296 298 299

Bloque C. Correo electrónico con Evolution 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

¿Cómo se ejecuta Evolution? ¿Cómo configurar nuestra cuenta de correo? ¿Cómo enviar y recibir correos? ¿Cómo adjuntar archivos al correo? ¿Cómo saber si nuestro correo ha sido recibido? ¿Cómo recibir archivos adjuntos? ¿Cómo organizar la información? ¿Cómo responder a un correo recibido? ¿Cómo reenviar un correo? ¿Cómo imprimir un mensaje de correo? ¿Cómo manejar la lista de mensajes? ¿Cómo podemos firmar nuestros mensajes? Contactos ¿Cómo enviar un correo a uno de nuestros contactos? ¿Cómo enviar un mensaje a un grupo de personas?

301 302 304 305 306 306 307 308 308 309 309 310 311 312 312

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Bloque A. Internet. Google Earth

¿Qué es Google Earth?

Clic en el vínculo para descargar la versión gratuita

Es un sistema de información geográfica de la empresa Google que nos permite localizar lugares en cualquier parte del mundo. Este sistema combina fotografías de satélites y sistemas de mapas para ubicar y mostrar el aspecto de cualquier lugar del planeta.

Una vez seleccionado nuestro sistema operativo, hacemos clic en el botón Descargar Google Earth.

Google Earth no es una página web, sino un programa con varias versiones, una de ellas gratuita, que debemos descargar de la web e instalarlo en nuestro ordenador para poder utilizarlo. El programa necesita una conexión a Internet, pues cada vez que le solicitamos un dato, se conecta a uno de los servidores de Google y recibe toda la información necesaria para mostrar en nuestra pantalla la información solicitada. Los resultados son sorprendentes.

¿Cómo descargar Google Earth?

Para obtener el programa Google Earth ejecutamos nuestro navegador y en la barra de dirección tecleamos la página desde donde vamos a descargar el programa http://earth.google.es. En la parte superior derecha vemos un enlace con el texto Consigue Google Earth (versión gratuita). Si hacemos clic sobre este enlace nos aparecerá una nueva página en la que hemos de seleccionar el tipo de sistema operativo que utilizamos en nuestro ordenador. Actualmente hay disponibles versiones para Windows, Mac OS y Linux.

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Se abrirá la ventana de descarga en la que podremos elegir entre ejecutar directamente la instalación o guardarla en disco para ejecutarla después. Como es un archivo bastante grande, recomendamos guardarlo primero en disco y después efectuar la instalación.

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Para ello haremos clic en el botón Guardar, con lo que se abrirá el cuadro de diálogo Guardar como para indicar la carpeta donde vamos a descargar el archivo. Una vez seleccionada la carpeta y el nombre, hacemos clic en Guardar y comenzará la descarga de Google Earth.

Instalación de Google Earth

Damos los pasos siguientes:

5.º Aparecerá en pantalla el contrato de licencia de uso del programa: aceptamos los términos del acuerdo y hacemos clic en el botón Siguiente >. 6.º Se abrirá la ventana de tipos de instalación. Podemos elegir entre la instalación completa o personalizada, seleccionado aquellas partes que deseamos instalar. Recomendamos elegir la instalación completa y hacer clic en el botón Siguiente >.

1.º Nos situamos en la carpeta donde hemos descargado el archivo de Google Earth y hacemos doble clic sobre él.

Hacemos doble clic para iniciar la instalación

7.º Aparecerá la ventana de comienzo de la instalación, bastará con hacer clic en el botón Instalar para que empiece el proceso.

2.º Aparecerá un nuevo cuadro de diálogo en el que se nos pregunta si deseamos ejecutar el archivo: hacemos clic sobre el botón Ejecutar. 3.º Se abre un cuadro para seleccionar el idioma en el que deseamos instalar la aplicación: en la nuestra hemos seleccionado Español y después hacemos clic sobre el botón Siguiente >. 4.º Se nos muestra un mensaje de bienvenida del instalador de Google Earth: hacemos clic en el botón Siguiente > para continuar.

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La barra de progreso nos indicará cómo avanza la instalación del programa. Cuando finalice, aparecerá un mensaje en el que se nos solicita permiso para que se envíen a Google nuestras estadísticas de uso del programa. Si deseamos colaborar, dejamos marcada la casilla, y quitamos la marca en caso de que no deseemos enviar información. 8.º Para terminar, aparece la pantalla de finalización en la que se nos plantean tres opciones: a) Instalar la barra de herramientas de Google en nuestro navegador. Esta barra nos permitirá realizar búsquedas en Google directamente y bloquear ventanas emergentes de publicidad. b) Establecer Google como nuestro motor de búsqueda. Esta barra nos permitirá realizar búsquedas en Google directamente y bloquear ventanas emergentes de publicidad. c) Ejecutar en ese momento Google Earth. Hacemos clic en el botón Finalizar para terminar.

Uso de Google Earth

1.º Para ejecutar el programa lo más cómodo es hacer doble clic sobre su icono en el escritorio. Si no disponemos de ese acceso directo, entonces hacemos clic en el menú Inicio y seleccionamos la opción Programas (menú Inicio clásico) o Todos los programas (menú Windows XP), nos situamos en el grupo Google Earth y hacemos clic sobre el elemento Google Earth.

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Cuando comienza la ejecución del programa, se realiza una conexión con el servidor de Google para establecer la comunicación. Inmediatamente aparecerá la bola del mundo en nuestra pantalla y el programa estará listo para que trabajemos con él. 2.º Para mover la imagen de la Tierra que tenemos en pantalla podemos utilizar el ratón o el control que aparece en la parte superior derecha. Dicho control nos permite girar la imagen en todas las direcciones, y acercar y alejar la visión de la misma.

Podemos desplazar la bola del mundo haciendo clic y arrastre con el ratón

Utilizando el ratón podemos hacer clic y arrastre con el botón de la izquierda para desplazar el mapa por la pantalla en cualquier dirección. Con clic derecho y arrastre o girando la rueda de nuestro ratón conseguiremos acercar y alejar la imagen. Además, con clic y arrastre en la rueda central podremos cambiar la perspectiva, lo que provocará una imagen en relieve con sensación de 3D.

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Desplazamiento del mapa en la dirección hacia donde arrastremos este elemento

Cambio de perspectiva

Rotación de los puntos cardinales

Zoom, alejar y acercar

Podemos especificar aún más el lugar donde queremos ir, incluso en las ciudades grandes podemos indicar la calle y el número de portal que deseamos localizar. Por ejemplo, para encontrar Barajas escribimos en el cuadro de diálogo Barajas, Madrid y pulsamos <Enter>.

Desplaza el mapa en la dirección de la flecha sobre la que se hace clic

Una vez situados sobre Barajas, desplazamos la imagen hasta estar sobre el aeropuerto y utilizando la rueda del ratón hacemos zoom hasta obtener una imagen de los aviones que están en algunas de las terminales.

3.º Para localizar un lugar en el globo vamos a utilizar el panel de la izquierda. Seleccionamos la ficha Volar a y tecleamos el nombre de la ciudad a la que deseamos ir, por ejemplo, Madrid, y pulsamos <Enter>. Escribimos en este cuadro el nombre de la ciudad

4.º Además, en las ciudades grandes también podemos consultar información sobre diferentes tipos de servicios seleccionando la pestaña Buscar negocios. Por ejemplo, si viajamos a Barcelona podemos utilizar Google Earth para ver los restaurantes y los hoteles que hay cerca del lugar que vamos a visitar.

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Los servicios son una de las múltiples capas que se pueden mostrar sobre una imagen. En el apartado Capas del panel de la izquierda podemos seleccionar qué deseamos ver en cada momento sobre el mapa. 5.º También podemos utilizar Google Earth para buscar la ruta a realizar entre dos sitios. Por ejemplo, si queremos ir desde Córdoba hasta Madrid activaremos la ficha Cómo llegar, en el recuadro Desde tecleamos Córdoba, en el recuadro A tecleamos Madrid, y pulsamos <Enter>. En unos instantes aparecerá en pantalla la ruta a realizar entre estas dos ciudades.

6.º Además, Google Earth incluye una lista de lugares interesantes para visitar. Bastará con hacer un doble clic sobre cualquier lugar de la lista para que nos lleve rápidamente hasta él.

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7.º Por último comentar que en algunas de las ciudades más importantes de Estados Unidos existe la posibilidad de mostrar las vistas de los edificios en tres dimensiones. Por ejemplo, en la imagen adjunta podemos apreciar una visión en tres dimensiones de la isla de Manhattan en Nueva York.

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Outlook Express es un programa que nos permite gestionar nuestro correo electrónico de una forma práctica y sencilla.

Carpetas

Cabeceras de los mensajes de correo

Este software pertenece a Microsoft y se instala en nuestro ordenador cuando instalamos el sistema operativo Windows con el navegador Microsoft Internet Explorer.

¿Cómo ejecutar Outlook Express?

Para ejecutar este programa podemos hacer clic en el botón Inicio, seleccionar la opción Programas o Todos los programas (según el tipo de menú que tengamos configurado) y elegir Outlook Express en el submenú que aparece. Si disponemos de un acceso directo en el escritorio, bastaría con hacer doble clic sobre él o bien un solo clic si se encuentra en la barra de acceso rápido.

Aunque la comprobación automática del correo es configurable, lo habitual es que al iniciar el programa de correo se efectúe de forma automática una conexión a nuestro servidor para comprobar si hay mensajes pendientes de recibir, y en caso afirmativo se descargan.

Los nuevos mensajes se colocarán en la carpeta Bandeja de entrada y en la barra de estado se mostrará un rótulo indicando el número de nuevos mensajes recibidos. En la barra de estado también aparece el icono de conexión que nos indica en todo momento si estamos conectados o no.

Contactos

Barra de estado

Cuerpo del mensaje seleccionado

Normalmente, en la parte de la izquierda de Outlook Express aparece el árbol de carpetas, donde podremos crear nuestras propias carpetas para organizar los mensajes que deseemos guardar en el programa. Las carpetas que aparecen por defecto con el programa son: • Bandeja de entrada, donde quedarán los mensajes que recibimos. • Bandeja de salida: cuando creamos un mensaje, cuando respondemos a un mensaje o bien cuando reenviamos a otros usuarios un mensaje recibido, nuestro mensaje se coloca en la bandeja de salida hasta que pueda ser enviado. • Elementos enviados: al enviar un mensaje, este se coloca en la bandeja de salida, pero cuando nos hemos conectado y el mensaje ha sido enviado, automáticamente es cambiado de carpeta y colocado en Elementos enviados. • Elementos eliminados: cuando eliminamos un mensaje, este es enviado a la carpeta de Elementos eliminados, pero ¡ojo!, para borrarlo definitivamente deberá ser eliminado de esta carpeta. Cuando hacemos clic sobre una de las carpetas, en la parte derecha aparecen las cabeceras de los mensajes que se encuentran en dicha carpeta. Podemos ordenar la lista de mensajes haciendo clic sobre la cabecera de cualquiera de las columnas: con

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un clic la ordenará de forma ascendente y con otro clic sobre ella lo hará de forma descendente. Las cabeceras que aparecen en negrita indican que dichos mensajes aún no han sido abiertos.

Aparecerá la ventana Cuentas de Internet. Si seleccionamos la ficha Correo, aparecerán las cuentas que están configuradas en el programa. En el panel de la parte inferior de las cabeceras se muestra el cuerpo del mensaje seleccionado. Si deseamos ver el contenido en una ventana nueva, bastará con hacer doble clic sobre la cabecera para visualizarlo.

Debajo del árbol de carpetas encontramos el panel de contactos; para crear un correo dirigido a uno de esos contactos bastará con hacer doble clic sobre él.

Para añadir una nueva cuenta haremos clic en el botón Agregar y seleccionaremos la opción Correo…

Automáticamente se ejecutará el asistente para la configuración de la cuenta del correo. Lo primero que nos pide es el nombre que se debe mostrar para la nueva cuenta. Teclearemos el nombre en el cuadro de texto y hacemos clic en el botón Siguiente >.

¿Cómo configurar nuestra cuenta de correo?

Para poder utilizar el programa Outlook Express es necesario disponer de una cuenta de correo electrónico. Las direcciones de correo electrónico tienen el siguiente formato: usuario@nombre_servidor Por ejemplo, jesus@tucentroeducativo.com, donde jesus sería el nombre del usuario y tucentroeducativo.com el nombre del servidor. Para configurar nuestra cuenta de correo electrónico es necesario ejecutar el programa y seleccionar la opción del menú Herramientas / Cuentas…

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En la nueva ventana debemos teclear la dirección de correo electrónico que vamos a configurar. Para continuar haremos clic en el botón Siguiente >.

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En la siguiente ventana necesitamos configurar el nombre de los servidores de correo. Estos nombres deben ser proporcionados por el servidor en el que tenemos nuestra cuenta de correo. Debemos rellenar el servidor de correo entrante o POP3 y el servidor de correo saliente o SMTP. Una vez tecleados, haremos clic sobre el botón Siguiente >.

Para continuar haremos clic en el botón Siguiente >. Por último, aparecerá la última ventana, donde se nos indica que para guardar la configuración realizada hagamos clic en el botón Finalizar.

¿Cómo enviar y recibir correos?

Outlook Express nos permite recibir y enviar mensajes de manera sencilla. Generalmente, cuando se ejecuta el programa, se produce una consulta al servidor para ver si tenemos correos pendientes de recibir, y en caso afirmativo, se descargan a nuestro ordenador. Igualmente, si tenemos algún mensaje preparado para ser enviado, la transmisión del mensaje comenzará de forma inmediata. En la nueva ventana debemos teclear el nombre de la cuenta con la que accederemos a nuestro correo. El nombre de la cuenta suele ser el usuario de la dirección de correo, pero no siempre es así, en ocasiones puede ser otro nombre totalmente distinto. Tanto el nombre de la cuenta como la contraseña que se debe teclear más abajo nos deben ser suministradas por el servidor donde ha sido creada nuestra cuenta. Es importante marcar la casilla de verificación Recordar contraseña, ya que de lo contrario deberemos teclearla cada vez que deseemos comprobar si tenemos nuevos mensajes.

Si en cualquier momento deseamos comprobar si tenemos algún mensaje pendiente o queremos enviar algo que tengamos en la carpeta Bandeja de salida bastará con utilizar el botón Enviar y recibir de la barra de herramientas o bien desplegar la flecha I que aparece a la derecha del botón y elegir la opción que deseamos ejecutar. La mayoría de las operaciones que podemos realizar con el programa de correo las tenemos disponibles desde la barra de herramientas.

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Para crear un correo electrónico haremos clic en el botón Crear correo de dicha barra: automáticamente se abrirá una nueva ventana en la que podremos teclear el mensaje que vamos a enviar.

mos cambiar el tipo de letra, el tamaño, el estilo, la alineación, etc. Igualmente, en la barra de herramientas del mensaje hay un botón que nos permitirá comprobar la ortografía, deshacer la última operación efectuada, copiar, cortar, pegar, etc.

Lo primero que debemos rellenar es la cabecera del mensaje que está formada por los siguientes campos: • De: nos permite indicar la cuenta desde la que se enviará el correo que estamos creando. Si tenemos varias cuentas configuradas, podemos seleccionar mediante una lista desplegable cuál de ellas utilizar. • Para: en este campo debemos teclear la dirección de correo electrónico de la persona o entidad a la que enviamos el mensaje. Si deseamos enviar el mensaje a varios destinatarios, debemos colocar sus direcciones separadas por comas. • CC: (Con Copia) podemos utilizar este campo para indicar la dirección de correo electrónico de aquellas personas que deben recibir una copia del mensaje, aunque este no es para ellos. El destinatario conocerá qué otras personas están recibiendo una copia del mensaje. • CCO: (Con Copia Oculta) es similar al anterior, permite enviar una copia a terceras personas, pero ahora el remitente no conocerá qué otros han recibido una copia del mensaje que le han enviado. • Asunto: Es una breve descripción del contenido del mensaje. Aunque el mensaje se puede enviar sin asunto, recomendamos rellenar siempre este campo, ya que se muestra en las cabeceras de los mensajes y nos da una idea aproximada del contenido del mismo.

En la parte inferior podemos teclear el contenido del mensaje que deseamos enviar. Para escribirlo podemos emplear la barra de formato que hay sobre el cuerpo del mensaje. Con ella pode-

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Una vez terminado el mensaje, pulsamos sobre el botón Enviar. El correo es colocado en la carpeta Bandeja de salida y en el momento en que haya conexión será enviado. Una vez terminada su transmisión, el correo será almacenado en la carpeta de Elementos enviados. Si deseamos crear un correo con fondos decorativos, podemos desplegar la lista del botón Crear correo y elegir el diseño de fondo que deseamos utilizar.

¿Cómo adjuntar archivos al correo?

Outlook Express también nos permite enviar documentos adjuntos al correo que estamos enviando. Para ello cuando tengamos preparado el correo que vamos a enviar, haremos clic sobre el botón Adjuntar de la barra de herramientas de la ventana del nuevo mensaje. Inmediatamente se abrirá un cuadro de diálogo para seleccionar los archivos que deseamos adjuntar al correo. Una vez seleccionados, bastará con hacer clic en el botón Adjuntar y los documentos se anexarán y serán enviados junto al mensaje.

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Los documentos anexados al correo aparecen en el apartado Adjuntar de la cabecera del mensaje. Documentos adjuntos

Igualmente podemos indicar la prioridad del mensaje que estamos enviando; para ello emplearemos el botón Prioridad de la barra de herramientas, que nos permitirá indicar si el mensaje es de prioridad alta, normal o baja.

¿Cómo saber si nuestro correo ha sido recibido?

¿Cómo recibir archivos adjuntos?

Además, cuando recibimos un correo electrónico, este puede venir con archivos adjuntos. Si es así, junto al encabezado, en la columna de la parte izquierda con el logo , aparecerá la imagen de un clip.

También aparecerá un clip en la esquina superior derecha del panel inferior donde se muestra el cuerpo del mensaje. Para visualizar el contenido de esos archivos o guardarlos en nuestro equipo debemos hacer clic sobre el icono, con lo que se desplegará una lista con los nombres de los archivos adjuntos.

Para conocer si nuestro correo ha llegado a su destino podemos pedir al destinatario una confirmación de lectura del mensaje; para ello emplearemos el menú Herramientas / Solicitar confirmación de lectura.

Cuando el destinatario reciba nuestro mensaje, le aparecerá una alerta indicando que el remitente, es decir nosotros, hemos solicitado una confirmación de la lectura del mismo; si el usuario acepta, en el cuadro de diálogo recibiremos un mensaje indicando que el destinatario ha leído el mensaje. Mensaje de confirmación de lectura por parte del destinatario

Si hacemos clic sobre cualquiera de ellos, nuestro ordenador intentará abrirlo para mostrar su contenido. Si lo que deseamos es guardarlos en nuestro equipo para utilizarlos después, haremos clic en la opción Guardar datos adjuntos… Se abrirá el cuadro de diálogo Guardar datos adjuntos, y con el botón Examinar… podremos indicar la carpeta en la que deseamos almacenarlos. Una vez seleccionada dicha carpeta, haremos clic en el botón Guardar para que se guarden en nuestro ordenador. Puede ocurrir que al intentar abrir los documentos adjuntos que nos han llegado con un correo, no podamos visualizarlos ni guardarlos.

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Outlook Express se comporta así por temas de seguridad: por defecto, al instalarlo se marca una opción que no permitirá descargar algunos tipos de archivos en nuestro equipo por si contienen virus u otro tipo de software malicioso. Para desactivar esa opción y poder descargar los archivos recibidos debemos utilizar la opción del menú Herramientas / Opciones. En la nueva ventana seleccionamos la ficha Seguridad y quitamos la marca de la casilla No permitir que se guarden o abran archivos adjuntos que puedan contener un virus. Para terminar haremos clic en el botón Aceptar.

Aparecerá el cuadro de diálogo Crear carpeta para seleccionar el lugar donde la queremos crear y el nombre que le deseamos poner. Por supuesto que es posible crear carpetas dentro de otras carpetas, por ejemplo, podemos crear la carpeta Instituto y dentro de ella la carpeta ESO y la carpeta Bachillerato.

Para descargar los archivos recibidos como adjuntos debemos desactivar esta opción

¿Cómo organizar la información?

Cuando recibimos correo, los nuevos mensajes se guardan en la carpeta Bandeja de entrada. Sin embargo, si acumulamos en esa carpeta todos los mensajes que vamos recibiendo, llegará un momento en el que encontrar uno en concreto resultará muy difícil.

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Por ello es aconsejable crear nuestras propias carpetas y organizar nuestros correos según su contenido, sus destinatarios, etc.

Una vez que tenemos creadas las carpetas que vamos a utilizar, lo que nos falta es colocar los mensajes recibidos en dichas carpetas. Para ello nos colocamos en la Bandeja de entrada, y en la parte derecha aparecerán las cabeceras de los mensajes.

Para crear una nueva carpeta hacemos un clic derecho sobre el elemento Carpetas locales, y elegimos la opción Nueva carpeta… del menú de contexto.

Hacemos clic sobre el mensaje que deseamos mover, lo arrastramos hasta la carpeta en donde lo queremos situar y soltamos. Automáticamente, el mensaje ha

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quedado guardado en la carpeta en la que lo hemos soltado. Si hacemos clic en dicha carpeta, podremos ver las cabeceras de los mensajes que contiene.

también relleno con el mismo contenido del mensaje que recibimos, pero con el prefijo Re:, que indica que se trata de una respuesta a un mensaje.

Si los mensajes que deseamos cambiar son muchos podemos utilizar la selección múltiple de Windows para mover varios a la vez. Recuerda que puedes seleccionar varios elementos contiguos haciendo clic en el primero y Shift ( ) ⫹ clic en el último. Si lo que queremos es seleccionar varios mensajes que no están seguidos, deberemos hacer clic en el primero y Control <ctrl.> ⫹ clic en cada uno de los restantes. Una vez seleccionados, bastará con arrastrarlos a la carpeta destino para moverlos todos a la vez.

En el cuerpo del mensaje aparece el mensaje anterior y un espacio en blanco para que escribamos nuestra contestación: de esta forma quedará un seguimiento de la o de las respuestas enviadas y del o de los mensajes recibidos sobre el mismo correo.

Para borrar un mensaje bastará con arrastrarlo sobre la carpeta Elementos eliminados. Igualmente, si seleccionamos un mensaje y pulsamos la tecla suprimir, <Supr>, o hacemos clic sobre el botón Eliminar de la barra de herramientas, el mensaje será colocado en la carpeta de Elementos eliminados. Para borrar definitivamente los mensajes que no necesitemos debemos hacer clic derecho sobre la carpeta Elementos eliminados, y elegir la opción Vaciar la carpeta «Elementos eliminados».

Si el mensaje que recibimos fue enviado a varios destinatarios y queremos que nuestra respuesta llegue a todos los que recibieron el mensaje y no solo a quien lo envió, debemos utilizar el botón Responder… (responder a todos) de la barra de herramientas. Al igual que en el caso anterior, en el campo Para aparecerán todos los destinatarios de nuestra respuesta. Para enviar el mensaje bastará con hacer clic sobre el botón Enviar.

¿Cómo responder a un correo recibido?

¿Cómo reenviar un correo?

Para responder a un mensaje recibido bastará con seleccionar su cabecera o abrir el mensaje con doble clic y hacer clic sobre el botón Responder de la barra de herramientas.

En ocasiones debemos enviar un correo recibido a una tercera persona; para ello disponemos de la opción reenviar. Seleccionaremos el mensaje con un clic (o lo abrimos con un doble clic) y hacemos clic en el botón Reenviar de la barra de herramientas.

Automáticamente se abrirá la ventana del nuevo mensaje y el campo Para aparecerá relleno con los datos del usuario que nos envió el mensaje al que estamos respondiendo. El campo Asunto aparece

Aparecerá la ventana del nuevo mensaje, y tendremos que teclear en el campo Para la dirección de correo de la persona a la que deseamos reenviar el mensaje.

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El campo Asunto aparecerá con el mismo contenido que tenía el mensaje que estamos reenviando, pero con el prefijo Fw: (Forward) indicando que es un mensaje reenviado. En el cuerpo del mensaje aparece el texto del mensaje anterior que estamos reenviando y un espacio en blanco para que escribamos sobre él. De esta forma quedará un seguimiento de todos los mensajes que se han ido añadiendo según van siendo reenviados por o a otros usuarios.

¿Cómo manejar la lista de mensajes?

Cuando abrimos Outlook Express, de forma automática nos conectamos con el servidor de nuestras cuentas de correo electrónico, descargándose todos los mensajes que haya pendientes en el servidor.

Para enviar el mensaje bastará con hacer clic sobre el botón Enviar.

¿Cómo imprimir un mensaje de correo?

Para imprimir un mensaje, basta con seleccionarlo y hacer clic sobre el botón Imprimir de la barra de herramientas. Si lo que deseamos es seleccionar una impresora diferente a la que está seleccionada por defecto o deseamos imprimir solo algunas de las páginas, o sacar varias copias del mensaje, deberemos utilizar la opción del menú Archivo / Imprimir… que abrirá el cuadro de diálogo Imprimir en el que podremos configurar nuestras preferencias y hacer clic en el botón Imprimir para enviar el mensaje a la impresora.

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Puede suceder que nuestra bandeja de entrada se llene con un gran número de mensajes, dificultando su manejo, ya que encontrar un mensaje nuevo en concreto dependerá del criterio que en ese momento tengamos establecido para ordenar los mensajes. Por ello, Outlook nos proporciona dos herramientas muy cómodas que nos facilitan el trabajo. La primera opción que podemos emplear es la del menú Ver / Vista actual / Ocultar mensajes leídos, que dejará en nuestra bandeja solamente aquellos mensajes que aún no hemos abierto, y que generalmente coinciden con los últimos recibidos. Después de revisar todos los mensajes, podemos volver a mostrar todo el contenido de la bandeja de entrada con la opción Ver / Vista actual / Mostrar todos los mensajes.

Por otro lado disponemos de la opción del menú Ver / Ordenar por, con la que podemos indicar el campo por el que deseamos ordenar las cabeceras de los mensajes que estamos visualizando. Si elegimos la opción Recibido y marcamos el Orden descendente,

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situaremos al comienzo los últimos mensajes recibidos en nuestra bandeja de entrada. Recuerda que también puedes conseguir la ordenación de los mensajes haciendo clic en la cabecera de las columnas. Con el primer clic se ordena de forma ascendente y con un nuevo clic en la misma cabecera se ordenará de forma descendente.

jemos marcadas. Para organizar el orden de las columnas bastará con seleccionar el nombre de la columna que deseamos mover y utilizar los botones de Subir o Bajar hasta situarla en el lugar deseado. Si después de realizar los cambios no estamos satisfechos con el resultado, siempre podemos utilizar el botón Restablecer que dejará la configuración de las columnas tal como estaba cuando se instaló el programa.

Clic sobre la cabecera de las columnas para ordenar los mensajes por esa columna. Con un clic se ordenará de forma ascendente y con otro clic sobre la misma cabecera la ordenación cambiará a descendente.

¿Cómo configurar la presentación de Outlook Express?

Una de las grandes ventajas que presenta Outlook Express es la posibilidad de adaptar su presentación al gusto del usuario, de forma que este trabaje de la forma que le resulte más cómoda. En este apartado veremos algunas de las posibilidades que ofrece el programa y la forma de configurarlas.

Distribución de los paneles El programa de correo Outlook Express dispone de un conjunto de paneles que podemos mostrar y ocultar para crear el entorno de trabajo que más cómodo nos resulte. La siguiente imagen muestra una ventana del programa con la visualización de todos los paneles disponibles. Barra de Outlook Barra de vistas

Barra de herramientas Barra de carpetas

Panel de mensajes

Columnas de los mensajes El panel de las cabeceras de los mensajes es totalmente configurable. Podemos elegir qué columnas deseamos que se visualicen y el orden en el que se deben mostrar. Para configurarlo, elegiremos la opción del menú Ver / Columnas… Aparecerá el cuadro de diálogo Columnas en el que podemos marcar y desmarcar todas las columnas disponibles para este panel. Para marcar o quitar la marca podemos hacer clic sobre el cuadrado que aparece a la izquierda del nombre de cada columna o bien utilizar los botones Mostrar y Ocultar que aparecen en la parte derecha del cuadro de diálogo. Solo se mostrarán aquellas que de-

Barra de estado Panel de contactos

Lista de carpetas

Encabezado del panel de vista previa

Panel de vista previa

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Para seleccionar los paneles que deseamos mostrar al ejecutar el programa, utilizaremos la opción del menú Ver / Diseño… Aparecerá el cuadro de diálogo Propiedades de Distribución de ventanas, que está dividido en dos partes. En la parte superior, dentro del apartado Básico, podemos marcar aquellos paneles que queremos que se muestren.

Sin embargo, lo habitual es que la vista previa esté siempre disponible, ya que los mensajes se revisan de una forma mucho más rápida utilizando este panel. Bastará con ir haciendo clic en cada una de las cabeceras que hay que revisar o ir bajando con el cursor en el panel de mensajes para ir visualizando su contenido sin tener que manejar varias ventanas. Además de decidir si mostramos dicho panel, podemos configurar si lo situamos debajo o junto a los mensajes, e igualmente si se muestra o no el encabezado del panel de vista previa. Debemos tener en cuenta que si no mostramos este encabezado no podremos guardar directamente los datos adjuntos.

Encabezado del panel de vista previa

También podemos utilizar el botón Personalizar barra de herramientas… para modificar la barra de herramientas. Este botón nos lleva a un nuevo cuadro de diálogo en el que podremos indicar el modo en el que se visualizarán los botones de la barra de herramientas, por ejemplo: con texto o sin texto, con iconos grandes o pequeños, etc. Además podemos eliminar botones o añadir nuevos botones a la barra de herramientas, para ello bastará con seleccionar el botón correspondiente y utilizar los botones de <- Quitar o Agregar ->, respectivamente.

En el segundo apartado de la pantalla anterior configuramos si deseamos que se muestre o no el Panel de vista previa, que es donde se muestra el contenido del mensaje cuando nos situamos sobre alguna de las cabeceras. Si no mostrásemos este panel, para visualizar el contenido de un mensaje deberíamos hacer doble clic sobre la cabecera, con lo cual se abriría una nueva ventana donde se muestra toda la información.

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Guardar datos adjuntos

La apariencia de nuestro mensaje de correo cambiará en función de los paneles seleccionados. Por ejemplo, si seleccionamos que el panel de vista previa esté situado junto a los mensajes, la apariencia que tomará la ventana de Outlook Express será similar a la de la imagen siguiente.

Este tipo de organización es bastante útil si disponemos de una pantalla panorámica, ya que nos permite tener acceso a seleccionar un mayor número de mensajes sin tener que utilizar las barras de desplazamiento (scroll). Por último, simplemente recordar que lo habitual es que tengamos siempre visible algunos de estos paneles: el panel de la lista de carpetas, o la barra de carpetas, o bien la barra de Outlook, ya que así podre-

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mos acceder directamente a la carpeta que deseemos. Si tenemos ocultados todos los paneles que nos permiten acceder a las distintas carpetas, deberemos utilizar la opción del menú Ver / Ir a la carpeta… que muestra un nuevo cuadro de diálogo para que seleccionemos la carpeta en la que deseamos situarnos. Accedemos a la lista de carpetas desde la barra de carpetas de Outlook

Para configurar una firma para nuestros mensajes, utilizaremos la opción del menú Herramientas / Opciones… Se abrirá el cuadro de diálogo Opciones y en él seleccionaremos la ficha Firmas. Para añadir una nueva firma haremos clic en el botón Nueva. Aparecerá automáticamente la primera firma con el nombre Firma n.º 1 y estará seleccionada como predeterminada. Si deseamos cambiar el nombre de la firma, utilizaremos el botón Cambiar nombre situado a la derecha, por ejemplo, la llamamos Instituto. En la parte inferior podemos seleccionar si vamos a teclear nuestra firma, opción Texto, o bien la tenemos preparada en un archivo, opción Archivo. En nuestro caso, para la primera firma, vamos a seleccionar la opción texto y vamos a escribir en el cuadro la información que deseamos añadir a nuestros mensajes.

¿Cómo firmar nuestros mensajes?

Habitualmente, cada vez que enviamos un mensaje de correo, al final del mensaje tecleamos un texto de despedida, en el que incluimos un saludo, nuestro nombre y la dirección de correo o la página Web de nuestro centro, etc. Pues bien, Outlook nos permite configurar esta información y añadirla de forma automática a todos los mensajes que enviemos, de esta forma no tendremos que teclearla en cada mensaje. Además, si disponemos de varias cuentas de correo, podemos configurar una firma para cada cuenta o bien utilizar la misma para varias cuentas, según nos interese.

Para que la firma se añada a los mensajes de salida, debemos marcar la opción Agregar firmas a todos los mensajes salientes que aparece en la parte superior de cuadro de diálogo. Una vez marcada esta opción, podemos marcar o desmarcar la opción de No incluir la firma en las respuestas ni en los reenvíos.

En este cuadro podemos añadir tantas firmas como deseemos; sin embargo, una cuenta de correo solo puede tener asociada una firma. Entonces ¿para qué tantas firmas? La respuesta es sencilla: puede ser que el usuario tenga varias cuentas de correo, una para trabajo, otra para ocio con la que se comunica con sus amigos y familiares, etc. Seguramente, su mensaje de despedida en los correos no sea el mismo cuando

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envía un correo de trabajo que cuando queda con sus amigos para ir a cenar. Además, si se trata de un ordenador compartido por varios usuarios, lo normal es que cada uno tenga al menos una cuenta de correo y desee tener su firma o firmas personalizadas.

utilizar la opción del menú Herramientas / Libreta de direcciones… Aparecerá en pantalla una nueva ventana con el contenido actual de la libreta de direcciones.

Para añadir una nueva firma, bastará con hacer clic en el botón Nueva y aparecerá el nombre de la nueva firma, aunque esta vez no será la predeterminada, pues ya teníamos una. Si queremos que el contenido se añada desde un archivo, bastará con marcar la opción Archivo y localizar su ubicación con el botón Examinar. Cuando tenemos varias firmas, para establecer la predeterminada bastará con seleccionarla en la lista y hacer clic sobre el botón Establecer como predeterminada. La firma predeterminada se utilizará para todas las cuentas de correo que no tengan una firma asignada. Para asignar una firma a una cuenta de correo bastará con seleccionar la firma y hacer clic en el botón Opciones avanzadas, se abrirá un nuevo cuadro de diálogo con las cuentas disponibles y bastará con marcar aquellas cuentas que van a utilizar esa firma.

Para añadir un nuevo contacto utilizaremos el botón Nuevo de la barra de herramientas. Al hacer clic sobre él se desplegará un menú en el que elegiremos la opción Nuevo contacto…

Se abrirá un cuadro de diálogo en el que podremos teclear los datos del nuevo contacto como el nombre, los apellidos, etc. Para añadir las direcciones de correo, por si tiene varias, tecleamos la dirección en el cuadro correspondiente y hacemos clic en el botón Agregar.

La libreta de direcciones

Con la libreta de direcciones podemos organizar nuestros contactos y guardar todo tipo de datos que consideremos relevantes sobre ellos, tanto a nivel personal como profesional. Para acceder a la libreta de direcciones podemos utilizar el botón Direcciones de la barra de herramientas o bien

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Si hemos tecleado varias direcciones para el contacto, debemos establecer una como predeterminada, para ello la seleccionamos y hacemos clic en el botón Establecer como predeterminada. Para modificar o eliminar una dirección de correo electrónico, usaremos los botones Modificar y Quitar.

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Cuando el número de contactos que tenemos en la libreta de direcciones es numeroso y queremos buscar a una persona en concreto, utilizaremos el botón Buscar personas de la barra de herramientas. Aparecerá el cuadro de diálogo Buscar personas en el que podemos rellenar aquellos campos que conozcamos del contacto que deseamos localizar. Una vez rellenado alguno de los criterios de búsqueda, hacemos clic en el botón Buscar ahora y en unos instantes la ventana se ampliará mostrando el resultado de la búsqueda efectuada. En la libreta de direcciones podemos añadir la información personal del contacto con la ficha Domicilio o los datos laborales del mismo, utilizando la ficha Negocios. También podemos guardar información de sus datos familiares, su fecha de cumpleaños, su aniversario, etc., empleando la ficha Personal. La ficha Otros nos permitirá escribir comentarios sobre nuestro contacto que no estén reflejados en ninguno de los apartados anteriores, y además muestra información sobre los grupos a los que pertenece dicho contacto. Para consulta o para modificar la información de un contacto, primero lo seleccionaremos en la lista de contactos y después haremos clic sobre el botón Propiedades de la barra de herramientas, o bien hacemos doble clic sobre el contacto.

Para eliminar un contacto de nuestra libreta de direcciones bastará con seleccionarlo y hacer clic sobre el botón Eliminar de la barra de herramientas.

En la lista inferior de la nueva ventana aparece una lista de todos los contactos que cumplen el criterio de búsqueda establecido. Desde esta lista podemos consultar o modificar la información del contacto haciendo clic sobre el botón Propiedades. O bien los podemos borrar de la libreta de direcciones utilizando el botón Eliminar. Para salir de esta ventana utilizaremos el botón Cerrar.

Para imprimir información de la libreta de direcciones utilizaremos el botón Imprimir de la barra de herramientas.

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Esta opción enviará a la impresora la información de todos los contactos o solo de los que tengamos seleccionados. El primer paso para realizar el listado es establecer el criterio de ordenación por el que deseemos obtener dicho listado. Para ello ordenaremos la lista de los contactos haciendo clic en la cabecera de la columna correspondiente. Después seleccionamos los contactos que vayamos a imprimir, para ello utilizaremos las combinaciones de selección de Windows (<Shift> ⫹ clic o <Ctrl.> ⫹ clic). Por último hacemos clic en el botón Imprimir. Aparecerá el cuadro de diálogo Imprimir en el que podemos elegir: 1.º Si queremos imprimir todos nuestros contactos o solamente los seleccionados. 2.º El tipo de impresión que vamos a efectuar: si es en modo memorando, tarjeta de presentación o lista telefónica.

Seleccionamos el número de copias y la impresora a la que se tiene que enviar la información y terminamos haciendo clic en el botón Imprimir.

2.º Automáticamente, se abrirá el cuadro de diálogo Seleccionar destinatarios. En él seleccionaremos el contacto al que deseamos enviar el correo y haremos clic en el botón correspondiente: a) clic en el botón Para:-> si es uno de los destinatarios del mensaje; b) clic en CC:-> si es un contacto al que deseamos enviar una copia del mensaje; c) clic en CCO:-> si lo que deseamos es enviarle una copia del mensaje sin que lo sepan los demás destinatarios.

3.º Una vez seleccionados todos los contactos, hacemos clic en el botón Aceptar y volveremos a la ventana del mensaje, en la cual ya se habrán rellenado automáticamente los campos mencionados.

¿Cómo enviar un correo a un contacto de la libreta de direcciones?

Para utilizar la libreta de direcciones al crear un nuevo mensaje de correo: 1.º Hacemos clic en el botón Para que hay junto al cuadro de texto donde se teclea la dirección del destinatario.

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Los campos aparecen rellenos automáticamente con las direcciones seleccionadas en la libreta de direcciones

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¿Cómo enviar un mensaje a un grupo de personas?

Para añadir un contacto al nuevo grupo bastará con seleccionarlo y hacer clic sobre el botón Seleccionar->. Todos los contactos seleccionados aparecerán en la lista de la parte derecha de la ventana bajo el título Miembros:. Para terminar, la selección haremos clic en el botón Aceptar y volveremos a la ventana de creación del grupo, donde podremos observar cómo se han añadido los contactos seleccionados a la lista de Miembros del grupo:.

La libreta de direcciones nos permite crear grupos de una forma sencilla. Para ello ejecutamos la libreta de direcciones y hacemos clic en el botón Nuevo de la barra de herramientas. En el menú que aparece seleccionamos la opción Grupo nuevo… Aparecerá el cuadro de diálogo Propiedades en el que deberemos teclear el nombre del nuevo grupo que estamos creando.

Para seleccionar de nuestra libreta de direcciones los contactos que deseamos añadir al grupo, haremos clic en el botón Seleccionar miembros, que aparece en la parte derecha de la ventana. Se mostrará una nueva ventana en la que aparece un listado de todos los contactos que tenemos en nuestra libreta de direcciones.

Además, desde la ventana de Propiedades del grupo que estamos creando, tenemos disponible el botón Nuevo contacto que nos permite realizar el alta de un nuevo contacto en nuestra libreta de direcciones y además dicho contacto se incluirá como miembro del grupo que estamos creando.

Si deseamos añadir un miembro nuevo a nuestro grupo, pero no deseamos que se registre como nuevo contacto en nuestra libreta de direcciones, deberemos utilizar los campos Nombre y Dirección de correo electrónico de la parte inferior de la ventana.

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Una vez rellenados, bastará con hacer clic en el botón Agregar para incluirlo en la lista del grupo aunque no se realizará el alta como contacto individual en nuestra libreta de direcciones.

También disponemos de otra forma sencilla de enviar un correo electrónico utilizando la libreta de direcciones. Para ello realizaremos los siguientes pasos: • El primer paso consiste en abrir la libreta de direcciones. • Después seleccionamos el contacto, contactos o grupos a los que deseamos enviar el mensaje.

Para enviar un correo electrónico a todo el grupo:

• Hacemos clic sobre el botón Acciones de la barra de herramientas, y en el menú desplegable que aparece seleccionamos la opción Enviar correo.

1.º Creamos un mensaje nuevo y hacemos clic en el botón que nos permite seleccionar los destinatarios desde la libreta de direcciones.

• Aparecerá la ventana de Mensaje nuevo con el campo Para: rellenado. Sólo nos quedará rellenar el Asunto, teclear el contenido del mensaje y hacer clic en el botón Enviar. Seleccionamos el nombre del grupo que incluye los miembros a los que deseamos enviar el correo electrónico

2.º Buscamos y seleccionamos el nombre del grupo en la lista de contactos, y hacemos clic en el botón Para:->. El nombre del grupo aparecerá como destinatario del mensaje. 3.º Hacemos clic en Aceptar. 4.º Rellenamos el contenido del mensaje y hacemos clic en el botón Enviar de la barra de herramientas. Outlook Express enviará el mismo mensaje a todos los miembros que forman parte del grupo seleccionado.

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Evolution es un programa que nos permite gestionar nuestro correo electrónico de una forma práctica y sencilla. Este software viene incluido en las distribuciones de Linux (en nuestro caso, estamos utilizando Guadalinex) y se instala en nuestro ordenador cuando instalamos el sistema operativo.

¿Cómo se ejecuta Evolution?

Para ejecutar este programa, podemos hacer clic en el menú Aplicaciones, seleccionar la opción Internet y elegir Lector de correo (Evolution) en el submenú que aparece. Si disponemos de un acceso directo en el escritorio bastaría con hacer doble clic sobre él. Cabeceras de los mensajes de correo

Carpetas

Normalmente en la parte de la izquierda de Evolution aparece el árbol de carpetas, donde podremos crear nuestras propias carpetas para organizar los mensajes que deseemos guardar en el programa. Algunas de las carpetas que aparecen por defecto con Evolution son: • Bandeja de entrada, donde quedará el correo que recibimos. • Bandeja de salida, cuando creamos un correo y lo enviamos, cuando respondemos a un correo, o bien cuando reenviamos a otros usuarios un correo recibido, el correo se coloca en la Bandeja de salida hasta que pueda ser enviado. • Correo enviado, una vez que el correo ha sido enviado, automáticamente pasa de la carpeta Bandeja de salida a la de Correo enviado. • Papelera, cuando eliminamos un correo, el mensaje es enviado a la Papelera, pero para borrarlo definitivamente deberemos eliminarlo de esta carpeta. Cuando hacemos clic sobre una de las carpetas, en la parte derecha aparecen las cabeceras de los mensajes que contiene. Podemos ordenar la lista de mensajes haciendo clic sobre la cabecera de cualquiera de las columnas: con un clic lo ordenará de forma ascendente y con otro clic sobre ella de forma descendente. Las cabeceras de mensajes que aparecen en negrita nos indican que estos aún no han sido abiertos.

Barra de estado

Cuerpo del mensaje seleccionado

Generalmente, al ejecutar el programa, se intentará efectuar de forma automática una conexión a nuestro servidor para comprobar si hay correo pendiente de recibir, y en caso afirmativo se descargan los mensajes que hemos recibido. Los nuevos mensajes se colocarán en la carpeta Bandeja de entrada.

En el panel de la parte inferior de las cabeceras se muestra el cuerpo del mensaje seleccionado. Si deseamos ver el contenido en una ventana nueva, bastará con hacer doble clic sobre la cabecera.

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Debajo del árbol de carpetas se encuentra el botón de contactos. Para visualizar los contactos actuales de nuestro lector de correo bastará con hacer un clic sobre él y estos se mostrarán en la ventana.

2.º Aparece la ventana Preferencias de Evolution y en el panel de la parte izquierda seleccionamos el botón Cuentas de correo, con lo que aparecerán las cuentas que están configuradas en el programa.

Para enviar un mensaje a cualquiera de los contactos que aparecen en la ventana, haremos clic derecho sobre él y elegiremos la opción Enviar un mensaje al contacto del menú de contexto.

Clic para mostrar las cuentas de correo configuradas

Botón de contactos

¿Cómo configurar nuestra cuenta de correo?

3.º Para crear una nueva cuenta hacemos clic en el botón Añadir y automáticamente se ejecutará el asistente para la configuración de la cuenta de correo. Lo primero que nos muestra es una ventana de bienvenida en la que tenemos que hacer clic sobre el botón Adelante para comenzar a configurar la cuenta.

Para poder utilizar el programa de correo electrónico, es necesario disponer de una cuenta de correo. Las direcciones de correo electrónico tienen el siguiente formato: usuario@nombre_servidor por ejemplo, jesus@tucentroeducativo.com, donde jesus sería el nombre del usuario y tucentroeducativo.com el nombre del servidor. Para configurar nuestra cuenta de correo electrónico procedemos así: 1.º Ejecutamos el programa y seleccionamos la opción del menú Editar / Preferencias…

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4.º En el siguiente paso, lo primero que nos pide es el nombre que se debe mostrar para la nueva cuenta y la dirección de correo electrónico que estamos configurando. Además podemos indicar si esta nueva cuenta será la cuenta que utili-

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zaremos como predeterminada en el caso de que hubiese varias direcciones de correo configuradas en el programa. Teclearemos los datos y haremos clic en el botón Adelante.

5.º En la siguiente ventana tenemos que configurar el nombre del servidor de correo entrante. Este nombre debe ser proporcionado por el servidor en el que tenemos nuestra cuenta de correo. Debemos indicar el tipo de servidor, generalmente POP, rellenar el nombre del servidor de correo entrante, el usuario y la contraseña del mismo. Además, si es nuestro ordenador habitual, deberíamos marcar la casilla Recordar contraseña para que no sea necesario teclearla cada vez que consultamos el correo. Para continuar haremos clic en el botón Adelante.

6.º En la nueva ventana indicaremos si deseamos que Evolution compruebe de forma periódica si tenemos nuevo correo en el servidor. Para ello bastará con marcar la opción Comprobar si hay correo nuevo automáticamente y establecer cada cuanto tiempo debe realizarse esta comprobación. El tiempo se indicará en minutos. Hacemos clic en el botón Adelante para continuar.

7.º Pasamos a la ventana de configuración del correo saliente. Lo primero que tenemos que seleccionar es el tipo de servidor, generalmente SMTP.

Además debemos teclear el nombre del servidor: esta información nos tiene que ser suministrada por el servidor en el que tenemos nuestra

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cuenta de correo y además nos debe decir si la cuenta requiere autenticación, generalmente no, pero en caso afirmativo marcaríamos la casilla correspondiente. 8.º Hacemos clic en el botón Adelante y aparecerá la ventana de Administración de la cuenta, en la que únicamente debemos teclear el nombre con el que vamos a trabajar con la cuenta que acabamos de crear. Una vez tecleado, haremos clic en Adelante y aparecerá la ventana de finalización del asistente.

¿Cómo enviar y recibir correos?

Cuando se ejecuta el programa Evolution, se produce una consulta al servidor para ver si tenemos correos pendientes de recibir, y en caso afirmativo se descargan a nuestro ordenador. Igualmente, si tenemos algún mensaje preparado para ser enviado, la transmisión de dicho mensaje comenzará de forma inmediata. Si en cualquier momento deseamos comprobar si tenemos algún mensaje pendiente o queremos enviar algo que tengamos en la carpeta Bandeja de Salida bastará con utilizar el botón Enviar / Recibir de la barra de herramientas o bien utilizar la opción del menú Archivar / Enviar / Recibir.

La mayoría de las operaciones que podemos realizar con el programa de correo las tenemos disponibles desde la barra de herramientas.

9.º La configuración de nuestra cuenta de correo electrónico habrá concluido al hacer clic sobre el botón Aplicar.

Para crear un correo electrónico, haremos clic en el botón Nuevo de dicha barra, automáticamente se abrirá una nueva ventana en la que podremos crear el mensaje que vamos a enviar. Lo primero que debemos rellenar es la cabecera del mensaje que está formado por los siguientes campos:

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• De: nos permite indicar la cuenta desde la que se enviará el correo que estamos creando. Si tenemos varias cuentas configuradas podemos seleccionar mediante una lista desplegable cuál de ellas utilizar.

correo es colocado en la carpeta Bandeja de salida y en el momento en que haya conexión será enviada. Una vez terminada su transmisión, el correo será depositado en la carpeta de Correo enviado.

• Para: en este campo debemos teclear la dirección de correo electrónico de la persona o entidad a la que enviamos el mensaje. Si deseamos enviar el mensaje a varios destinatarios, debemos colocar sus direcciones separadas por comas. • Cc: (Con Copia) podemos utilizar este campo para indicar la dirección de correo electrónico de aquellas personas que deben recibir una copia del mensaje aunque el mensaje no sea para ellos. El destinatario conoce que otras personas están recibiendo una copia del mensaje. Si este campo no se visualiza en la ventana, podemos mostrarlo utilizando la opción del menú Ver / Campo «Cc». • Cco: (Con Copia Oculta) es similar al anterior, permite enviar una copia a terceras personas, pero ahora el remitente no conocerá que otros han recibido una copia del mensaje que le han enviado. Si este campo no se visualiza en la ventana podemos mostrarlo utilizando la opción del menú Ver / Campo «Cco». • Asunto: es una breve descripción del contenido del mensaje; aunque el mensaje se puede enviar sin asunto, recomendamos rellenar siempre este campo, ya que se muestra en las cabeceras de los mensajes y nos da una idea aproximada del contenido del mismo.

¿Cómo adjuntar archivos al correo?

El programa de correo también nos permite adjuntar documentos al correo que estamos enviando. Para ello, cuando tengamos preparado el correo que vamos a enviar: 1.º Hacemos clic sobre el botón Adjuntar de la barra de herramientas de la ventana del nuevo mensaje. Inmediatamente se abrirá un cuadro de diálogo para seleccionar los archivos que deseamos enviar con el correo. 2.º Una vez seleccionados, bastará con hacer clic en el botón Adjuntar, con lo que los documentos se anexarán al mensaje que hemos creado y serán enviados junto al mensaje.

En la parte inferior podemos teclear el contenido del mensaje que deseamos enviar. Para teclear el mensaje, podemos emplear la barra de formato que hay sobre el cuerpo del mensaje. Con ella podremos cambiar el tipo de letra, el tamaño, el estilo, la alineación, etc. Igualmente, en la barra de herramientas del mensaje podemos encontrar un botón que nos permitirá comprobar la ortografía, deshacer la última operación efectuada, copiar, cortar, pegar, etc. Una vez terminado el mensaje emplearemos el botón Enviar de la barra de herramientas, con lo que el

Seleccionamos el archivo que deseamos adjuntar

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Los documentos anexados al correo aparecen en el apartado Barra de adjuntos de la parte inferior del mensaje.

¿Cómo saber si nuestro correo ha sido recibido?

Para conocer si nuestro correo ha llegado a su destino, podemos pedir al destinatario una confirmación de lectura del mensaje. Para ello, emplearemos el menú Insertar / Solicitar confirmación de lectura.

Igualmente podemos indicar la prioridad del mensaje que estamos enviando, para ello emplearemos la opción del menú Insertar / Opciones de envío. Cuando el destinatario reciba el nuestro mensaje, le aparecerá una alerta indicando que el remitente, es decir, nosotros, hemos solicitado una confirmación de la lectura del mensaje; si el usuario hace clic en el botón Aceptar situado en el cuadro de diálogo, recibiremos un mensaje indicando que el destinatario ha leído el mensaje.

6 Seleccionamos la ficha Opciones generales y en el apartado Prioridad podemos seleccionar entre indefinida, alta, estándar y baja.

¿Cómo recibir archivos adjuntos?

Igualmente, cuando recibimos un correo electrónico puede venir con archivos adjuntos. Si eso es así, junto al encabezado, en la columna aparecerá la imagen de un clip con un papel. También aparecerá en el encabezado del mensaje el número de archivos que se han adjuntado al correo. Archivos adjuntos

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Para guardarlos en nuestro equipo debemos hacer clic sobre el botón , con lo que se abre una ventana para seleccionar la carpeta en la que queremos guardar los archivos que nos han llegado. Una vez seleccionada dicha carpeta, bastará con hacer clic en el botón Guardar para tenerlos disponibles.

Aparecerá el cuadro de diálogo Crear carpeta para seleccionar el lugar donde la queremos crear y el nombre que le queremos poner. Por supuesto que podemos crear carpetas dentro de otras carpetas, por ejemplo, podemos crear la carpeta Instituto y dentro de ella la carpeta ESO y la carpeta Bachillerato.

Una vez que tenemos creadas las carpetas que vamos a utilizar, lo que nos falta es colocar los mensajes recibidos sobre dichas carpetas. Para ello: Seleccionamos la carpeta donde queremos guardar los archivos ajuntos

¿Cómo organizar la información?

1.º Nos colocamos en la Bandeja de entrada y en la parte derecha nos aparecen las cabeceras de los mensajes. 2.º Hacemos clic sobre el mensaje que deseamos mover, lo arrastramos hasta la carpeta donde lo queremos situar y soltamos. Automáticamente, el mensaje se ha depositado en la carpeta en la que lo hemos soltado. Si hacemos clic en dicha carpeta, podremos ver las cabeceras de los mensajes que contiene.

Cuando recibimos correo, los nuevos mensajes se guardan en la carpeta Bandeja de entrada, de manera que si acumulamos en dicha carpeta todos los mensajes que vamos recibiendo, llegará un momento en el que intentar localizar un mensaje en concreto resultará muy difícil. Por ello, lo aconsejable es crear nuestras propias carpetas y organizar nuestros correos según su contenido, sus destinatarios, etc.

Si los mensajes que deseamos cambiar son muchos, podemos utilizar la selección múltiple para mover varios a la vez. Recuerda que puedes seleccionar varios elementos contiguos haciendo clic en el primero y Shift ( ) ⫹ clic en el último. Si lo que queremos es seleccionar varios mensajes que no están seguidos, deberemos hacer clic en el primero y Control <Ctrl.> ⫹ clic en el resto. Una vez seleccionados, bastará con arrastrarlos a la carpeta destino para mover todos a la vez.

Para crear una nueva carpeta, hacemos un clic derecho sobre el elemento En este equipo y elegimos la opción Carpeta nueva… del menú de contexto.

Para borrar un mensaje lo arrastramos sobre la Papelera. Igualmente, si seleccionamos un mensaje y pulsamos la tecla suprimir <Supr> o hacemos clic sobre el botón Borrar de la barra de herramientas, el mensaje será colocado en la Papelera.

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Para borrar definitivamente los mensajes que no necesitamos debemos utilizar la opción del menú Archivar / Vaciar papelera.

o las respuestas enviadas y del mensaje o los mensajes recibidos sobre el mismo correo. Si el mensaje que recibimos fue enviado a varios destinatarios y queremos que nuestra respuesta llegue a todos los que recibieron el mensaje y no solo a quien lo envió, deberemos utilizar el botón Responder a todos de la barra de herramientas. Al igual que en el caso anterior, en el campo Para aparecerán todos los destinatarios de nuestra respuesta. Para enviar el mensaje, bastará con hacer clic sobre el botón Enviar.

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¿Cómo responder a un correo recibido?

Para responder a un mensaje recibido, bastará con seleccionar su cabecera o abrir el mensaje con doble clic, y hacer clic sobre el botón Responder de la barra de herramientas. Automáticamente, se abrirá la ventana de nuevo mensaje y el campo Para aparecerá relleno con los datos del usuario que nos envió el mensaje al que estamos respondiendo. El campo Asunto aparece relleno con el mismo contenido del mensaje que habíamos recibido, pero con el prefijo Re: que nos indica que es una respuesta a un mensaje.

En el cuerpo del mensaje aparece el mensaje anterior y un espacio en blanco para que escribamos: de esta forma quedará un seguimiento de la respuesta

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¿Cómo reenviar un correo?

En ocasiones, debemos enviar a una tercera persona un correo recibido, para ello disponemos de la opción reenviar. Para ello, seleccionamos el mensaje con un clic, o lo abrimos con un doble clic, y hacemos clic en el botón Reenviar de la barra de herramientas. Aparecerá la ventana de nuevo mensaje y tendremos que teclear en el campo Para la dirección de correo de la persona a la que queremos reenviar el mensaje. El campo asunto aparecerá con el mismo contenido que tenía el mensaje que estamos reenviando, pero con el prefijo Fw: (Forward) indicando que es un mensaje reenviado. En el cuerpo del mensaje aparece el mensaje anterior que estamos reenviando y un espacio en blanco para que escribamos sobre él, de esta forma quedará un seguimiento de todos los mensajes que se han ido añadiendo según han sido reenviados a otros usuarios. Para enviar el mensaje bastará con hacer clic sobre el botón Enviar.

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¿Cómo imprimir un mensaje de correo?

Para imprimir un mensaje, basta con seleccionarlo y hacer clic sobre el botón Imprimir de la barra de herramientas, o bien utilizar la opción del menú Archivar / Imprimir…. Aparecerá el cuadro de diálogo Imprimir mensaje con la ficha Impresora, en la que podemos seleccionar la impresora por la que deseamos realizar la impresión.

Una vez que hayamos seleccionado las opciones de impresión, bastará con hacer clic sobre el botón Imprimir para enviar el mensaje a la impresora.

¿Cómo manejar la lista de mensajes?

Cuando abrimos Evolution, de forma automática nos conectamos con los servidores de nuestras cuentas de correo electrónico, descargándose todos los mensajes que haya pendientes en el servidor. Puede suceder que nuestra bandeja de entrada se llene con un gran número de mensajes, dificultando su manejo, ya que encontrar un mensaje nuevo en concreto dependerá del criterio que en ese momento tengamos establecido para ordenar los mensajes. Por ello, Evolution nos proporciona dos herramientas muy cómodas que nos facilitan el trabajo.

Si hacemos clic sobre la ficha Trabajo podremos seleccionar si deseamos imprimir todo el documento o solamente algunas páginas del mismo, al igual que el número de copias que deseamos realizar. Por último, la ficha Papel nos permite seleccionar el tipo de papel que vamos a utilizar, la orientación del mismo, etc.

La primera opción que podemos emplear es la del menú Ver / Ocultar mensajes leídos, que dejará en nuestra bandeja solamente aquellos mensajes que aún no hemos abierto, y que generalmente coinciden con los últimos recibidos. Después de revisar todos los mensajes, podemos volver a mostrar todo el contenido de la bandeja de entrada con la opción Ver / Mostrar mensajes ocultos.

Por otro lado disponemos de la opción del menú Ver / Vista actual / Por …, con la que podemos indicar el campo por el que deseamos ordenar las cabeceras de los mensajes que estamos visualizando.

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Recuerda que también puedes conseguir la ordenación de los mensajes haciendo clic en la cabecera de las columnas. Con el primer clic se ordena de forma ascendente y con un nuevo clic en la misma cabecera se ordenará de forma descendente. Por ejemplo, si ordenamos los mensajes por la columna Fecha en forma descendente tendremos al comienzo de la lista los últimos mensajes recibidos. Clic sobre la cabecera de las columnas para ordenar los mensajes por esa columna. Con un clic se ordenará de forma ascendente y con otro clic sobre la misma cabecera la ordenación cambiará a descendente

Evolution y en él seleccionaremos la cuenta de correo para la que vamos a crear la nueva firma.

Para añadir una nueva firma haremos clic en el botón Editar. Aparecerá automáticamente el editor de cuentas, en cuya parte inferior está disponible el botón Añadir firma nueva. Al hacer clic sobre dicho botón aparecerá la ventana Editar firma en la cual se solicitará un nombre para la nueva firma y el contenido de la misma. Para terminar, hacemos clic en el botón Guardar y cerrar.

¿Cómo podemos firmar nuestros mensajes?

Habitualmente, cada vez que enviamos un mensaje de correo, al final del mensaje tecleamos un texto de despedida, en el que incluimos un saludo, nuestro nombre y la dirección de correo o la página Web de nuestro centro, etc. Pues bien, Evolution nos permite configurar esta información y añadirla de forma automática a todos los mensajes que enviemos, de esta forma no tendremos que teclearla en cada mensaje. Además, si disponemos de varias cuentas de correo, podemos configurar una firma para cada cuenta o bien utilizar la misma para varias cuentas, según nos interese.

Con este proceso podemos añadir tantas firmas como deseemos; sin embargo, una cuenta de correo solo puede tener asociada una firma. Entonces ¿para qué tantas firmas? La respuesta es sencilla: puede ser que el usuario tenga varias cuentas de correo, una para trabajo, otra para ocio con la que se comunica con sus amigos y familiares, etc. Seguramente, su mensaje de despedida en los correos no sea el mismo cuando envía un correo de trabajo que cuando queda con sus amigos para ir a cenar.

Para configurar una firma para nuestros mensajes utilizaremos la opción del menú Editar / Preferencias. Se abrirá el cuadro de diálogo Preferencias de

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Además, si se trata de un ordenador compartido por varios usuarios, lo normal es que cada uno tenga al menos una cuenta de correo, y cada uno deseará tener su firma o firmas personalizadas.

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Para cambiar o asignar una firma a una cuenta de correo bastará con seleccionar la cuenta, hacer clic en el botón Editar y seleccionar en la lista Firma: la que deseamos emplear.

cha que está junto a este botón y seleccionar la opción Contacto. Se abrirá un cuadro de diálogo en el que debemos teclear los datos del nuevo contacto como el nombre, el apodo, etc. Podemos añadir hasta cuatro direcciones de correo, para el trabajo, para el domicilio, etc., y los diferentes teléfonos del contacto, mensajería instantánea, etc.

Seleccionamos la firma que deseamos utilizar

Contactos

Con el panel de contactos podemos organizar nuestros contactos y guardar información sobre ellos, tanto a nivel personal como profesional. Para acceder a dicho panel podemos utilizar el botón Contactos o bien seleccionar la opción del menú Ver / Ventana / Contactos.

En la ventana de contactos podemos añadir la información sobre la página Web personal, de su Blog, datos de su trabajo, etc., utilizando la ficha Información personal. Para añadir información sobre las direcciones de correo tradicional disponemos de la ficha Dirección de correo. Para guardar la información que acabamos de rellenar, bastará con hacer clic en el botón Aceptar. Para consultar o modificar la información de un contacto, bastará con hacer un doble clic sobre él, o seleccionarlo con un clic en la lista de contactos y después elegir la opción del menú Archivar / Abrir.

Contacto seleccionado

Para eliminar un contacto, bastará con seleccionarlo y hacer clic sobre el botón Borrar de la barra de herramientas.

En esta ventana aparecen los contactos que hemos añadido hasta ahora. Para crear uno nuevo, bastará con hacer clic en el botón Nuevo o desplegar la fle-

Para imprimir la información de nuestros contactos, utilizaremos el botón Imprimir de la barra de herramientas.

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¿Cómo enviar un correo a uno de nuestros contactos?

mensaje, en la cual ya se habrán rellenado automáticamente los campos mencionados.

Para utilizar las señas de uno de nuestros contactos al que le queremos enviar un correo procedemos así: 1.º Una vez escrito el mensaje, hacemos clic en el botón Para: que hay junto al cuadro de texto destinado a contener la dirección del destinatario.

2.º Automáticamente se abrirá el cuadro de diálogo Selecciona contactos de la libreta de direcciones. En él seleccionamos el contacto al que deseamos enviar el correo y hacemos clic en el botón Añadir correspondiente. Desde esta misma ventana podemos añadir direcciones para los campos Para, Cc y Cco.

¿Cómo enviar un mensaje a un grupo de personas?

Hay ocasiones en las que debemos enviar un correo a un grupo de personas que tienen algo en común, por ejemplo, un ejercicio a los alumnos de clase, un mensaje a los miembros de un departamento del centro, un aviso a todos los jefes de departamento, la convocatoria de un claustro, etc. Pues bien, la forma más sencilla y cómoda de realizar estas tareas es mediante la creación de una lista de contactos. Una lista de contactos es un conjunto de contactos con algo en común, por ejemplo, pertenecer a la misma clase, al mismo departamento, ser jefes de departamento, estar en un centro, etc. El panel de contactos nos permite crear una lista de contactos de una forma sencilla. Para ello haremos clic en la flecha que hay junto al botón Nuevo de la barra de herramientas. En el menú que aparece seleccionamos la opción Lista de contactos. Aparecerá un cuadro de diálogo en el que deberemos teclear el nombre de la nueva lista que estamos creando.

Una vez seleccionados todos los contactos, haremos clic en el botón Cerrar y volveremos a la ventana del

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Para añadir un contacto existente a nuestra lista bastará con arrastrarlo sobre la lista y soltarlo en ella.

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mientas. Evolution enviará el mismo mensaje a todos los miembros que forman parte de la lista seleccionada.

Tecleamos la dirección de correo y hacemos clic en el botón Añadir

Si deseamos añadir un miembro nuevo a nuestra lista y este no existe como contacto, bastará con teclear su dirección de correo en el cuadro de texto y hacer clic en el botón Añadir para incorporarlo a nuestra lista. Añadimos el nombre de la lista de contactos que contiene los miembros a los que deseamos enviar el correo electrónico

Para añadir un contacto existente lo arrastraremos sobre este espacio

Para enviar un correo electrónico a todos los miembros de la lista: 1.º Creamos un mensaje nuevo y hacemos clic en el botón Para:, que nos permite seleccionar los destinatarios desde nuestros contactos.

Al enviar un correo a una lista de contactos, el mensaje será recibido por todos los miembros que la integren

2.º Buscamos el nombre de la lista de contactos y hacemos clic en el botón Añadir. 3.º El nombre del grupo aparecerá como destinatario del mensaje en el campo Para:. Hacemos clic en Cerrar. 4.º Rellenamos el contenido del mensaje y hacemos clic en el botón Enviar de la barra de herra-

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Guía de uso general de Kalipedia Presentación ¿Qué es Kalipedia? Kalipedia (www.kalipedia.com) es una iniciativa pionera de web 2.0 que se centra en los contenidos educativos y se dirige al ámbito de habla hispana; con ella el Grupo Santillana pone a disposición de toda la sociedad una web de ayuda al estudio y a la enseñanza, de acceso libre y gratuito, con vocación de convertirse en el recurso de referencia para el mundo educativo. Kalipedia nace con más de 40.000 contenidos: el usuario puede visualizar las obras de Velázquez, escuchar discursos de los grandes protagonistas de la Historia, desplazarse al centro de la Tierra para comprender el origen de los volcanes, conocer de cerca a los personajes más ilustres, profundizar en fórmulas matemáticas… Y todo ello con la garantía y el rigor del Grupo Santillana. Kalipedia te ofrece además la posibilidad de compartir información e intervenir en el propio desarrollo de la página a través del «interkambiador», un lugar de encuentro para profesores y estudiantes que convierte al usuario en parte activa del proyecto a través de una red social viva y dinámica.

Características Kalipedia presenta los contenidos contextualizados y relacionados entre sí, promoviendo la iniciativa personal y la gestión de la información por parte del usuario, y fomentando, de este modo, la evolución personal y académica. Los rasgos característicos de Kalipedia se pueden resumir en los siguientes puntos: • En la actualidad, cuenta con 40.000 contenidos divulgativos, que se van ampliando día a día. Estos contenidos pertenecen a las áreas de Geografía, Lengua, Ciencias, Historia, Literatura, Filosofía, Arte, Tecnología, Física, Química, Matemáticas e Informática, y están dirigidos a estudiantes de Educación Secundaria Obligatoria. • Tiene un potente tratamiento gráfico, que enriquece las áreas temáticas con elementos visuales en alta resolución y de gran calidad: mapas de todo tipo, fotografías, galerías de imágenes, gráficos, ilustraciones e infografías. • Ofrece un amplio despliegue de elementos interactivos en distintos formatos: vídeos, audios, animaciones, simulaciones que proporcionan una visión más completa de los contenidos… • Dispone de herramientas de gestión del conocimiento: buscador avanzado, glosario pormenorizado, test de autoevaluación… 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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Kalipedia se adentra en la web 2.0 a través de las puertas del interkambiador, que permite al usuario personalizar la página, ampliar contenidos, compartir información, publicar artículos y comunicarse con otras personas. El área social y comunicativa de Kalipedia cuenta con los siguientes recursos: • Herramientas de valoración con las que poder comentar los contenidos, modificarlos, enviarlos por correo electrónico, añadir etiquetas, crear favoritos…; estas herramientas hacen también posible el compartir con toda la comunidad de usuarios una estructura de contenidos personalizada. • Una herramienta de creación de avatares personalizados que permite diseñar la imagen que te representará en el interkambiador. • Retos y concursos lúdico-formativos, con los que aprender divirtiéndose. • Un sistema de etiquetado de contenidos con palabras claves que permiten guardar los favoritos e intercambiarlos con otros usuarios. • Elementos para crear círculos de compañeros y grupos con intereses afines, que hacen posible comunicar experiencias, realizar investigaciones y trabajos conjuntos y compartir contenidos etiquetados a nuestro gusto. • Blogs multiautor, un espacio innovador en el que todos los miembros de un grupo pueden participar y hacer comentarios. • Foros para plantear, compartir y discutir cuestiones que interesan o preocupan a la comunidad educativa.

Aprovechamiento Estructura y navegación La navegación por Kalipedia es muy sencilla e intuitiva. Se puede realizar a través de dos menús: • El menú lateral nos permite conocer todos los niveles de navegación dentro de Kalipedia. Así, encontraremos un menú Materias y, dentro de él, las diferentes áreas temáticas, como «Geografía», que, a su vez, se divide en General y Descriptiva. De esta forma podemos conocer la organización de la materia que nos interesa. El menú lateral nos permite acceder a las secciones de Materias, Multimedia, Glosario, Noticias e Interkambiador. • El menú superior es más sencillo: consiste en un acceso directo a las secciones de Materias, Multimedia y Glosario. También se puede acceder a todos los contenidos y secciones a través del mapa del sitio:

http://www.kalipedia.com/mapa.html

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La portada general Kalipedia cuenta con un buscador general y un buscador avanzado. Puedes acceder a todos los contenidos de Kalipedia mediante una búsqueda sencilla –de un artículo, de una imagen, de un elemento multimedia…– o mediante una búsqueda avanzada, que permite especificar el formato, el tipo de contenido, la materia y la submateria. Buscador:

http://www.kalipedia.com/buscador.html

Siempre encontrarás noticias de interés, organizadas por materias. Estas noticias, que pueden utilizarse en el aula, contextualizan los contenidos de Kalipedia en el mundo que nos rodea. Sección Noticias:

http://www.kalipedia.com/noticias/

La sección multimedia incluye audios, vídeos, animaciones y galerías de imágenes, elementos todos ellos que aportan una presentación visual e interactiva de los contenidos. Sección Multimedia:

http://www.kalipedia.com/media.html

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Se incluyen artículos relacionados con todas las áreas temáticas. Sección Materias:

http://www.kalipedia.com/

Se incorporan numerosas imágenes en alta resolución, fotografías de gran tamaño en la mayor parte de los casos, que pueden ser proyectadas en clase o utilizadas en distintos tipos de trabajos escolares. Sección Fotos:

http://www.kalipedia.com/fotos/

La información sobre lo más reciente, valorado, visto y comentado por los usuarios permite conocer los intereses de la comunidad educativa: por dónde navegan profesores y alumnos, qué les interesa…

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El apartado de Recursos Web contiene lo más destacado e interesante que se puede encontrar en la red. Sección Recursos Web:

http://www.kalipedia.com/recursoweb/

Secciones • Materias. Las distintas materias tienen una portada principal para cada submateria, con los contenidos destacados del día, por una parte, y, por otra, un índice que incluye los artículos correspondientes a la disciplina. • Multimedia. Es el área más visual, con secciones de animaciones, audios, fotos, galerías, gráficos, recursos web y vídeos. Puedes navegar por la portada principal o por la portada de las distintas secciones, donde encontrarás los contenidos más destacados del día (lo último, lo más valorado, lo más visto, lo más comentado); y puedes también adentrarte en los archivos por formatos (vídeos, fotos, audios, gráficos…) y perderte en sus más de 12.000 contenidos interactivos.

http://www.kalipedia.com/media.html En el caso de los gráficos, cada uno se muestra en varias versiones, para que puedas utilizar, en cada momento, la que más te convenga: versión básica, con solo el dibujo; muda: como la básica pero con pistas para poder ser completada por el usuario; y completa: con toda la información, como un apunte ilustrado del tema que se está estudiando. Puedes encontrar esquemas, mapas, dibujos, partituras y fórmulas en estas tres versiones; tú decides qué utilizar y cómo. • Glosario. Todas las palabras que puedan generar algún tipo de dificultad están aquí. Las encontrarás por orden alfabético o escribiendo la palabra en el buscador; puedes también sugerir la inclusión de un nuevo término.

http://www.kalipedia.com/glosario/ Opciones de participación Para que puedas formar parte activa de Kalipedia, tienes disponible, desde cualquier contenido, la opción de comentar, corregir, enviar, etiquetar y compartir material con otros usuarios. Cada vez que navegues, explores Kalipedia y encuentres una información de tu interés, ya sea un texto, una imagen, un vídeo o un audio, puedes guardarla como favorito y etiquetarla con palabras claves. Estos favoritos podrás verlos, compartirlos con tus compañeros y enviárselos a tus grupos desde el interkambiador. Puedes ver tus contenidos etiquetados aquí:

http://www.kalipedia.com/comunidad/favoritos.html 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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El interkambiador Imagina poder compartir conocimientos, solucionar tus dudas, mejorar tus capacidades y lograr que los alumnos aprendan en un entorno tecnológico accesible. Todo eso es lo que te ofrece el interkambiador, un espacio abierto de Kalipedia en el que es posible poner en común conocimientos y experiencias. El interkambiador es el área en la que podrás conocer compañeros, guardar favoritos y etiquetas, crear grupos, blogs multiusuario, foros…

http://www.kalipedia.com/comunidad/ El menú del interkambiador tiene diferentes secciones, unas personalizadas y otras generales: • Las que se refieren a tus espacios personalizados están recogidas en los apartados Mi perfil, donde puedes acceder a los datos de tu cuenta, y Mi Kalipedia, donde puedes gestionar tus favoritos, etiquetas y grupos, invitar a tus compañeros, subir una imagen que represente a tu grupo o a ti mismo, crear un blog… • Las opciones generales te permiten ir a zonas comunes del interkambiador, como son los Foros, los Blogs, las Entrevistas digitales y los Test. Los test y los blogs • Los test (http://www.kalipedia.com/test/) ponen a prueba los conocimientos de los usuarios; la corrección se lleva a cabo de forma automática e inmediata, lo que permite al usuario comprobar fácilmente cuáles han sido sus errores y cuáles son las respuestas correctas. • En Kalipedia (http://blogs.kalipedia.com/) puedes tener un blog personal, en el que desarrollar tus propios contenidos e iniciativas, o un blog de grupo. Puedes crear tantos grupos como quieras y tener un blog para cada uno de ellos. Otras secciones • RSS. Puedes recibir gratis y en tiempo real los últimos contenidos actualizados por temas o por formatos. Kalipedia te ofrece las últimas actualizaciones de cada materia o tema y de aquellos elementos multimedia que se van desarrollando día a día.

http://www.kalipedia.com/rss.html • Ayuda. Esta sección da respuesta a las preguntas más frecuentes de los usuarios.

http://www.kalipedia.com/ayuda.html • Acerca de Kalipedia. En esta sección podrás conocernos más a fondo.

http://www.kalipedia.com/acercade.html

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Utilidad didáctica de Kalipedia Kalipedia contribuye a la consecución de objetivos significativos dentro de la Educación Secundaria Obligatoria. Por un lado, refuerza y amplía los conocimientos básicos adquiridos por el alumnado en el aula, en su aspecto humanístico, artístico, científico y tecnológico, interrelacionando e integrando aprendizajes tanto formales como no formales. Por otro lado, de acuerdo con las directrices de la LOE, favorece la adquisición y desarrollo de las habilidades y destrezas implicadas en la utilización de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación. Como ya hemos visto, Kalipedia presenta una simple y flexible navegación que permite utilizarla no solo como herramienta de apoyo sino como un proyecto integral de aula. A continuación, te presentamos algunos modelos de uso antes, durante y después de ver un contenido en el aula, con el fin de que los adaptes a tus necesidades e intereses y aproveches al máximo el contenido y las herramientas de Kalipedia. Antes de… En la sociedad tecnológica en la que nos encontramos, Kalipedia se transforma en una valiosa fuente de motivación a la hora de abordar nuevos aprendizajes. Puedes utilizar alguno de sus recursos (un Sabías que…, un vídeo, una foto, un audio, etc.) como introducción a conceptos, a priori, poco atractivos, como referencia o ejemplo, para poner «voz» a un personaje o hecho histórico, para contextualizar un contenido… Los gráficos, en sus distintas formas, resultan una poderosa herramienta de evaluación inicial. Puedes trabajar con las versiones básica y muda, «jugar» a completarlas y comprobar las respuestas más tarde. Durante… Kalipedia muestra todos sus contenidos relacionados con otros materiales y disciplinas, por lo que, en la mayoría de las áreas, permite contextualizar social, política y económicamente un contenido curricular, de manera que resulte posible trabajar con él transversalmente. En función de la afinidad temática, existen tres tipos de relaciones entre los contenidos: • Relación de primer grado: a la derecha de la página se presentan materiales relacionados estrechamente con el tema en el que nos encontramos. • Relación de segundo grado: debajo del tema se ofrecen contenidos de la misma área vinculados con él. • Relación de tercer grado: debajo de los elementos anteriores se incluyen materiales relacionados transversalmente con el tema. Un instrumento de gran utilidad es el apartado Hazlo así, que, en las áreas científico-técnicas, muestra desde el desarrollo completo de un proceso hasta la manera de evitar los errores más comunes. Puedes crear un grupo afín a tus necesidades e intereses y compartir con él los contenidos que encuentres en Kalipedia. Entre todos, podéis etiquetarlos y generar carpetas temáticas. Dentro del interkambiador, tienes la posibilidad de crear blogs multiautor, donde podrás poner en marcha actividades que exigen la colaboración de distintas personas. Trabajar con este tipo de herramientas, propias de la web 2.0, favorece el desarrollo de estrategias y habilidades de comunicación y planificación. Los blogs multiautor te ofrecen la posibilidad de generar tu propio espacio virtual. Si te es posible, aprovecha la oportunidad de crear un blog de grupo con un aula de otro centro, donde profesores y alumnos podáis analizar vuestros intereses y problemas y reflexionar sobre ellos. No pierdas de vista la sección Entrevistas digitales (http://www.kalipedia.com/entrevistas/), en la que encontrarás escritores, cantantes, actores, deportistas… Enviar preguntas y leer las respuestas, en función de lo que estéis viendo en clase, puede convertirse en una original y sugerente actividad de ampliación. 쮿 TECNOLOGÍA 4.° ESO 쮿 MATERIAL FOTOCOPIABLE © SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. 쮿

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Después de… Averigua lo que sabes en la sección Test (http://www.kalipedia.com/test/). Kalipedia te permite comentar, valorar y compartir los test con otros compañeros, de manera que podáis plantearos nuevos retos de aprendizaje en función de los resultados obtenidos. Es posible, además, incorporar al blog –personal o de grupo– nuevos posts en los que se cuenten las propias experiencias e inquietudes respecto al tema que se está tratando.

Kalipedia es un proyecto vivo, en constante crecimiento. Envía tus dudas, comentarios y sugerencias a escribenos@kalipedia.com. En Kalipedia, ¡tú eres el protagonista!

Kalipedia, el tomo que faltaba en tu enciclopedia En datos: • 40.000 contenidos educativos y de referencia. • 12.000 elementos multimedia. • 3.500 términos en el Glosario.

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