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Febrero de 2015

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Adaptador de carriles para tren de juguete

2015-02-28

Un amigo tiene unos carriles para trenes de juguete que, por el ancho, son esencialmente compatibles, pero tienen conectores diferentes. Estoy haciéndole unas piezas adaptadoras para que él y su chiquillo se lo pasen en grande.

Carriles con conectores incompatibles.
Carriles con conectores incompatibles.

Este tipo de trabajo es adecuado para las impresoras 3D domésticas. Las tolerancias son bastante grandes y las geometrías son muy simples.

Modelo de la pieza adaptadora.
Modelo de la pieza adaptadora.

La primera pieza encajaba con dificultad debido a una mala medida pasada al modelo, pero esto no supuso un problema grave, ya que se el gasto de material fue pequeño y el tiempo de fabricación fue corto.

Fabricando.
Fabricando.

Carriles unidos con una pieza adaptadora.
Carriles unidos con una pieza adaptadora.


Categorías: DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/28/adaptador-de-carriles-para-tren-de-juguete/

Vocabulario aeroespacial (14): «microgravedad»

2015-02-26

Un cuerpo se encuentra en un entorno de microgravedad cuando no experimenta peso en su sistema de referencia. Es lo que en lenguaje cotidiano se conoce como «ingravidez» o «gravedad cero». No es estrictamente necesario que la fuerza gravitatoria sea insignificante para encontrar un entorno de microgravedad: un objeto pequeño (es decir, sin fuerzas de marea apreciables) en caída libre, al estar libre de fuerzas de reacción y tener todos sus puntos sometidos a la misma aceleración (la de la caída libre), no siente peso en su sistema de referencia y se encuentra en un entorno de microgravedad.


Categorías: Aeroespacio, Lingüística

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/26/vocabulario-aeroespacial-14-microgravedad/

Botiquín de primeros auxilios hecho con una caja de galletas

2015-02-25

Una idea simpática y útil: la típica caja de cartón de 2 kg de galletas María tiene un tamaño muy adecuado para servir de botiquín de primeros auxilios para tratar pequeñas heridas producidas.

Botiquín con la puerta cerrada.
Botiquín con la puerta cerrada.

Cogí una de estas cajas, le recorté una puerta, la pegué con cinta de doble cara a una pared de azulejos y la llené de vendas, gasas, esparadrapo, alcohol, yodo, agua oxigenada, puntos de aproximación y unas tijeras.

El botiquín con la puerta abierta.
Botiquín con la puerta abierta.


Categorías: DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/25/botiquin-de-primeros-auxilios-hecho-con-una-caja-de-galletas/

Diseño de una estantería librería (11)

2015-02-24

Continuamos con el diseño de una estantería librería colocada en un espacio libre sobre un mueble aparador. Hoy terminamos con el resultado final. ¡Ya iba siendo hora!

El producto terminado.
El producto terminado.

La estantería es estable y suficientemente resistente. Soportó sin problemas cargada hasta arriba el pequeño terremoto ocurrido este martes. Las baldas tienen flechas bien apreciables a simple vista puesto que son muy flexibles, pero están muy lejos de romperse.


Categorías: DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/24/diseno-de-una-estanteria-libreria-11/

Diseño de una estantería librería (10)

2015-02-23

Continuamos con el diseño de una estantería librería colocada en un espacio libre sobre un mueble aparador. Hoy vamos a ver cómo queda el dimensionado inicial de las baldas principales ahora que hemos elegido las escuadras.

Escogimos unas pequeñas escuadras de acero para sujetar las balditas laterales. Estas escuadras también sirven para sostener las escuadras principales. Dimensionamos las baldas principales asumiendo que estaban en condición de apoyo simple (como si estuvieran apoyadas sobre bisagras), pero la realidad es un poco más complicada que eso, ya que las escuadras aportan cierta rigidez a flexión. Al menos para cargas pequeñas, las baldas largas montadas sobre escuadras tienen un comportamiento intermedio entre el de una viga biapoyada (montada sobre bisagras) y una biempotrada (incrustada en una pared rígida que fuerza a que salga siempre perpendicular).

Formas de sujetar una balda.
Formas de sujetar una balda.

La balda biempotrada puede resistir más carga que la balda biapoyada, pero el caso real se parece más a este último caso que al primero. El diseño bajo la hipótesis de que las baldas están biapoyadas da un (minúsculo) margen de seguridad. Además de esto, las escuadras elegidas se agotan a flexión con una carga relativamente pequeña; una vez se alcanza la carga que las agota, las escuadras pasan a comportarse como bisagras (se produce una articulación plástica) o apoyos simples ante cargas mayores. Es posible concluir, por lo tanto, que el análisis inicial con el modelo de viga biapoyada es efectivamente correcto.


Categorías: DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/23/diseno-de-una-estanteria-libreria-10/

Diseño de una estantería librería (9)

2015-02-21

Continuamos con el diseño de una estantería librería colocada en un espacio libre sobre un mueble aparador. Ayer empezamos a analizar las uniones atornilladas de las escuadras a los paneles. Hoy terminamos el análisis.

Vimos que, en principio, la carga a la que están sometidas las baldas laterales, que están en voladizo, no puede arrancar los tirafondos directamente, ya que las escuadras tienden a pegarse al panel y repartir directamente la carga, sin tirar de los tornillos de forma significativa. Llegamos a esta conclusión al asumir que los tirafondos restringen las escuadras a la hora de alejarse del panel, pero no a la hora de inclinarse: es decir, al asumir que los tirafondos actúan como apoyos simples. En el otro extremo de rigidez frente a rotaciones, podríamos suponer que el primer tirafondos recibe el momento flector completo, en cuyo caso puede incrustarse en la madera como en la siguiente figura:

Posible modo de fallo de la unión atornillada.
Posible modo de fallo de la unión atornillada. El tirafondos, muy rígido y resistente, se abre camino a través del aglomerado rotando bajo un momento flector.

La distribución de tensiones en la interfaz entre el tornillo y el aglomerado es complicada, pero podemos estimar rápidamente el orden de magnitud del momento flector que provocaría que el tirafondos comenzara a incrustarse. Con una balda de longitud L = 20 cm cargada con un peso W, el momento flector soportado por tornillo es del orden de

M ≈ O(W L).

El tornillo empieza a abrirse paso a través del aglomerado al alcanzar la resistencia σ ≈ 10 MPa del material. Con un diámetro medio d = 1,5 mm y una longitud atornillada en la madera l = 7 mm, el máximo momento flector que podría transmitir un tirafondos antes de que el aglomerado cediera sería

M ≈ O(l2 d σ).

Si igualamos ambos momentos, vemos que el peso máximo que puede colgarse antes de agotar el material es del orden de W ≈ O(1 N). Una vez se alcanza la resistencia, el tornillo ya no puede transmitir más momentos flectores y el comportamiento pasa a asemejarse al de la viga simplemente apoyada que vimos ayer (un poco más complejo debido a que el aglomerado se deforma ligeramente). En la práctica, estas escuadras tan pequeñas serán lo primero en fallar.


Categorías: DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/21/diseno-de-una-estanteria-libreria-9/

Diseño de una estantería librería (8)

2015-02-20

Continuamos con el diseño de una estantería librería colocada en un espacio libre sobre un mueble aparador. Hoy empezamos a ver si las uniones atornilladas de las escuadras a los paneles son adecuadas.

Vimos que las escuadras de las balditas laterales resisten una buena carga de 50 N si están bien sujetas. La pregunta que nos surge ahora es si, de hecho, la sujeción es lo bastante firme o, por el contrario, los tornillos que sostienen las escuadras pueden arrancarse. Cada escuadra va sujeta a la madera mediante cuatro tornillos. Dos tornillos van a la balda y los otros dos van al panel vertical.

Unión atornillada de una escuadra.
Unión atornillada de una escuadra.

Cada escuadra que sujeta una balda resiste su parte proporcional del momento flector del peso cargado. Este momento flector se transmite a los paneles verticales a los que las escuadras van atornilladas. Al deformarse bajo la carga, una parte de la escuadra se pega al panel y otra parte tiende a separarse. La carga se repartirá entre los tornillos y la superficie del panel apretada contra la escuadra. Para hacernos a la idea de cómo puede ser este reparto, vamos a modelar la escuadra como si fuera una viga apoyada solamente en dos puntos: las posiciones de los tornillos. Asumimos que los tirafondos no transmiten ni reciben momentos flectores directamente, pero sí pueden compensar un momento flector globalmente con fuerzas según sus ejes. Al cargar la viga con un momento flector en un extremo, se deforma como en la figura siguiente:

Experimento mental de la viga biapoyada.
Experimento mental de la escuadra la viga biapoyada. La parte de la escuadra que da contra el panel vertical es como una viga biapoyada en las posiciones de los tornillos. Al someterse al momento flector (representado por la flecha roja) del peso que aguanta la balda, tiende a pegarse contra el panel en el segmento que queda entre los tornillos.

Como se ve, al cargar el extremo con el momento flector del peso montado en la balda, el segmento entre los tornillos tiende a pegarse al panel. Esta situación es muy conveniente, ya que lo que provoca es que sea el propio panel el que se coma todo el momento de reacción y deja los tornillos están descargados. El modo de fallo de arranque de los tornillos no se produce en este modelo en el que los tirafondos no transmiten ni reciben momentos flectores directamente.

Este modelo simplificado no captura todos los efectos importantes. Veremos más adelante que los tornillos sí pueden recibir y transmitir momentos directamente.


Categorías: DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/20/diseno-de-una-estanteria-libreria-8/

Diseño de una estantería librería (7)

2015-02-17

Continuamos con el diseño de una estantería librería colocada en un espacio libre sobre un mueble aparador. Hoy vamos a escoger unas escuadras para sujetar las baldas.

Cada balda lateral está sujeta mediante N escuadras, tiene una longitud L = 20 cm, un espesor h = 1 cm y carga con un peso W que suponemos que está uniformemente distribuido. La balda, que está en voladizo, transmite a sus escuadras el momento flector del peso que reposa sobre ella. El momento que se lleva cada una de las N escuadras es

M = W L ⁄ (2 N).

Dimensiones y cargas del problema.
Dimensiones y cargas del problema de selección de las escuadras.

Encontré unas escuadras que están hechas de chapa doblada de ancho d = 15 mm y espesor t = 2 mm. El acero no está identificado, así que, para jugar sobre seguro, asumo que es un acero al carbono de baja resistencia con un límite elástico σ = 250 MPa. La chapa comienza a deformarse permanentemente cuando se alcanza esta tensión, que la teoría elemental de vigas dice que está relacionada con el momento flector de la siguiente manera:

σ = 6 M ⁄ (d t2).

Si introducimos todos los valores conocidos, podemos calcular el peso máximo que puede colgar de una balda en función del número de escuadras. Este peso es

W = N σ d t2 ⁄ (3 L).

Con los números anteriores y simplemente N = 2 escuadras, ya es posible sostener un peso W = 50 N, es decir, aguantar unos 5 kg, lo que parece ser de sobra para unas balditas que sirven para sostener películas y otros objetos ligeros.

Hay otros números que habría que hacer, no obstante, antes de asegurar que las escuadras son suficientes. Lo veremos en los próximos artículos.


Categorías: DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/17/diseno-de-una-estanteria-libreria-7/

Diseño de una estantería librería (6)

2015-02-14

Continuamos con el diseño de una estantería librería colocada en un espacio libre sobre un mueble aparador. Las baldas principales irán sujetas a los paneles verticales mediante escuadras. Hoy vamos a determinar la cantidad de tirafondos que necesitamos para sujetar estas escuadras.

Buscamos que las uniones atornilladas no fallen antes que las propias baldas a flexión. Como los paneles ya están dimensionados, poner insuficientes tirafondos supondría restarle resistencia a la estantería.

Vamos a aproximar la resistencia de las uniones atornilladas mediante una técnica que no es del todo correcta, pero que nos sirve para echar números rápidamente. Suponemos que las uniones se rompen cuando la fuerza que aguanta cada una dividida por la superficie enfrentada a la carga iguala la resistencia a la compresión del aglomerado.

Dimensiones de la unión atornillada y estado de carga.
Dimensiones de la unión atornillada y estado de carga.

El área resistente de una unión atornillada es el diámetro menor promedio D de la caña del tirafondo multiplicada por su longitud de penetración L. La resistencia a la compresión del aglomerado es σ ≈ 10 MPa. Por lo tanto, la fuerza que puede aguantar una unión es

F = σ D L.

Tengo unos tirafondos del tamaño 4 muy cortos, de unos 12 mm. La caña que penetra en la madera tiene una longitud L = 7 mm y un diámetro menor promedio D = 1,5 mm. Por lo tanto, la resistencia por tornillo es F ≈ 100 N.

Conocemos la resistencia de un tornillo. Ahora hay que determinar cuántos pondremos para no desperdiciar resistencia de las baldas. Los tirafondos aguantan las escuadras que a su vez sujetarán las baldas. Para que las escuadras no puedan rotar, hará falta que cada una vaya unida con un mínimo de 2 tornillos. Además de esto, cada balda va sujeta en sus 2 extremos y cada extremo tendría que ir sujeto con 2 escuadras para evitar debidamente que las baldas puedan inclinarse alrededor de su eje longitudinal. Por lo tanto, la cantidad de tornillos por balda ha de ser un múltiplo de 8. El múltiplo más bajo posible, 8, ya es suficiente para dar una resistencia de 800 N, es decir, para colgar unos 80 kg por balda, lo que ya supera la resistencia a flexión. Por lo tanto, usaremos 8 tirafondos por balda.


Categorías: DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/14/diseno-de-una-estanteria-libreria-6/

Diseño de una estantería librería (5)

2015-02-08

Continuamos con el diseño de una estantería librería colocada en un espacio libre sobre un mueble aparador. Hoy vamos a verificar que el espesor de los tableros es razonable para los que van en vertical.

Decidimos cortar todas las piezas de aglomerado a partir de un tablero grande. Elegimos un tablero de 1 cm de espesor. Aunque las baldas resisten bien a tensión y no hay problemas de estabilidad gracias a una pequeña solución que bloqueó la estructura a la vez que añadía funcionalidad, todavía habría que ver que el espesor de los tableros verticales es el adecuado.

Los tableros verticales tienen una profundidad b = 30 cm y un espesor h = 1 cm. Para simplificar, podemos asumir que cada una de las N = 5 baldas principales está cargada con un peso W. Si despreciamos la contribución de las balditas laterales y del propio peso de los tableros, cada una de las piezas verticales se lleva la mitad del peso total N W y su sección más baja se somete a un esfuerzo compresivo

σ = N W ⁄ (2 b h).

La resistencia a la compresión de un aglomerado de densidad media está en el entorno de los 10 MPa. Los tableros verticales fallan a compresión cuando la tensión σ iguala a la resistencia a la compresión; esto se produce cuando el peso por balda es W = 12 kN, lo que sin duda es un valor elevadísimo. Es descartable el fallo a compresión de los tableros verticales de espesor h = 1 cm.

Los tableros verticales van apoyados sobre la superficie de un mueble que también está realizado en aglomerado. La chapa de la superficie tiene una resistencia a la compresión similar. Aunque los esfuerzos compresivos que salen del reparto uniforme calculado anteriormente no son suficientes para dañar el mueble, sí sería posible indentarlo si se clavaran las aristas de los tableros verticales. Para evitar esto, basta con poner fieltro en las superficies de contacto. El fieltro, muy flexible, se adapta y reparte las cargas uniformemente.


Categorías: DIY

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/08/diseno-de-una-estanteria-libreria-5/

Campeonato de Europa de Patinaje Artístico de 2015 (5)

2015-02-02

La semana pasada se celebró el Campeonato de Europa de Patinaje Artístico de 2015. El domingo tuvo lugar la final de parejas.

Los metales fueron finalmente todos a Rusia. Evgenia Tarasova y Vladimir Morozov ascendieron desde el quinto puesto del corto hasta alcanzar el bronce en detrimento de los franceses Vanessa James y Morgan Cipres, que tuvieron problemas y les intercambiaron el puesto. En las dos primeras plazas, Yuko Kavaguti y Alexander Smnirnov se colocaron primeros al superar a Ksenia Stolbova y Fedor Klimov, que acabaron con la plata.


Categorías: Actualidad, Deporte

Permalink: http://sgcg.es/articulos/2015/02/02/campeonato-de-europa-de-patinaje-artistico-5/