A día de hoy, ¿la tecnología nos ayuda o perjudica como especie?

La tecnología nos ha acompañado desde el principio de nuestra evolución: las primeras herramientas empleadas por el homo erectus; las infraestructuras romanas y griegas como los acueductos o panteones; los diseños de estructuras capaces de flotar en el agua: los barcos; la invención del motor de explosión interna, o la revolución de las tecnologías de la comunicación. Todo ello tiene como única función proveernos una vida mejor y, conforme avanzamos en el tiempo, permitirnos hacer cosas que hace miles de años eran inimaginables. 

Todo esto está muy bien y si somos más felices gracias a ello, es perfecto. Pero siendo objetivos, ¿hemos cruzado la línea entre una tecnología beneficiosa y otra maliciosa? Las opiniones respecto a este debate son diversas y aquí se van a exponer algunas de ellas.

A nivel físico la tecnología nos permite vivir mucho más años y sobre todo vivirlos bien. Pero, ¿que ocurre si todos vivimos demasiado bien y ninguno muere "a tiempo"? La tecnología está haciendo que nuestra población crezca de manera exponencial y relenticemos y esquivemos el efecto que la selección natural debería ejercer sobre nuestra especie. Cada vez transmitimos un mayor número de características desfavorables a nuestros descendientes porque los individuos que no deberían procrear sí que lo hacen. La especie, por tanto, se está deteriorando y cada vez depende más de la tecnología para sobrevivir, y esto a la larga puede acarrear importantes consecuencias.

En aspectos sociales, diría que es aun peor el efecto que está causando. 

En primer lugar, interfiere en las relaciones sociales. Cuando comenzó el boom de las redes sociales, las posibilidades de comunicación eran inmensas. Luego, se nos fue de las manos. Solo tenemos que pensar en la típica reunión de amigos en la que todos están más pendientes de las últimas novedades de Twitter y ese grupo de Whatsapp en lugar de vivir la vida real.

En segundo lugar, nos facilita en exceso la vida, lo cual consigue que nuestros cerebros estén cada vez menos obligados a pensar y nos volvamos a cada generación un poco más "tontos".

La tecnología ha evolucionado a pasos de gigante en los últimos cien años mientras que la mente humana se ha quedado a la cola.

En mi opinión, el mundo va a acabar dividido entre los más inteligentes que fabrican los productos tecnológicos y los que los usan, siendo manejados como marionetas.

Neumáticos

Como ya sabemos, el objetivo final de un motor es el de generar un movimiento circular. Los encargados de recibir el movimiento del cigüeñal para que así el vehículo pueda moverse son los neumáticos.

Los neumáticos están formados por:

Además, las ruedas también presentan una llanta que rodea el neumático. En algunos casos se tapa la llanta con un tapacubos, que emule una llanta para embellecer la rueda.

LLANTA

TAPACUBOS

Un neumático cuenta con una serie de especificaciones impresas en su pared lateral normalmente, en un numero parecido a esto:

205 55 R16 W

• ANCHO (205)
• PERFIL (55)
• RADIO (R16)
• TIPO DE NEUMÁTICO (W): se diferencian unos de otros según la velocidad máxima que puede alcanzar el vehículo antes de que sea peligroso circular con ese neumático. Si la letra del neumático no se corresponde con la que especifica el vehículo, el coche no pasa la ITV.

Especificaciones del Renault Captur Life Energy TCe 90 S&S eco2

• MOTOR:

• Velocidad máxima: 171 km/h
• Número total de válvulas: 12
• Número de cilindros: 3
•  Cilindrada: 898 cm³
•  Combustible: Gasolina
• Capacidad del depósito de combuestible: 45 L

• CONSUMO Y EMISIONES:
•  Emisiones de CO2: 113 g/km 
• Consumo urbano: 5'9 L/100 km
• Consumo extra-urbano: 4'3 L/100 km
• Consumo mixto: 4'9 L/100 km

• TRANSMISIÓN Y CAJA DE CAMBIOS:
• Tipo de transmisión: tracción 
• Tipo de caja de cambios: caja manual
• Número de velocidades: 5

• RUEDAS Y NEUMÁTICOS:
• Neumático de referencia: 205/60 R 16
• Ruedas: Embellecedores 16" Victoria

PRECIO APROXIMADO: 14950 €

Y, ¿cómo es que el movimiento se transmite?

En todas las máquinas en las que se produce un cambio en el tipo de movimiento de entrada y de salida, tiene que haber alguna clase de mecanismo de transformación. Esto es lo que ocurre precisamente en los motores, ya que pasamos de movimientos circulares a lineales y viceversa.

En un coche, encontramos los siguiente mecanismo de transformación:

• La leva, que permite obtener un movimiento alternativo a partir de uno circular. Se usa para la apertura y cierre de las válvulas, puesto que así se consigue que todas las válvulas de todos los cilindros del motor se abran y cierren siguiendo una secuencia periódica perfectamente sincronizada con el resto de elementos del motor. Es por esto que todas las levas van montadas sobre el llamado árbol de levas.

 

• La biela-manivela es el mecanismo empleado para transmitir el movimiento del pistón a las ruedas, ya que, a diferencia de la leva, si que funciona inversamente: puede transmitir tanto el movimiento circular del cigüeñal al alternativo de la biela, como el de la biela al cigüeñal. Ésto es indispensable para que se produzca el mecanismo de transformación de las ruedas, porque tiene que ser recíproco. Lo que ocurre es que el movimiento lineal de los pistones dentro de los cilindros se transmite a las bielas y se transforma en un movimiento rotatorio del cigüeñal que, a su vez, se transmite a las ruedas. Podemos considerar entonces el conjunto de pistones, bielas y cigüeñales como una serie de mecanismos que funcionan de forma simultánea y sincronizada.

 

• El sistema de transmisión, que consigue variar la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas. Es indispensable porque el rango de revoluciones es muy pequeño, con lo que hay que subirlo si las circunstancias lo reclaman. Así, según como intervenga la relación de transmisión, el eje de salida de la caja de velocidades (controla las marchas) girará a más, menos o las mismas revoluciones que el cigüeña. Esta caja de velocidades es pues, la encargada de aumentar, mantener o disminuir la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas en función de las necesidades, con la finalidad de aprovechar al máximo la potencia del motor. Al final, la función de la caja de cambios es tratar de aumentar la fuerza que el motor ejerce sobre las resistencias que encuentra sin que se vea sometido a excesivas revoluciones. Normalmente, las cajas de cambios son manuales y son accionadas mediante una palanca de cambios, que mueve los ejes y piñones para la transmisión del movimiento y selecciona la posición correcta (la marcha adecuada). Ahora bien, no podemos cambiar la transmisión si el giro del motor y la caja de cambios están juntas. Hay que acoplarlas y desacoplarlas mediante el embrague de forma suave y progresiva para que no se produzcan tirones ni roturas en el sistema de transmisión.

• El sistema de correas se encarga de realizar dos tareas: controla las válvulas por medio de una correa dentada y varios engranajes que transmiten el movimiento radial del cigüeñal al árbol de levas, como expliqué en el punto del sistema de la biela. Es la manera de garantizar que exista una sincronización perfecta entre el movimiento del pistón y la distribución de las válvulas. La segunda función que realiza es auxiliar y sirve para el accionamiento de equipos accesoriales (alternador, compresor del aire acondicionado...). En este caso, se usan una correa lisa y múltiples poleas.

CORREAS LISAS Y POLEAS

CORREAS DENTADAS Y ENGRANAJES

¿Aceite en el motor? ¿se come?

Efectivamente, los motores necesitan aceite para que, con el tiempo, no dejen de moverse. Es necesario lubricar todas las piezas del motor para que puedan deslizarse y moverse entre ellas, de manera que el mecanismo funcione como debe. También evita que las piezas no se fundan o, simplemente, se encajen. En definitiva, evita que no se gripe.
Es importante saber que, conforme usamos el coche, el aceite se va consumiendo, con lo que hay que tener controlado el nivel del mismo en el motor. Ésto se hace mediante una varilla que tiene unos indicadores (unas marquitas) que señalan el máximo y el mínimo nivel de aceite. Cuando sacamos la varilla del aceite, la varilla tiene que estar manchada entre las dos marcas. En caso de no ser así, tendremos que rellenar el depósito hasta que tenga la cantidad correcta. Hay que tener en cuenta a la hora de medir los niveles de aceite que el coche se encuentre en una superficie horizontal (si está inclinado, la muestra en la varilla variará mucho de la realidad de aceite que tengamos) y el motor esté frío (cuando el motor está caliente, el aceite se dispersa por todo el motor y hay mucho menos en el depósito del que realmente hay en el coche).

También puede ocurrir que aunque el nivel de aceite esté bien, el aceite en sí esté demasiado deteriorado y quemado como para poder seguir cumpliendo su función de lubricante, por lo que habríamos de cambiarlo también.

Para cambiar el aceite lo único que tenemos que hacer es desenroscar el tapón del depósito e introducir el aceite en caliente poco a poco hasta que el nivel sea el adecuado.

La válvula EGR

La válvula EGR es un dispositivo que comenzó a colocarse en los coches que utilizaran diesel en los años 90 debido al alto índice de contaminación que producían las emisiones de la combustión de éste. También es conocida como la válvula de recirculación de gases de escape, porque ésa es precisamente su función: reenvía una parte de los gases de escape al colector de admisión, lo que consigue que desciendan las emisiones de óxido de nitrógeno (altamente tóxico) a la atmósfera.

La válvula EGR la llevan actualmente todos los coches con motor diesel y un número importante de aquellos que usan gasolina. 

El inconveniente de estas válvulas es que deterioran el motor porque devuelven los restos de la combustión al interior cuando se va a pocas revoluciones, con lo que el motor va ensuciándose y, al final, puede acabar estropeándose. Lo más seguro es que si seguimos las especificaciones del fabricante, la válvula EGR acabe por estropear el motor.
Siempre se puede recurrir a un acelerón para limpiar el motor de toda la suciedad que se ha ido acumulando. De todas maneras, es posible desactivar la válvula en algunos modelos de motor.

¿Y si me confundo con el diesel y la gasolina?

Hemos visto en la entrada anterior las características que asemejan y diferencian a los dos combustibles fundamentales que utilizan los motores. Según sus propiedades, se han ideado motores que puedan aprovechar su rendimiento lo máximo posible. Pero claro, ¿y si a la hora de echar el combustible a nuestro coche nos confundimos y echamos en nuestro motor diesel gasolina o viceversa?

• En el caso de echar diesel en un motor de gasolina lo más probable es que el motor no funcione en absoluto y que si lo hace, sea de manera muy deficiente. Esto ocurre porque en los cilindros de un motor de gasolina no se genera la presión que el diesel necesita para inflamarse y explotar. Como consecuencia tendremos un motor ahogado debido al diesel en estado líquido. En caso de sufrir esta equivocación, el resultado para el motor no tiene que ser demasiado desastroso. Seguramente los circuitos se mojarán, pero basta con limpiarlos para que el motor vuelva a la normalidad.
• Si metemos en cambio gasolina en un motor de tipo diesel el resultado puede ser un motor completamente destrozado. En este caso, lo que pasará será que el pistón subirá para lograr la presión en el cilindro que el diesel necesita para inflamarse y como la gasolina explota con una presión menor que el diesel, explotará en un momento en el que el pistón no se encuentre en la posición correcta y se descoordinará todo el mecanismo. De todas maneras, la gasolina si que puede ser útil si lo que se quiere es limpiar el motor. Bastará con una décima parte de gasolina mezclada con diesel para que, al alcanzar muchas revoluciones con el motor (en un acelerón, por ejemplo) se expulse una nube de humo por el tubo de escape y el motor interno quede como nuevo.

Gasolina VS Diesel

Como ya hemos visto en explicaciones anteriores, podemos encontrar dos tipos de motores según el tipo de combustible que utilicemos: gasolina o diesel. Pero, ¿cuál es la diferencia entre estos dos derivados del petróleo? En verdad, la distinción entre ambos no es muy grande. Todos los combustibles procedentes del petróleo están formados por hidrocarburos alifáticos (aquellos formados por hidrógeno y carbono), ya que proceden de la descomposición de seres vivos durante miles de años. Pero sí que es cierto que el diesel es más pesado que la gasolina porque tiene mayor número de carbonos al estar menos refinado y, por tanto, se evapora mucho más lentamente y tiene mucho más poder calorífico, por lo que "x" litros de diesel producen más energía que la misma cantidad de gasolina. Es por esto que el diesel nos permite hacer más kilómetros que la gasolina a menos precio. Otra de las diferencias es que el diesel es explosivo por sí mismo (solo hay que iniciar las primeras explosiones), por lo que no necesita una bujía en su motor. También es capaz de lubricar el pistón puesto que es bastante aceitoso, así que no tenemos que incluir ningún dispositivo que lubrique el motor con aceite.

Es muy importante tener en cuenta también las consecuencias medioambientales de cada uno de ellos. La gasolina produce mayor cantidad de dióxido de carbono porque así iguala la cantidad de diesel (del cual se requiere menos para hacer los mismos kilómetros), pero el diesel expulsa una serie de gases tóxicos para la salud, mucho más perjudiciales que el CO2.

En definitiva, la gasolina y el diesel son dos combustibles que, a pesar de sus diferencias, producen el mismo resultado en un motor: movimiento. Lo que sí es cierto es que dependiendo del uso que le vayamos a dar a nuestro coche, la correcta elección de un diesel o un gasolina puede marcar la diferencia, sobre todo en el ámbito del precio.

4 tiempos de reloj

El motor de explosión funciona mediante un proceso que dura cuatro tiempos en los que se produce la suficiente energía como para mover las ruedas. Estas cuatro fases son las siguientes:

1. PRIMER TIEMPO-ADMISIÓN: la válvula de admisión se abre y permite la entrada de la mezcla de aire y gasolina. Acto seguido se cierra al tiempo que el pistón baja y deja espacio para la mezcla en el interior de la cámara de combustión.
2. SEGUNDO TIEMPO-COMPRESIÓN: el pistón sube y comprime la mezcla de aire y gasolina. En esta fase las dos válvulas permanecen cerradas herméticamente. 
3. TERCER TIEMPO-EXPLOSIÓN Y EXPANSIÓN: la bujía recibe una descarga de la batería de 1'5 voltios lo suficientemente potente como para crear una chispa dentro de la cámara de explosión y originar la inflamación de la mezcla, lo que crea la fuerza de empuje necesaria para mover el pistón hacia abajo y que así la biela mueva el cigüeñal y éste, a su vez, genere el movimiento del vehículo. En el motor de tipo diesel, se produce la inyección de oxígeno solo durante las primeras explosiones.
4. CUARTO TIEMPO-ESCAPE: una vez que el pistón a descendido como consecuencia de la explosión, la fuerza impulsora que lleva hace que vuelva a subir y se abre así la válvula de escape por la que se expulsan los gases generados en la combustión, liberando el interior del cilindro de gases que imposibilitan la chispa de la bujía (el dióxido de carbono concretamente). En cuanto el pistón sube, se comienza de nuevo con el ciclo y entra por la válvula de admisión la mezcla de aire y gasolina.

El motor de explosión

Pasamos a hablar de mecánica y automóviles.

El primer elemento a tratar es el motor de explosión, un mecanismo capaz de transformar un movimiento lineal alternativo en un movimiento circular.

El motor está formado por varios componentes y, en su totalidad, es bastante complejo, ya que está formado por varias cámaras de combustión, sistemas de correas que conectan todo el mecanismo y engranajes para cambiar de marchas. Los elementos básicos del motor de combustión son los siguientes:

1. Válvula de admisión: está situada en la culata del motor y permite la introducción en pequeñas cantidades de gasolina mezclada con aire dentro de la cámara de combustión (el cilindro) abriendo o cerrando el colector de admisión. Es una elemento móvil cuyo accionamiento es realizado por el árbol de levas.
2. Bujía: se encuentra entre las válvulas y consta de dos electrodos entre los que salta una chispa que provoca la combustión. En el caso de los motores tipo diesel, la combustión es producida por un inyector ya que solo es necesario inducir las primeras explosiones puesto que el diesel ya es explosivo de forma natural. Este inyector introduce a alta presión oxígeno en la cámara de combustión e inicia las combustiones.
3. Válvula de escape: también se encuentra en la culata del motor y constituye la salida de evacuación de los gases de la combustión. Esta salida la realiza mediante la apertura o el cierre del colector de escape. Se mueve, al igual que la válvula de admisión, gracias al árbol de levas.
4. Cilindro: cámara dentro de la cual se mueve el pistón con un movimiento rectilíneo alternativo. En los motores pluricilíndricos (con más de una cámara de combustión) el cilindro se fabrica unido a una bancada que constituye la estructura soporte del motor. En ocasiones, el bloque de cilindros está separado de la bancada y se une a ella mediante unos elementos llamados espárragos.
5. Cámara de Combustión: se encuentra en el cilindro y es el espacio entre el pistón y la parte superior del cilindro (la culata), donde se produce la combustión de la gasolina o el diesel. 
6. Pistón: es el transmisor del empuje producido por el gas resultante de la explosión a los demás elementos móviles (primero a la biela y de ésta a la manivela del cigüeñal). El pistón está dotado de segmentos que impiden la fuga del gas entre el cilindro y él mismo.
7. Biela y cigüeñal: constituyen un sistema mecánico que transforma el movimiento lineal alternativo del pistón en movimiento de giro del cigüeñal, que permite el movimiento de las ruedas y como consecuencia del automóvil.

MOTOR DE GASOLINA

Álgebra de Boole

Como ya hemos podido comprobar, las puertas lógicas siguen una serie de pautas para dejar pasar la corriente eléctrica que se basan en ecuaciones matemáticas. Éstas son conocidas como álgebra de Boole y estas son algunas de las propiedades de las puertas lógicas que se pueden sacar de esas operaciones:

a+b=b+a

a+0=a

a+contrario de a= 1

(a+b)+c=a+(b+c)

a+(b·c)=(a+b)·(a+c)

a+a=a

a+1=1

el doble contrario de a=a

a+a·b=a

a·b=b·a

a·1=a

a· contrario de a=0

(a·b)·c=a·(b·c)

a·(b+c)=a·b+a·c

a·a=a

a·0=0

¡Hagamos un robot!

Para que un robot funcione y pueda actuar según los estímulos externos, se colocan en primer lugar unos sensores capaces de captarlos y definir si con este estímulo el robot va a recibir una corriente eléctrica para funcionar o no. A la hora de construir un robot, lo primero que debemos hacer es determinar los estímulos que queremos que el robot tenga en cuenta a la hora de ponerse en funcionamiento. Por ejemplo, si queremos un robot que limpie la casa, podemos tener en cuenta estos tres aspectos: si hay polvo o no (a); si está mojado o no (b), y si huele mal o no (c). Construimos entonces una tabla de verdad en la que colocamos todas las posibles combinaciones de 1 (pasa electricidad) y 0 (no pasa electricidad) que podrían darse y decidimos para cuales queremos que el robot funcione y para cuales no.

Ahora que ya sabemos cuando queremos que haya corriente y cuando no, podemos construir el circuito. Para ello, usamos unos dispositivos llamados puertas lógicas, que pueden modificar la señal dependiendo de cual sea su función. Estos son los distintos tipos de puertas lógicas:

• -OR

Tiene al menos dos entradas para recibir estímulos. Da una salida (1) cuando llega estímulo por cualquiera de los dos lados o por los dos a la vez. Operación matemática: S=a+b

• -AND

Solo da salida cuando llega estímulo por todos los sensores a los que está conectada. Operación matemática: S=a·b

• -NOT

Invierte la señal que le llega, es decir: si llega 1 lo convierte en 0 y si llega 0 lo convierte en 1. Operación matemática: S=-a (contrario de a)

 

• -NOR

Invierte los resultados de la puerta -OR. Operación matemática: S=contrario de a+b

• -NAND

Invierte los resultados de -AND. Operación matemática: S=contrario de a·b

• -OR exclusiva

Arroja salida cuando los estímulos son distintos

Para nuestro robot, necesitamos las puertas lógicas necesarias para que siempre recibamos señal excepto cuando todos los estímulos sean 0. Nos quedará un circuito tal que así:

RO-BÓ-TI-CA

A raíz del tema de electrónica que hemos dado, ahora vamos a hablar de uno de los dispositivos más importantes en los que la electrónica está presente: LOS ROBOTS.

Primero convendría señalar la diferencia que existe entre un robot y cualquier otro dispositivo que funciona con electricidad (automatismo):

• Un robot es un dispositivo que, según las condiciones del medio (parámetros externos), realiza diferentes acciones. Es decir, un robot se activa o desactiva según una serie concreta de estímulos externos. Estos estímulos suelen ser físicos (la temperatura, la humedad, la luminosidad) y los captan los sensores, unos dispositivos que interactuan con el entorno y toman datos del mismo. Es importante destacar que los robots funcionan según una programación que los humanos hemos determinado; son incapaces de "pensar" por sí mismos. Además, cuenta con un sistema en lazo cerrado que es así:

• Por el contrario, un automatismo es un dispositivo que, al conectarlo a una corriente eléctrica, siempre realiza la misma función, independientemente de las condiciones ambientales. En este caso, el sistema es en lazo abierto:

El Diodo Ω

El diodo funciona gracias a los mismas propiedades moleculares que el transistor. Es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una sola dirección. Lo que se hace es mezclar una parte N y otra P y poner un cable. Una corriente eléctrica que es negativa, ocupa los huecos de la zona P. Un diodo puede comportarse de dos maneras diferentes:

• Puede ser un diodo de polarización directa de manera que los electrones del polo nagativo se vean repelidos por una corriente eléctrica y tiendan a moverse al polo positivo de la pila, creando una corriente eléctrica.
• O puede ser un diodo de polarización inversa, en el que la corriente eléctrica trata de pasar del polo positivo al negativo. En este caso, la corriente no atraviesa el diodo, comportándose el circuito como uno abierto.

El Transistor Ω

Como ya dije en entradas anteriores, el transistor se encarga de amplificar una señal eléctrica que es débil. Está formado por materiales semiconductores, normalmente de silicio.
A efectos moleculares, el silicio, que presenta 4 electrones en su capa de valencia, se une con los demás silicios para conseguir 8 electrones y, por tanto, la estabilidad. Lo que ocurre es que finalmente todos los silicios de la red obtienen 8 electrones en su capa de valencia y, al no necesitar más, la placa de silicio se vuelve un material no conductor. Lo que se puede hacer es dopar el elemento, es decir, poner otro elemento en lugar del silicio en algún punto de la red. Normalmente se utiliza el boro, el cual tiene 3 electrones en su capa de valencia, lo que dará lugar a que en uno de los electrones quede un hueco y su carga se vuelva positiva. De esta manera, un electrón puede pasar y moverse por el hueco. También puede doparse con el fósforo aunque, al tener éste 5 electrones en su capa de valencia, permitirá que un electrón pueda irse hacia otro lado y tengamos una carga negativa.
Según la disposición de las zonas del transistor, hay dos tipos distintos del mismo:

• El NPN, cuyos cristales son de tipo negativo-positivo-negativo. Los electrones que entran por P cubren los huecos y abren un camino para que pase la señal eléctrica que viene por N
• El PNP, con cristales positivo-negativo-positivo. Los electrones que entran por N abren un hueco entre P y P y pasa la señal eléctrica que viene de uno de los cristales P.

En los transistores, por una de los cristales llega una señal eléctrica débil que se va a ver amplificada por la otra señal más grande que llega desde otro cristal.

Los transistores están presentes en casi todos los aparatos eléctricos actuales.