Conceptes i Fórmules Tècniques d'Enginyeria i Física

Principis de Funcionament i Components

Centrals Elèctriques i Reactors

Una central termoelèctrica pot tenir una turbina de gas i una de vapor (cicle combinat).

La funció del moderador en un reactor nuclear és reduir la velocitat dels neutrons durant la fissió.

Existeixen centrals tèrmiques que utilitzen biomassa com a combustible.

Mecanismes i Transmissió

Per calcular la velocitat d'un eix en una transmissió per engranatges o politges:

velocitat_conduït = (Diàmetre_o_Dents_motriu * velocitat_motriu) / Diàmetre_o_Dents_conduït

En una grua de suport, el cable ha de ser resistent a la tracció.

El mecanisme de la cisterna d'un vàter és un exemple de sistema de control de llaç tancat.

Materials

El llautó és un aliatge de coure (Cu) i zinc (Zn).

Un aliatge de ferro amb un contingut de carboni entre aproximadament 0.03% i 2.1% es considera acer.

El filferro (o fil metàl·lic) es fabrica principalment pel procés de trefilatge.

Control i Seguretat Elèctrica

Perquè no se superi el consum contractat, el dispositiu de control és l'ICPM (Interruptor de Control de Potència Màxima).

Per evitar danys per sobrecàrregues elèctriques i curtcircuits s'utilitza un interruptor magnetotèrmic.

Gestió de Projectes i Empresa

Per a projectes complexos i que només es realitzen una vegada, el mètode de gestió adequat és el PERT (Program Evaluation and Review Technique).

La seqüència d'execució bàsica en la planificació és:

1. Determinar què cal fer.
2. Determinar el temps necessari per a cada operació.
3. Establir l'ordre d'execució.

El departament encarregat de millorar la imatge de l'empresa és el de màrqueting. L'encarregat d'abaratir costos (mitjançant innovació) sol ser el de R+D+I (Recerca, Desenvolupament i Innovació).

Fórmules Fonamentals d'Enginyeria i Física

Mecànica Estàtica i Dinàmica

• Massa contrapès (m_p): mp = mq * Lb / Lbc (kg) (Equilibri de moments)
• Pressió (P): P = F / S. Si la superfície (S) és circular: P = F / (π * r²) (Pa o N/m²)
• Esforç (σ): σ = Força / Àrea (Pa o N/m²). Força màxima admissible: Fmax = σadm * A. Per a secció circular: Fmax = σadm * (π * d²/4) (N)
• Forces en un pla inclinat (angle θ):
  • Component del pes paral·lela al pla: Px = m * g * sin(θ)
  • Component del pes perpendicular (Normal): N = m * g * cos(θ)
  • Força de fregament: Ff = μ * N = μ * m * g * cos(θ) (on μ és el coeficient de fricció)
  • Força resultant (ex: baixant, només pes i fregament): Fres = Px - Ff
• Coeficient de fricció (μ): μ = Ff / N (adimensional)

Cinemàtica i Transmissions

• Velocitat pujada càrrega (V) (tambor): V = ω * r (m/s), on ω és la velocitat angular del tambor (rad/s) i r el seu radi (m). Si la velocitat de rotació (n) és en rpm: ω = n * 2π / 60.
• Velocitat angular eix reductor (ω_red): ωred = ωmotor / i (rad/s), on i és la relació de transmissió (i > 1 per reductora).
• Relació de transmissió (i) (engranatges): i = ωentrada / ωsortida = nentrada / nsortida = zsortida / zentrada
• Nombre de dents (z): Si es coneix i i zentrada: zsortida = i * zentrada.
• Distància entre eixos (engranatges rectes) (c): c = m / 2 * (z1 + z2) (on m és el mòdul)
• Alçada de la dent (h) (engranatges): h ≈ 2.25 * m
• Diàmetre exterior (d_e) (engranatges): de = m * (z + 2)
• Velocitat desplaçament lineal (v) (roda): v = ωroda * rroda (m/s). Cal relacionar ω_roda amb la ω del motor a través de la transmissió. Conversió: v (km/h) = v (m/s) * 3.6.
• Conversió velocitat: 1 km/h = 1 / 3.6 m/s. Ex: 100 km/h ≈ 27.78 m/s.
• Angle girat (α) (Mov. Circular Uniforme): α = ω * t (rad)
• Longitud d'arc recorregut (s): s = α * r (m)
• Desplaçament (Δx) (Velocitat constant v): Δx = v * t (m)
• Posició (x): x = x0 + Δx (m)

Energia, Potència i Treball

• Potència (P): P = T * ω (W), on T és el parell (N·m) i ω la velocitat angular (rad/s). Alternativament: P = F * v (W), on F és la força (N) i v la velocitat lineal (m/s).
• Parell motor (T) a l'eix reductor (ideal): Tred = Pred / ωred (N·m), on P_red és la potència a l'eix reductor (W).
• Energia (E): E = P * t (J)
• Energia cinètica (E_c): Ec = 1/2 * m * v² (J)
• Treball (W): W = F * d * cos(θ) (J), on θ és l'angle entre la força F i el desplaçament d. Unitats: Newton · metre = Joule (N·m = J).
• Treball de fregament (W_f): Wf = - Ff * d = - μ * N * d (J) (El treball fet per la força de fregament és negatiu)

Electricitat i Termodinàmica

• Cabal volumètric (Q): Q = S * v (m³/s), on S és l'àrea de la secció (m²) i v la velocitat del fluid (m/s). Per secció circular: Q = π * r² * v.
• Energia (calor) generada (Q): Q = P * t (J). Conversió: Energia (kWh) = Energia (J) / (3.6 * 10^6 J/kWh).
• Cost mensual energia (C): C = Consum_mensual (kWh) * Preu (€/kWh). On Consum_mensual ≈ (Potència (kW) * hores_ús_diari * dies_mes).
• Resistència elèctrica d'un cable (R): R = ρ * L / S (Ω), on ρ és la resistivitat del material (Ω·m), L la longitud (m) i S l'àrea de la secció transversal (m²).
• Energia dissipada per efecte Joule (E): E = P * t = V * I * t = I² * R * t = (V²/R) * t (J).

Física Fonamental i Òptica

• Llei de Coulomb (Força elèctrica F_e): Fe = k * (|Q * q| / r²) (N), on k és la constant de Coulomb, Q i q són les càrregues, r la distància.
• Llei de la Gravitació Universal (Força gravitatòria F_g): Fg = G * (M * m / r²) (N), on G és la constant de gravitació universal, M i m són les masses, r la distància entre centres.
• S'anomena dispersió de la llum a la descomposició d'una llum composta (com la blanca) en les seves llums monocromàtiques constituents (colors) en travessar un medi refringent (com un prisma).

Miscel·lània

• Massa d'una peça (m): m = Volum * densitat = V * ρ (kg). El volum depèn de la geometria.
• Distància màxima recorregut (d_max) (Ex: pistó): dmax = Lmax - Lmin (unitats de longitud).