SISTEMAS DE SUSPENSIÓN AUTOMOTRICES

Un tema especializado para este mes: los SISTEMAS DE SUSPENSIÓN AUTOMOTRICES que no sólo tienen como finalidad el brindar comodidad al ser humano sinó también que influyen en la durabilidad de otros elementos estructurales de un vehículo como se irá viendo.

Un sistema de suspensión tiene por finalidad suspender y absorber los movimientos bruscos que se producirían en la carrocería, por efecto de las irregularidades que presenta el camino, proporcionando una marcha suave, estable y segura. Para lograr dicha finalidad estos componentes deben ir entre el bastidor (o carrocería) y los ejes donde van las ruedas.

En función de la disposición de los ejes y puente trasero la suspensión se clasifica en:

a) Suspensión rígida.

Se caracteriza por que ambas ruedas unidas por el eje común y las trepidaciones de una rueda se transmiten a la otra.

b) Suspensión independiente

Se caracteriza por que cada rueda tiene su propio eje y su propio sistema de suspensión, por lo tanto las trepidaciones u oscilaciones de una rueda no se transmiten a la otra.

ANTEPASADOS DE LOS MODERNOS MECANISMOS (QUINTA PARTE)

El presente artículo es un homenaje a un colega musulmán que siguió los pasos de nuestro ya conocido Herón de Alejandría en la edad media: me refiero al ingeniero Al-Jazari,fecundo inventor y perfeccionador de numerosos dispositivos y juguetes mecánicos. Veamos a continuación algunas facetas de su vida y obra, gracias a la información que de él nos hace llegar el profesor Salim T S Al-Hassani, quien es Profesor Emérito de la Universidad de Manchester y Presidente de la Fundación para la Ciencia, Tecnología y Civilización (FSTC) en Manchester, Reino Unido:

Al-Jazari fue el ingeniero mecánico más destacado de su tiempo. Su nombre completo era 'al-Zaman Badi Abu-l-' Izz Ibn Ismail Ibn al-Razzaz al-Jazari. Vivió en Diyar-Bakir (en Turquía) a finales del siglo 12 y principios del siglo 13 DC.

Lavabo en la forma de un pavo real descrito por Al-Jazari en Kitab fi Ma'rifat al-Hiyal al-Handisayya.

Él se llamaba Al-Jazari debido al lugar de su nacimiento, Al-Jazira, la zona comprendida entre el Tigris y el Éufrates en Mesopotamia. Como su padre, antes que él, estuvo al servicio de los reyes Artuqí de Diyar-Bakir durante varias décadas (al menos entre 1174-1200 DC) como ingeniero mecánico. En 1206, completó un excelente libro sobre ingeniería titulado "BAYN Al-Jami al-'ilm wa-l-' amal al-fi Nafi sinat'at al-hiyal en árabe. Era un compendio de mecánica teórica y práctica. George Sarton escribe: "Este tratado es el más elaborado de su clase y puede ser considerado como el punto culminante de esta línea de progreso musulmán" (Introducción a la Historia de la Ciencia, 1927, vol 2, p 510.).

Modelo de un dispositivo de sangría como se ha descrito por Al-Jazari y reconstruida en 1977. Se medía la sangre perdida durante las sesiones de flebotomía (sangría) , una terapia popular en el mundo islámico medieval. Dos escribas se sientan encima del dispositivo y sus acciones describir la cantidad de sangre que se deje.





El libro de Al-Jazari es distintivo en su aspecto práctico, porque el autor era un ingeniero competente y hábil artesano. El libro describe varios dispositivos en el más mínimo detalle, proporcionando por lo tanto, una contribución inestimable en la historia de la ingeniería. El Ingeniero e historiador de la tecnología islámica británico Donald R. Hill (1974), quien tenía un interés especial en los logros de Al-Jazari escribió: "Es imposible hacer hincapié sobre la importancia del trabajo de Al-Jazari en la historia de la ingeniería, que ofrece una gran cantidad de instrucciones para el diseño, fabricación y montaje de máquinas."

Reloj de Al-Jazari de agua alimentado por el "escribano"de arriba . El reloj se encuentra un metro de altura y medio metro de ancho, el escribano con su pluma es sinónimo de la aguja horaria de un reloj moderno.

Al-Jazari describe cincuenta dispositivos mecánicos en seis categorías diferentes, incluyendo relojes de agua, dispositivo de lavado de manos (máquina de ablución ') y las máquinas para elevación de aguas, etc Después de la "World of Islam Festival", celebrado en el Reino Unido en 1976, un homenaje se tributó a Al-Jazari, cuando el Museo de la Ciencia de Londres mostró un modelo de éxito reconstrucción de trabajo de su famoso "Reloj de Agua".

Donald R. Hill, tradujo  al inglés el libro de Al-Jazari en 1974, siete siglos y los años 68 después de haber sido completado por su autor. La enciclopedia de Al-Jazari incluye seis categorías principales de máquinas y dispositivos. Varias de las máquinas, mecanismos y técnicas aparecen por primera vez en este tratado, después de entrar en el vocabulario de la ingeniería mecánica europea. Entre estas innovaciones, podemos mencionar las bombas de doble efecto con tubos de succión, el uso de un cigüeñal en una máquina, la calibración precisa de los orificios, laminación de madera para reducir la deformación, el equilibrio estático de las ruedas, el uso de modelos de papel para establecer un diseño, fundición de metales en las cajas de molde cerrado con arena verde, etc al-Jazari también describe los métodos de construcción y montaje con escrupuloso detalle de las cincuenta máquinas que permitan a los artesanos reconstruirlas en el futuro.

El dibujo original de la bomba de doble acción o de pistón de un manuscrito de Al-Jazari.

Y él tuvo éxito en que, para muchos de sus dispositivos fueron construidos siguiendo sus instrucciones. El trabajo de Al-Jazari es también único en la manera en que otros escritores no suelen dar detalles suficientes, ya que - entre otros factores - que no eran propios artesanos, o mantuvieron sus secretos, o si eran artesanos, que podría haber sido analfabeta . Al-Jazari en este sentido era único, y esto le da su valor inmenso trabajo. Su libro, dice Hill, es una riqueza absoluta de la ingeniería mecánica islámico.

En su ponencia sobre "Ingeniería Mecánica durante el período islámico temprano" (publicado en I Mech. E, el ingeniero mecánico colegiado, 1978, pp 79-83), Ludlow CG y AS Bahrani han planteado lo importante que es más que probable que haya más sobre el tema en algunos de los miles de manuscritos árabes en las bibliotecas del mundo que aún no han sido inspeccionados de cerca, y, obviamente, requiere ser examinada.

Hill, también, constantemente eleva los dos problemas principales con respecto a la historia de la ingeniería en general, y que la tecnología bien en particular. La primera vez que afirma el hecho de que el campo, que es absolutamente enorme, es en gran parte inexplorado.

Vista de El Reloj Elefante: de a hoja de un manuscrito de Kitab Al-Jazari macrifat de fi al-al-hiyal handasiyya fechada en 715 de la Hégira o 1315 de la Era Cristiana.

ANTEPASADOS DE LOS MODERNOS MECANISMOS (CUARTA PARTE)

En el último artículo del año pasado (que vendría a ser el primero de esta secuencia) se citó uno de los libros de Herón: “Belopoeica”, donde se describía el funcionamiento de dispositivos para uso militar (la artillería); también se indicó que los manuscritos originales se habían “extraviado” durante la edad media, no obstante un buen número de máquinas de guerra (llámense catapultas, onagros, mangoneles, escorpiones, balistas, etc.) eran muy conocidos y empleados a esas alturas por diferentes pueblos en oriente y occidente. Brevemente se describirán los dispositivos indicados.

El Cheiroballistra (llamado Manuballista por los romanos), un dispositivo que lanza flechas sobre una gran distancia. Algunos dicen que en realidad fue descrito alrededor del 100 dC (después de Herón). Su inventor, Apolodoro de Damasco, trabajó para el ejército romano. En este motor en particular, los resortes se estiran en dos carcasas metálicas separadas. Un perno de metal se adjuntó la parte superior de cada uno de los bastidores de campo, para mantenerlos juntos. Otro montante estaba unido a la parte inferior de los bastidores de campo y la base del motor, para tener los topes de resorte en su lugar. La Cheiroballistra de Herón representa el más avanzado motor de torsión de dos brazos utilizado por el ejército romano.

El Onagro o Burro Salvaje (significado de la palabra) fue una de las máquinas o armas de sitio utilizadas por el imperio Romano desde tiempos remotos. Se menciona desde el año 200 antes de nuestra era, pero se utilizó masivamente hasta el año 350 d. de C. Esta catapulta desciende de un tipo de catapulta griega, que fue perfecionada por los romanos. El Onagro se utilizaba no solo en zonas de sitio; sino también, en batallas navales, sobre las cubiertas de las Longas (naves de guerra romanas).La fuerza de empuje es proporcionada por la torsión de las cuerdas hechas originalmente de tendones y crin de caballos, no descartando la utilización de cabello de mujer, que daban al Onagro una fuerza explosiva como la patada de un burro salvaje; de ahí su nombre. La versión Medieval de esta Catapulta se le llamó Mangonel. Existieron diversas variantes del onagro, desde pequeñas catapultas que podían ser movidas por 4 hombres hasta enormes monstruos, capaces de lanzar grandes rocas a más de 250 mts. Las variantes en sus formas estuvieron también a la orden del día, y dependían tanto del conocimiento de los artesanos e ingenieros, hasta de los materiales utilizados y de las necesidades y circunstancias del momento. Algunas variantes del Onagro tenían una cuchara en lugar de honda y podían lanzar bolas de fuego contra los enemigos o las fortificaciones. Otras las equipaban con ruedas para poder moverlas y hacerlas más versátiles.

El mangonel es, como se indicó, el desendiente directo del Onagro , la versión Medieval de éste se le llamó Mangonel (según algunas fuentes). Nombre que comparte con otra maquina de asedio parecido al Trabuquete. La fuerza de empuje es proporcionada por la torsión de cuerdas roscadas, (originalmente hechas de tendones y crin de caballo en la época de los romanos). Igual que en el caso del Onagro, existieron diversas variantes y dependían tanto del conocimiento de los artesanos e ingenieros, hasta de los materiales utilizados y de las necesidades y circunstancias del momento.

El trabuquete, la catapulta más avanzada.

Si bien las armas afines a las catapultas evolucionaron mucho en Occidente desde la antigüedad, hasta bien entrada la Edad Media, ello no fue posible sin la influencia de la técnica también conocida en los pueblos de Oriente como China, donde ya se conocía la "catapulta de tracción" llamada Hsuang Feng:

Pero de todas las armas de la antigüedad que más me impresionan, y cuya constitución es hasta la fecha ignorada, es la conocida como el fuego griego que WIKIPEDIA describe como "un arma incendiaria utilizada por el Imperio bizantino creada en el siglo VI, aunque su mayor uso y difusión se daría tras las primeras cruzadas (S.XIII). Los bizantinos la utilizaban con frecuencia en batallas navales ya que era sumamente eficaz al continuar ardiendo incluso después de haber caído al agua...Sus ingredientes son motivo de gran debate. Se han propuesto algunos de los siguientes ingredientes nafta, cal viva, azufre, y nitrato. Lo que distinguió a los bizantinos en el uso de mezclas incendiarias fue la utilización de sifones presurizados para lanzar el líquido al enemigo."

Ataque naval bizantino con el "fuego griego"

ANTEPASADOS DE LOS MODERNOS MECANISMOS (TERCERA PARTE)

LA FUENTE MÁGICA DE HERÓN:

Otro mecanismo hidráulico interesante que permite crear una fuente en un vaso abierto A,utilizando dos recipientes cerrados B y C, mientras fluye el agua de B a C.

Véase el video de funcionamiento:

ÓRGANO IMPULSADO POR MOLINO DE VIENTO:

Los brazos están unidos a un extremo de una barra, que está soportado de manera que gire libremente. A medida que los brazos dan vuelta en el viento, la barra transmite un movimiento giratorio en un disco de engranajes como el vinculado estrechamente ajustados en el extremo opuesto. Las clavijas giratorias hacen contacto con una palanca unida por un pasador a la barra del pistón, haciendo que el pistón sea elevado, ya que cada clavija se acopla al mecanismo de la barra. Cuando la clavija avanza más allá de la palanca, ésta se libera y el pistón desciende en el cilindro. El pistón al caer comprime el aire, forzando hacia fuera en la base del cilindro, a través de un tubo de conexión, y en la caja en la que las columnas de soporte. Como el principal mecanismo se activa, se libera aire en las tuberías, haciendo que se produzca "el sonido de una flauta". Para asegurar un suministro constante de aire, el marco de molino de viento se puede convertir directamente en el viento dominante. El órgano de energía eólica es el único mecanismo conocido documentado tipo de molino de viento en la antigüedad. La energía eólica no vuelve a aparecer en la civilización occidental hasta el siglo XII. .... desde el punto de vista histórico, estos instrumentos incorporan un teclado manual, que como un artefacto que parece ser sin precedentes. Finalmente, el mecanismo de engranajes como del disco vinculado unido al eje de molino de viento está diseñado para transferir potencia desde el eje de rotación para el pistón alternativo, convirtiendo así el movimiento circular a recíproco.

Véase el siguiente enlace (en inglés) para mayores referencias:

http://www.history.rochester.edu/steam/hero/section76.html

Continuaremos el mes siguiente con más mecanismos interesantes.

ANTEPASADOS DE LOS MODERNOS MECANISMOS (SEGUNDA PARTE)

Continuaremos describiendo más dispositivos de la antigüedad; uno de los más interesantes, sin lugar a dudas es el odómetro, antepasado del "taxímetro".

Un odómetro es un dispositivo utilizado para indicar la distancia recorrida por un vehículo. Vitruvio alrededor del 27 aC y 23 describe un dispositivo, aunque la invención real puede haber sido por Arquímedes durante la Primera Guerra Púnica. Herón también describe un odómetro en el capítulo 34 de su obra Dioptra. Las ruedas de los carros antiguos de 4 pies de diámetro giran exactamente 400 veces en una milla romana. Para cada revolución, un pin en el eje engrana con una rueda de 400 dientes, lo que hace una vuelta completa por milla. Esta, a su vez, engrana a otra rueda con agujeros a lo largo del borde de la circunferencia, donde unas pequeñas piedras (cálculos) se ubican, de modo que van cayendo una por una en una caja. El número de millas recorridas se da simplemente contando el número de piedras. Si este instrumento fue construido en realidad está en discusión. Leonardo da Vinci trató de construir de acuerdo a la descripción, pero no pudo. Bastante ingenioso ¿verdad?.

Conozcamos ahora la Dioptra:

Reconstrucción de dioptra Herón de Schöne, Alejandrino Hero. Heronis Alexandrini opera omnia quae supersunt. Vol. III: rationes dimetiendi et commentation dioptrica. Griechisch und Deutsch H. Schöne. - Leipzig: B. G. Teubner, 1903

La Dioptra un dispositivo de medición usando la triangulación mucho antes del teodolito telescópico del inglés Leonard Digges (siglo XVI), que fue utilizado en la navegación, topografía e ingeniería civil para determinar la dirección de carreteras, túneles y otras estructuras.

Este es un ejemplo de Heron sobre cómo utilizar el Dioptra para la construcción de un túnel a través de dos puntos opuestos en una montaña. Se toma un punto cercano a la primera entrada B y otro punto E. A continuación, se utiliza el Dioptra para obtener la línea perpendicular EF ya través de un conjunto de segmentos perpendiculares otros se KL segmento de línea del punto M para que la DM es perpendicular a KL, donde D es el otro punto de entrada opuesta. Utilizando DN y NB estimar el ángulo alfa es necesario para conectar los puntos B y D. El túnel de Eupalinos (de 1.036 m de largo, en Samos, Grecia, construido en el siglo VI a. C.) demuestra que incluso 500 años antes que los griegos ya se tenía el conocimiento y los dispositivos para producir dichos túneles.

Seguiremos describiendo más y más de estos dispositivos el mes siguiente. Gracias por sus efusivos comentarios en la página de facebook. Espero que esa gran familia de lectores y amigos siga creciendo.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (en español e inglés):

*LIBRO DE LOS MECANISMOS INGENIOSOS - Wikipedia en español.

*A REVIEW OF EARLY MUSLIM CONTROL ENGINEERING - Professor Mohammed Mansour - http://www.muslimheritage.com

*HERON OF ALEXANDRIA - Michael Lahanas - http://www.hellenica.de/

ANTEPASADOS DE LOS MODERNOS MECANISMOS (PRIMERA PARTE)

Muchas personas y medios informativos asocian hoy por hoy la palabra “tecnología” exclusivamente con artilugios y dispositivos de última generación. No es que pretenda negar la importancia de los avances, sino que lamento muchísimo la forma cómo éstos han influido en nuestra mentalidad de modo que nos hace ver de “pérdida de tiempo” e incluso de “inútil” el pretender conocer en detalle los aportes de otras épocas. Tal mentalidad no escapa siquiera a quienes están dedicados a la producción y divulgación de conocimiento ingenieril; de este modo se pierde (aunque se ahorren horas de trabajo y páginas de libros) una visión más integral de lo que en realidad significa la “tecnología”, que no sólo implica “modernidad” sino también “evolución”, “cambio constante” y básicamente un “punto de partida” el cual es satisfacer una necesidad, resolver un problema.
Este artículo, último del año, estará dedicado entonces a un capítulo de la “tecnología de otras épocas”: los mecanismos antiguos. ¿Cuántos lectores han oído de los “Autómatos” de Herón de Alejandría o el “Kitab al-Hiyal”(El libro de los Mecanismos Ingeniosos) de los hermanos persas Banu Musa?.

Centenares de años antes que los británicos James Watt, Robert Willis o el alemán Franz Reuleaux hicieran sus aportes teórico-prácticos a la teoría de los mecanismos industriales, como sabemos, ya existían elementos de máquinas importantes, llámense ruedas dentadas, levas, eslabones, incluso maquinaria hidráulica (basta recordar el sinnúmero de aplicaciones que encontró el famoso “tornillo de Arquímides”).
Empezaremos con los “Autómatos” o dispositivos automáticos de Herón de Alejandría (10 a 70 DC) que fueron descritos en su obra Automata, donde se recopiló todos los “milagros” empleados por sacerdotes egipcios en la apertura y cerrado de puertas, así como del encendido y apagado del fuego en los altares “sin emplear la mano humana” conocidos ya centenares de años antes de la era cristiana.

Herón dedicó 3 obras más al diseño de máquinas:

Pneumatica (Spiritalia) en dos libros, que describe el funcionamiento de aproximadamente 80 dispositivos que funcionaban con vapor, aire o líquidos a presión. Aquí está descrita la primera bomba contra incendios, un dispositivo que suministra agua con sólo insertarle una moneda, el sifón, el aerolípilo y el eolípilo, son sólo algunos de los más importantes.
En los videos y aquí debajo podemos apreciar el famoso “eolípilo”, que con justicia es el primer motor a vapor de la historia.

Belopoeica, que describe el funcionamiento de aparatos para uso exclusivamente militar. Aunque se dice que los manuscritos originales se “extraviaron”, sobrevivieron versiones manuscritas de la edad media tanto en oriente como en occidente.

Mecanica, en 3 libros, que es la obra más conocida y utilizada hasta el presente por todos nosotros, ya que describe el funcionamiento de las llamadas “máquinas simples” y técnicas para mover objetos pesados, la primera parte está dedica a los fundamentos hasta entonces conocidos de la estática y la dinámica.

Presentaremos a continuación, de manera ordenada, una descripción somera de los dispositivos contenidos en Automata (que también pueden apreciarse en el texto de Y. Pérelman: FISICA RECREATIVA) y Pneumatica.

Técnica de apertura automática de puertas cuando se encendía el fuego del altar (Animación de Automatischer Türöffner Ein Beispiel für angewandte Physik)

Sistema de autoabastecimiento de aceite para el fuego de un altar

Máquina de doble pistón para el flujo continuo de agua. El primer extintor de incendios, probablemente una obra de Ctesibius (c. 250 aC) que Herón perfeccionó.

Proseguiremos describiendo los dispositivos de Herón de Alejandría, así como muchos otros ejemplos interesantes en los meses siguientes. Por ahora tenemos apenas una pequeña idea de lo trascendentes que han sido las ideas primigenias en el mundo que nos ha tocado vivir, pero es mi deseo que eso se revierta; he ahí la razón de compartir todo esto.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (en español e inglés):

*LIBRO DE LOS MECANISMOS INGENIOSOS - Wikipedia en español.

*A REVIEW OF EARLY MUSLIM CONTROL ENGINEERING - Professor Mohammed Mansour - http://www.muslimheritage.com

*HERON OF ALEXANDRIA - Michael Lahanas - http://www.hellenica.de/

¿VALE LA PENA EL SACRIFICIO? (OBSERVACIONES Y COMENTARIOS EN TORNO AL PROYECTO MINERO "CONGA")

Muchos proyectos mineros, energéticos y de infraestructura han resultado controversiales en nuestro país. Han motivado conflictos con las poblaciones donde pensaban ejecutarse ¿ el motivo?, básicamente debido al recelo por un posible impacto ambiental negativo en sus respectivas regiones.
Este año parece haber sido sumamente crítico en ese sentido y el conflicto más sonado este mes, sin lugar a dudas, es el originado por el Proyecto Conga , del consorcio minero Yanacocha (Newmont Mining Corporation - Compañía de Minas Buenaventura) entre las provincias de Celendín y Cajamarca (Departamento de Cajamarca). ¿Y en qué consiste?. En la “mudanza” del agua de dos lagunas (Perol y Mala, ver mapa de arriba) hacia reservorios para explotar los yacimientos auríferos bajo las lagunas indicadas.
A primera vista no aparenta ser gran cosa, pues podría pensarse que el elemento más importante: “el agua” ha sido puesto a salvo y con ello la vida y el bienestar. ¿Pero será así de sencillo el asunto?. ¿Qué argumenta Yanacocha?, Que el volumen de agua aprovechable por las comunidades aledañas es actualmente inferior al que se dispondría con los reservorios proyectados, que el fondo de las lagunas es “arcilloso” y no filtra agua hacia el subsuelo, que el ecosistema se “mudará” junto con el agua.

Laguna Perol en la actualidad ¿vale la pena la "mudanza"?

El estudio de impacto ambiental (EIA), como es ya usual en nuestro país y es quizás lo que más desconfianza suscita, ha sido elaborado por una empresa internacional que, tendrá todo el prestigio que merece, pero es afín al consorcio minero y además, es este último el que ha financiado dicho estudio. Para peores, el estudio ha sido aprobado por la gestión gubernamental anterior (Octubre del 2010) y avalado sin murmuraciones por la actual.
Hay cuestionamientos muy serios al proyecto, como la posible disminución de caudal en los ríos de las provincias indicadas (al ser las lagunas “cabeceras de cuenca” u orígenes de ríos), y que no han sido respondidos satisfactoriamente por el consorcio minero. Hay muchos cuestionamientos en verdad; se habla por ejemplo de entre 800 a 1000 millones de dólares en regalías y canon minero para la región…pero no se aclara cuántos millones le tocan al consorcio,¡Y se trata de un yacimiento básicamente aurífero!. Cuando estoy casi por concluir este artículo se está denunciado (por IDL reporteros) que otras dos lagunas: Azul y Chica, “serán vaciadas y utilizadas como depósitos de desmontes”.
Es en verdad lamentable la forma cómo claudican los gobiernos y autoridades políticas que renuncian a defender los recursos de sus pueblos para beneficiar intereses foráneos, y con ellos, a sus propios intereses y los de sus allegados. Se nos habla hasta la exasperación de que “son importantes las grandes inversiones en nuestro país para que haya empleo y desarrollo”, que “se trata de atraerlas y no de ahuyentarlas” ¿pero dar todo a cambio de casi nada vale la pena?.
El artículo de este mes ha sido tal vez un poquito “fuera de lugar” en un blog como éste, pero es que en verdad sentía que debía abordar un tema que es de mucha preocupación en este momento en mi país, desde muchos puntos de vista: económico, técnico y social. ¿Es en verdad tan importante un nuevo proyecto minero en una región donde otros tantos ya se vienen ejecutando (que están trayendo más perjuicios que beneficios a las poblaciones) y hay otros tantos en espera?, o como preguntamos al inicio ¿vale la pena?.