¿QUÉ ES UNA CÉLULA FOTOELÉCTRICA?

Descripción 

Lo que, habitualmente, llamamos, en las instalaciones eléctricas domiciliarias, una célula fotoeléctrica es un dispositivo electrónico, sensible a la luz, que permite controlar el paso de la corriente eléctrica. También se la suele conocer como fotocélula, o fotocontrol. Y en algunas regiones, tal vez más adecuadamente, interruptor crepuscular. De cualquier manera, en el comercio y entre los miembros del gremio de los electricistas se la conoce, así, como célula fotoeléctrica. Aunque hay que destacar que células fotoeléctricas son también los dispositivos que componen, por ejemplo, un panel solar, de esos que generan energía eléctrica para el consumo.

Célula Fotoeléctrica

De cualquier manera nuestra célula fotoeléctrica es un aparato que se instala para que determinadas luces se prendan, o se apaguen, de acuerdo a la luminosidad exterior existente. Es decir que poco después del amanecer se activa, apagándolas, y poco antes del anochecer se desactiva, encendiéndolas. Todo automáticamente. Sin embargo para que un momentáneo cambio en la luminosidad (por ejemplo, oscurecimiento por el paso de una nube o iluminación por las luces de un auto) no la active las células cuentan con un sistema de retardo, del orden de pocos segundos. De esa manera no perjudica la vida útil de las lámparas, encendiéndolas y apagándolas innecesariamente.

                                           

   Célula Fotoeléctrica

 

Aspecto físico y funcionamiento

 

Las células fotoeléctricas suelen tener la forma de una cápsula, de material plástico resistente a la intemperie, con la parte superior translucida para que la luz del sol la pueda hacer funcionar. De esa formas esa luminosidad va  a generar una pequeña corriente eléctrica que, a su vez va a actuar sobre un interruptor electrónico, abriendo el circuito que alimenta a la lámpara, apagándola. Cuando la luz del sol se oculte la pequeña corriente eléctrica desaparece, el interruptor se vuelve a conectar y las luces se encienden.

Las células fotoeléctricas de uso común funcionan con todo tipo de lámparas (incandescentes, de bajo consumo, LED, de descarga, etc.) y las de uso doméstico, en general, permiten el control de luminarias de hasta 500 Watts.

Célula Fotoeléctrica

 

Cómo se conecta una célula fotoeléctrica

 

Las células fotoeléctricas más comunes se instalan sobre el cable que conduce la corriente hasta el artefacto de iluminación, o lámpara, que se quiera controlar. En general se las suele instalar justo antes de aquello a lo que se quiera encender o apagar, por una cuestión de costumbre o comodidad. O porque, a veces,  es al único punto de la instalación que está a la intemperie, en contacto con la luminosidad exterior. Pero perfectamente se podría colocar en cualquier punto del recorrido del cable que alimenta a la luminaria. Inclusive hay artefactos de luz que ya traen incorporada la célula fotoeléctrica con lo cual nos ahorra el trabajo de tener que conectarla como un dispositivo independiente.

  

Célula Fotoeléctrica

Cuando se instala la célula en forma independiente habrá que prestar atención a las instrucciones que provee el fabricante para su  conexión. Para que funcione correctamente y, sobre todo, para no dañarla irremediablemente. Estas instrucciones suelen estar impresas en el envase en el que viene presentado el producto. Y hay que respetarlas, porque cada célula suele tener una manera particular de conexión recomendada. También se suele indicar allí la posición en la que conviene fijarla con respecto a la incidencia de la luminosidad ambiente. En general, cuanto más expuesta a la luz quede, con la parte traslucida hacían arriba, más rápido va a reaccionar y, con ello, menos tiempo va a mantener las luces encendidas. En cambio si se la fija con la parte traslucida hacia abajo, y en alguna zona en penumbras, más va a tardar en reaccionar, más tiempo va a mantener las lámparas conectadas, afectando su durabilidad y la economía  del consumo de energía.

 

Célula fotoeléctrica

Al conectar una célula fotoeléctrica hay un punto al que hay que prestar especial atención: cuidar que quede lejos de la influencia de la propia lámpara. Esto es: que la luz que emite la lámpara que ha sido encendida no vaya actuar sobre la célula, provocando que se vuelva  a apagar.  Porque podría pasar que el conjunto célula-lámpara se convierta en una iluminación intermitente: primero la oscuridad hace que la célula prenda la lámpara, después la lámpara ilumina la célula haciendo que se apague, entonces en la oscuridad la célula vuelve a encender la lámpara, la que vuelve a iluminar a la célula, y apagarla. Y así, sucesivamente, hasta el infinito. O hasta que la luz del día interrumpa el ciclo. Que se va a reiniciar al anochecer. Por eso hay que tener cuidado al fijar la célula fotoeléctrica en su posición. Tiene que quedar bajo la influencia de la luz solar, pero no de la de la propia lámpara.

 

Recapitulando

 

•           La célula fotoeléctrica controla el paso de la corriente, activada por las luminosidad ambiente exterior;
•          Se instala sobre los cables que alimentan de energía eléctrica a las luminarias;
•          Funciona con cualquier tipo de lámpara y, generalmente, hasta 500 Watts;
•          Debe fijarse de manera tal que la parte traslúcida (blanca) de la cápsula apunte hacia el origen de la luminosidad exterior, pero que no sea afectada por la luz de la propia lámpara;
•         Deberá conectarse de acuerdo a las instrucciones del fabricante.

 

 

¿SE HINCHÓ LA PUERTA? ¿Y NO CIERRA?

Sí, hay veces en que las puertas (las hojas) se hinchan, como en el caso de las puertas de madera, las que, al absorber la humedad ambiente, aumentan de tamaño y presentan dificultades para abrir o cerrar. Inclusive, de acuerdo a la estación del año, pueden “agrandarse” o “achicarse” alternadamente, cada 5 o 6 meses. Pero no este el caso del que vamos a hablar.

 

La humedad de cimientos y los marcos de las puertas

 

En este caso vamos a hablar de otro de los problemas que pueden tener las puertas. Suele ocurrir que, en construcciones antiguas, en las paredes que están afectadas por el problema de la humedad de cimientos, los materiales de la mampostería y los revoques se alteren bastante, al punto de afectar también a los marcos de las puertas. En estos casos las paredes también “se hinchan” y van apretando los marcos contra las hojas, dificultando su apertura y cierre. En la foto 1 se muestra un ejemplo de este problema. En ella se ve como la luz libre que hay entre el marco y la hoja de la puerta, a la altura de la cerradura, va disminuyendo hacia abajo hasta finalmente “desaparecer”.

 

Foto 1

 

Este fenómeno puede ocurrir en cualquier tipo de marco. Es decir, de cualquier material. Pero se agrava en los marcos de chapa o de perfiles de hierro porque, al problema que genera la humedad en la mampostería, se le suma el efecto que, también, produce sobre el hierro. Una pieza de ese material, al oxidarse, va desprendiendo capas o láminas de material oxidado que tienen mayor volumen que el hierro original. Sumando los dos aumentos de volumen por humedad la luz libre entre el marco y la puerta, como en el ejemplo, va desapareciendo.

 

¿Y qué podemos hacer?

 

En este tipo de problemas no hay muchas soluciones posibles. Al menos que sean relativamente simples. Una hoja de puerta de madera se puede lijar, cepillar y hasta cortar, a veces, para achicarla y resolver el problema. Pero en este caso, en el de las aberturas de chapa de hierro, de perfiles, de aluminio, etc. esa solución no es aplicable. En estos casos no hay más remedio que corregir el marco. Y  para eso hay que liberarlo de la presión que le está aplicando la pared.

 

Foto 2

 

En la foto 2 de nuestro ejemplo vemos que la luz del marco a la altura de la cerradura es de 65,3 cm mientras en la foto 3 se ve que esa luz se redujo a 64,6 cm a la altura del zócalo. Se perdieron 7 mm que es más de lo que la puerta puede tolerar para seguir funcionando correctamente.

 

Foto 3

 

La solución radica en liberar el marco de la mampostería que lo sostiene. Y para eso hay que picar y retirar el material en, por lo menos, 50 o 60 cm de la altura de la puerta, contando desde el suelo. Logrando así que el marco vuelva a si posición original. En la foto 4 ya se hizo ese trabajo y se ve claramente que, con solo retirar el material que producía la  presión, se recuperó buena parte de la luz libre entre el marco y la hoja.

Foto 4

 

Nota: cabe aclarar que en la foto de este ejemplo se demolió la pared hasta el exterior porque se va a provechar para hacer un trabajo de reconstrucción de la capa aisladora horizontal. Pero no siempre es necesario ese paso. Si el problema no es muy grave, o si la pared es muy ancha, alcanza con retirar solo el material en la zona del problema, en una de las caras de la pared.

 

Cómo asegurar la luz libre de la puerta

 

Recuperada la luz libre de la puerta sólo queda tomar las medidas necesarias para que esa luz se conserve. Se podría amurar el marco nuevamente esperando que, sólo con eso, quede en la posición necesaria. Pero es más conveniente agregarle un elemento de fijación adicional que no le permita volver a deformarse.

Para ello, basta con preparar en forma casera, una planchuela que tenga en un extremo la posibilidad de ser fijada al marco y en el otro un corte y un doblado que le asegure un buen anclaje en el material. Un ejemplo de este elemento de este tipo se muestra en la foto 5.

 

Foto 5

 

Para fijar este elemento al marco se perfora un agujero en el marco, lo más cerca del suelo que se pueda (foto 6) y se pasa un tornillo. Mediante la correspondiente tuerca se fija el anclaje al marco.

Foto 6

En este caso se usó un tornillo de cabeza fresada para que no interfiera con la hoja cuando la puerta se cierra. Este tornillo conviene que sea de bronce o de acero inoxidable (como en este caso) para que alguna futura humedad no lo pueda volver a corroer. La foto 7 muestra el anclaje atornillado al marco. También se podría soldar un pedazo de varilla de hierro de construcción al marco. Cumpliría la misma función, sólo que tal vez no sea tan fácil conseguir una máquina de soldar para un trabajo tan chico. Además habría que verificar si la chapa del marco soporta una soldadura eléctrica.

Foto 7

Cómo volver a amurar el marco

 

Fijado el anclaje al marco sólo queda volver a amurarlo en su nueva posición. Para eso, conviene comenzar preparando un listón de madera y calzarlo en el marco, tal como se ve en la foto 8, que asegure que, en la operación de reamurado, el marco no se vuelva a cerrar. Trabado éste así se puede completar el trabajo, no sin antes proteger tanto la planchuela de anclaje como la parte interior del marco con algún tratamiento anticorrosivo. Lo ideal es cubrirlo con una pintura antióxida y, una vez seca volver a pintar con pintura asfáltica. De ese modo se asegura una buena protección por mucho tiempo.

Foto 8

 

Sólo resta preparar la mezcla correspondiente, en este caso concreto (una parte de cemento y tres partes de arena) con algún agregado hidrófugo (“ceresita”) para cortar un posible paso de humedad. En le ejemplo que se muestra en esta publicación se reconstruyó la capa aisladora horizontal, por lo que esta última precaución no seria indispensable. Pero nunca están de más las precauciones.

 

Tal como se ve en las fotos 9 y 10, se va rellenando el hueco con concreto y cascotes de ladrillo, evitando dejar espacios vacíos, apretando bien el material. Terminado este paso se pueden rehacer los revoques y terminar el trabajo con el revestimiento correspondiente.

 

Fotos 9 y 10

 

Aclaración: en algunas fotos de este posteo se ve una varilla o grapa del marco original que todavía se conservaba. No fue retirada porque era más complicado sacarla que dejarla. Pero como no se podía ver bien en qué estado se encontraba no se la usó como el elemento de fijación nuevo. Además de no tener en la punta un anclaje apropiado.

 

Recapitulando

 

•          La humedad ascendente de cimientos hincha las paredes y “cierra" los marcos sobre las hojas, dificultando su funcionamiento;
•          El fenómeno es de difícil solución en puertas de marcos y hojas de chapa o perfiles de hierro;
•         Hay que liberar al marco de la presión de la pared picando y retirando material;
•         Se prepara un elemento de fijación (anclaje) que se fija al marco;
•         Se coloca un listón de madera que mantenga la luz adecuada en el marco;
•         Se amura con concreto con hidrófugo, y se prepara para hace las terminaciones correspondientes. Ver foto 11, en la cual también se observa la nueva luz libre de la puerta. Comparar con la foto 1, realizada antes de comenzar los trabajos.

Foto 11

 

 

CONSTRUIR CON BLOQUES DE CEMENTO (III), LOS CIMIENTOS

La necesidad de buenos cimientos

Como con cualquier otro material, cuando se construye con bloques de cemento hay que tener mucho cuidado en la preparación de los cimientos para las paredes. Sobre todo porque pueden aparecer fisuras en las paredes, que se suelen considerar un defecto del sistema constructivo de bloques cuando son, en realidad, producto de una mala ejecución de las obras.

Tipos de cimientos

 

El tipo y tamaño de los cimientos siempre va a depender del estudio que se haga de la resistencia del terreno. De allí surgirá el tipo de cimiento que convendría hacer en cada caso particular. Algunos ejemplos de cimientos para bloques de cemento que se podrían usar son:

 

•          Fundación directa sobre el terreno mediante zapatas corridas y vigas de encadenado
•          Fundación sobre plateas de hormigón armado en suelos inestables
•          Fundación mediante pilotines de hormigón armado, buscando capas de terreno más profundas  y resistentes

 

La fundación directa

 

Damos este ejemplo por ser el de uso más habitual en las construcciones que se hacen dentro las plantas urbanas de las distintas ciudades. En este caso los muros y paredes de la casa descansan sobre una viga de encadenado, la que a su vez transmite las cargas al terreno a través de una zapata corrida de hormigón armado, cuya profundidad dependerá de las condiciones del suelo.

En general, en zonas donde  hay, superficialmente, suelos vegetales, de tierra negra, hay suelos más firmes, de arcillas o toscas, a profundidades de entre 80 cm y 1 metro. Se hace necesario que se caven las zanjas para llegar hasta esos suelos, ya que son los ideales para fundar las paredes portantes de, por ejemplo, una casa de una planta.

 

Cómo hacer los cimientos usando los bloques especiales que proveen los fabricantes

 

Vamos a describir acá como hacer un cimiento para paredes de bloques de cemento aprovechando que algunos fabricantes proveen bloques especiales en forma de “U” (ver figura 1), los que se pueden usar para hacer vigas de encadenado, sin la necesidad de tener que preparar encofrados de madera.  

Figura 1. Bloque de cemento en "U"

De esta manera se simplifica y se acelera la obra. La manera de disponer las partes que componen un cimiento para paredes de bloques de este tipo se muestra en la figura 2 y se describe  a continuación:

Zanja o excavación (A): se deberá cavar hasta encontrar un suelo resistente adecuado.

Relleno  (B): de hormigón pobre en cemento, o de cascotes, o piedras del lugar, apisonadas que protegen a la armaduras de hierro.

Figura 2

Zapata de fundación (C): zapata corrida de hormigón armado, de forma rectangular, cuyo ancho dependerá del espesor del muro, y de la resistencia del terreno. Como mínimo debería tener un ancho equivalente al doble del espesor de la pared, y su altura igual a la mitad de esa medida. Conviene que tenga una armadura compuesta de 4 hierros longitudinales de ø 10, y estribos de hierro de ø 6 cada 20 cm.

Bloques de cimiento (D): desde la zapata de fundación hasta el nivel elegido para la viga de encadenado se colocarán las hiladas de bloques de cemento comunes que hagan falta. Recordando lo difícil que es cortar los bloques de cemento conviene que entren hiladas de bloques enteros (40, 60, 80 cm).

Viga de encadenado (E): al nivel los pisos interiores conviene colocar la viga de encadenado. Es la que soportará las cargas superiores y las transmitirá hacia los cimientos, a la vez que servirá de anclaje a la armadura de los refuerzos verticales, tanto estructurales como antisísmicos.

En este caso mostramos  cómo se usan los bloques de cemento en “U”.  Cómo se los nivela, como una hilada de bloques más, para luego colocar en ellos las armaduras de hierro y rellenarlos con hormigón. Esta viga de encadenado se aprovecha para hacer alrededor de ella la capa aisladora hidrófuga horizontal, a la vez que se la empalma con la capa aisladora vertical de la pared y la capa aisladora del piso interior, si la hubiere. Ver figura 3.

Figura 3

 

Cómo hacer los cimientos usando una viga de encadenado tradicional, construida en obra

 

Cuando no se disponga de los bloques  especiales en “U” de la figura 1, siempre se puede construir una viga de encadenado tradicional de hormigón armado, tal como se muestra en la figura 4.

Figura 4

Se parte de la misma zanja (A), relleno apisonado de cascotes (B) y zapata corrida de hormigón (C). Luego se continúa con las hiladas de bloques de cimiento (D) hasta llegar al nivel deseado de la viga de encadenado. En este caso no hay que prestar tanto la atención a las hiladas exactas porque cualquier diferencia de nivel se puede compensar modificando la altura del encofrado, recurso que no se puede usar con los bloques en "U". Se preparan los costados de madera que servirán de encofrado para la viga (E) y se fijan a la altura elegida para la parte superior de ella. Se colocan en su interior las armaduras y se  llena con hormigón. Una vez que éste fragüe se retiran las tablas y queda una viga similar a la obtenida con los bloques de cemento especiales. Y se continúa con las aislaciones y las mamposterías correspondientes.

 

Recapitulando

 

•          Las paredes de bloques de cemento necesitan de cimientos que variarán en función de la resistencia del terreno.
•          Los cimientos pueden ser fundaciones directas, plateas de hormigón armado, pilotines de HºAº, etc.
•          Deberá excavarse el terreno hasta encontrar un suelo convenientemente resistente.
•          Se construirá una zapata corrida de HºAº y sobre ella un muro de cimiento de bloques de cemento comunes hasta el nivel de viga de encadenado deseado.
•          A esa altura se realizará la viga de encadenado, ya sea usando bloque especiales en “U” o de la forma tradicional, usando encofrados de madera.

 

 

 

 

 

 

 

 

¿CUÁNTOS MATERIALES NECESITO PARA HACER UN HORMIGÓN?

Para los más ansiosos:

Materiales necesarios para un hormigón algo reforzado. Información para ser utilizada para conocer los costos aproximados de una obra, o para construir estructuras de hormigón de menor importancia, (con valores fáciles de recordar):

 

			6,5 bolsas	de cemento
Para	1 m3 de Hormigón	hacen falta	0,65 m3	de arena
			0,65 m3	de piedra

 

Para los más curiosos:

El cálculo de los materiales necesarios para un determinado trabajo de hormigón armado tiene que surgir de los cálculos estructurales hechos por un especialista. Sin embargo, se puede hacer un cálculo estimativo general que pueda servir para presupuestar una obra. Inclusive, suele haber trabajos menores que no justifican la participación de un profesional por lo damos una idea de cálculos práctico aproximado de los materiales que se utilizan en una determinada cantidad de hormigón.

 

Un hormigón para uso general

 

En general se acepta que un hormigón para usos generales se especifica como un hormigón: 

 

1  :  3  :  3

 

 Esta  forma de definir un hormigón significa que éste se va a componer de:

•          1 parte de cemento portland
•          3 partes de arena
•          3 partes de piedra

Por supuesto que todo va a depender del tamaño promedio de la piedra y de los granos de la arena que se vaya a utilizar. Por eso, a veces, hay que corregir estas proporciones sobre la marcha.

 

Cómo se calculan los materiales necesarios

 

Las fórmulas con las que se determinan los materiales que intervienen en un hormigón determinado necesitan que los datos estén dados en unidades de volumen, en este caso en metros cúbicos. (m3)

Por lo tanto habrá que conocer el volumen final del hormigón que queramos hacer. Para averiguarlo se utilizan las formulas generales de cálculo de volumen de cuerpos muy regulares (paralelepípedos). Por suerte los componentes de una estructura de hormigón armado generalmente responden a esa definición. Esto quiere decir que se trata de cuerpos de 6 caras, en general rectangulares, en los que las caras opuestas entre sí son iguales, y las caras que comparten aristas son perpendiculares entre sí, también. Esta definición tan compleja se ejemplifica mejor con un ladrillo, un paralelepípedo infaltable en cualquier obra de construcción tradicional.  Ver foto.

Ladrillo común, paralelepípedo

 

Acá, vas a encontrar más información sobre cómo calcular el volumen de algunos componentes de una estructura dehormigón armado

 

Cálculo práctico de los materiales necesarios para un hormigón

 

Obtenido el volumen, en m3, de la estructura de hormigón (Hº) que se quiera calcular hay que aplicar una fórmula práctica, fácil de memorizar, en  la que multiplica el volumen total, siempre en m3, por las cantidades de cada material que intervienen en 1 m3 de Hº

Para  los fines prácticos antes definidos (presupuestos y para trabajos tales cómo pisos de Hº, encadenados inferiores y superiores, rellenos, etc) tenemos que el hormigón necesita:

 

6,5 bolsas         de Cemento       por cada m3 de Hormigón

0,65 m3            de Arena             por cada m3 de Hormigón

0,65 m3            de Piedra            por cada m3 de Hormigón

 

Vale la pena volver a aclarar, para no hacer enojar a los especialistas, que, en general, en estructuras complejas, por cuestiones tanto de resistencias como económicas, se pueden utilizar distintos hormigones (en general con diferentes proporciones de cemento) para la función que cumple cada parte de la estructura. Plateas, bases, columnas, vigas, losas, tanques, escaleras, etc. pueden hacerse con hormigones algo diferentes entre sí. Esto es, hoy en día,  posible porque se trabaja con hormigones elaborados en plantas especializadas, a las que se les puede pedir un determinado hormigón con el cual se hayan calculado las estructuras.

 

Nosotros damos un hormigón promedio, algo reforzado como para compensar algún error que pueda surgir de la preparación en obra con métodos artesanales tradicionales. O, también, para estimar un costo de obra de forma aproximada.

 

El fenómeno de los volúmenes aparentes

 

Algún lector perspicaz y curioso podría preguntar por qué  para hacer un metro cúbico (1 m3) de hormigón tenemos a usar 0,65 m3 de piedra, 0,65 m3 de arena y una cierta cantidad de cemento que podríamos estimar, aproximadamente, en 0,25 m3 más. La suma de ellos daría algo así:

 0,65 m3  +  0,65 m3  +  0,25 m3  =  1,55 m3 de materiales para hacer 1 m3 de Hormigón

Lo que sucede aquí es que los materiales que se usan para hacer el hormigón no son compactos. Tiene espacios vacíos entre sus partes y, tal como se ve en la figura que sigue, esos espacios se tienen que rellenar. Así la arena rellena los espacios que hay entre las piedras, y el cemento rellena los espacios libres que deja la arena. Como resultado de esto vemos que para obtener un metro cúbico (1m3) de hormigón compacto, de volumen real, vamos a necesitar más de un metro y medio cúbico (1,5 m3) de volumen aparente de los materiales intervinientes.

Composición del hormigón compacto

 

Recapitulando

 

•          Estas indicaciones son sólo a título informativo
•          Los cálculos se hacen a partir del volumen del hormigón que se quiere hacer
•          Se aplican fórmulas sencillas, fáciles de recordar
•          La suma de los materiales necesarios es mayor al volumen del hormigón calculado (por el fenómeno de  los volúmenes aparentes)