Diferencia entre revisiones de «Principio de funcionamiento»

Revisión del 11:35 28 nov 2011

El principio de funcionamiento es el modo peculiar en que un artefacto cumple su o sus funciones produciendo la transición del estado inicial al estado final deseado. Aunque hace uso de leyes y propiedades naturales (su base científica), la manera en que se lleva a cabo el proceso de realización de la función es característica del artefacto y patentable, mientras que las leyes y propiedades no lo son.

Rasgos principales

La explicación de un principio de funcionamiento usualmente requiere de saberes científicos, pero el descubrimiento de la viabilidad de su uso práctico puede ser el resultado del azar o del ensayo y error, sin mediar comprensión profunda del fenómeno en juego. Aunque el proceso por el cual se cumple la función tenga completa explicación científica, el principio de funcionamiento es una tecnología propia de un artefacto o/y la técnica de su uso. Ésto se pone claramente de manifiesto en el patentamiento de un artefacto, donde sólo recibe protección contra copias la manera particular de construirlo, no el uso de las leyes y propiedades.

Dada la enorme variedad de los principios de funcionamiento en uso en artefactos, la descripción anterior es extremadamente abstracta. Para su buena comprensión, como se discute en el artículo cómo construir una definición, se necesitan también ejemplos como los que se dan a continuación.

Encendido de fuego

Felicidad de Chuck Nolan (Tom Hanks) cuando logra encender fuego, en la película El Náufrago.

El encendido de fuego a voluntad es uno de los más destacables y antiguos logros técnicos de la especie humana, algunos de los cuales se desarrollaron de modo independiente en diferentes lugares del planeta. A continuación se identifican brevemente como ilustración sólo 4 de ellos (hay más, véase Leroi-Gourhan, André; El Hombre y la materia (Evolución y técnica I); Taurus Ediciones, Grupo Santillana; Madrid (España); 1988; ISBN 9788430660070 (LeroiGourhan ET1)). Los 2 primeros métodos fueron probablemente descubiertos por azar, mientras que el tercero y el cuarto requieren de importantes saberes de Química y Física. Estos principios de funcionamiento, y sus modos peculiares de realización (los únicos patentables) son:

1. Calentamiento de un material por frotamiento prolongado, como en el método de varilla giratoria usado todavía hoy por algunas tribus aborígenes para encender briznas bien secas. El fenómeno físico de generación de calor por rozamiento, con el consiguiente aumento de temperatura, se impulsa mediante un modo peculiar de hacer rotar la varilla.
2. Generación de partículas incandescentes (chispas) por percusión o raspado rápido. Es el caso del eslabón y pedernal usado en Europa hasta el siglo XIX para encender una yesca. Es también el mismo que el de los modernos encendedores de rueda dentada de acero que arranca chispas de una barrita de tierras raras, para encender un combustible líquido o gaseoso. La generación de calor no se hace aquí por roce sino por arranque de partículas que entran en fuerte vibración aumentando su temperatura. Las propiedades de los materiales son críticas para la generación de las chispas: dureza del acero, fragilidad de la aleación de tierras raras.
3. Mezcla de fósforo y otras sustancias químicas que al mezclarse por frotación, inician una reacción exotérmica (generadora de calor) que enciende un material combustible. El dispositivo, popularmente llamado fósforo de madera, tienen como parte esencial el papel don fósforo donde se frota. La base científica es una reacción química, cuya forma de realización incluye propiedades de la madera y de diversos compuestos químicos.
4. Generación de una descarga eléctrica mediante la aplicación de fuerzas a un material piezoeléctrico (como el cuarzo), de uso generalizado en los encendedores para hornallas de gas y actualmente también en encendedores para cigarrillos. Las leyes físicas involucradas son complejas e involucran relaciones entre deformaciones y distribuciones de cargas eléctricas en el cuarzo. Para que se lleve a cabo el proceso se requiere, además de un gas combustible, un método técnico de aplicación localizada de fuerzas mediante la mano y de descarga de una chispa entre dos electrodos venciendo la resistencia del aire a la conducción.

Calefactor

La función de un calefactor es proporcionar calor a su entorno, aumentando así su temperatura. Los siguientes son algunos principios de funcionamiento capaces de cumplir esa función:

1. Circulación de una corriente eléctrica por una resistencia (Efecto Joule), que emite radiación infrarroja.
2. Combustión de gas natural en una cámara cuyas paredes calientan el aire circundante por convección.
3. Circulación de agua caliente por tuberías que calientan el piso de una habitación.

Impulsor de un generador de electricidad

Aunque el principio de funcionamiento de un generador de electricidad es casi siempre el mismo (Efecto Faraday), los métodos para ponerlo en movimiento son bastante variados. Los siguientes son posibles principios de funcionamiento de esos impulsores:

1. Rueda de paletas movida por una corriente de agua (rueda hidráulica).
2. Turbina movida por una corriente de gas de alta presión generada por combustión (usina térmica a gas).
3. Turbina movida por una corriente de agua de alta presión acumulada por una represa (usina hidráulica).
4. Reacción química que genera la circulación de partículas cargadas (pilas y baterías eléctricas).