Resolución · PAU Convocatoria Ordinaria Junio 2015 · Ordinaria 2015

Cinta o carril que mueve los recipientes en fila bajo el sensor y los lleva al final; guías laterales que los mantienen alineados

Sensor de proximidad situado sobre la boca del recipiente: detecta la presencia del tapón y emite una señal (neumática o eléctrica)

Caja que recibe la señal del sensor y, mediante una válvula distribuidora, envía aire al cilindro (o lo mantiene en reposo)

Cilindro de doble efecto: cuando la válvula lo ordena, el vástago sale y empuja lateralmente el recipiente defectuoso fuera de la cinta; luego retrocede

Cuatro hélices con su motor eléctrico (normalmente sin escobillas) y su variador (ESC); batería de polímero de litio; placa controladora de vuelo con giroscopio y acelerómetro (IMU), barómetro y a veces GPS y brújula; receptor de radio; bastidor con brazos; patas de aterrizaje

Cada hélice produce un empuje que crece con el cuadrado de su velocidad; si la suma de los empujes iguala al peso, el dron se mantiene en el aire; si es mayor, sube

Para avanzar o inclinarse se aumenta la velocidad de las hélices de un lado y se reduce la del opuesto; para girar sobre sí mismo se aumenta la velocidad de las hélices de un sentido de giro y se reduce la de las otras

Velocidad alta de carrera, de modo que expulsa el bote a tiempo; aire limpio, disponible y barato, sin retorno ni riesgo de contaminar el producto; instalación simple y barata

El aire es compresible, por lo que el control de velocidad y de posiciones intermedias es poco preciso; fuerza limitada por la presión de red ($\approx 6$ bar); ruido en el escape y mayor coste energético por unidad de trabajo

Fuerzas muy elevadas con poco volumen (presiones de 100 a 300 bar); movimiento suave y preciso porque el aceite es incompresible

Necesita grupo motor-bomba, depósito y conductos de retorno, con coste y mantenimiento elevados; riesgo de fugas de aceite que ensucian el producto; velocidad menor

Rotor bobinado con colector y escobillas; basta con variar la tensión (PWM) para variar la velocidad

Imanes permanentes en el rotor y bobinas en el estator conmutadas electrónicamente por un variador (ESC) con sensores o por la fuerza contraelectromotriz

Poco peso y tamaño, alta relación potencia/peso, buen rendimiento (autonomía de la batería), respuesta rápida (poca inercia), fiabilidad y velocidad de giro alta con par suficiente

Emisor de luz (LED) y receptor (fotodiodo) en la misma carcasa, apuntando a la boca del bote; si hay tapón, la luz se refleja y llega al receptor, y si no lo hay, no hay reflexión

Sensor capacitivo de proximidad: detecta el cambio de capacidad al aproximarse el tapón (de plástico o metal); el inductivo solo valdría para tapones metálicos

No se tira a la basura: se entrega en un punto limpio o en un punto de recogida de pilas y baterías, a un gestor autorizado

Clasificación por tipo (Li-ion o polímero de litio, NiMH, Pb), descarga y desmontaje, y trituración controlada

Pirometalurgia (fusión para recuperar cobalto, níquel y cobre) o hidrometalurgia (disolución en medio ácido y precipitación para recuperar litio, cobalto, níquel y manganeso)

Los metales recuperados vuelven a fabricar baterías u otros productos; los residuos no valorizables se eliminan en depósitos controlados

Tramo recto desde el origen hasta el límite elástico ${\sigma }_e$: $\sigma =E\cdot \epsilon$ (ley de Hooke); al descargar la probeta recupera su longitud

Tras ${\sigma }_e$ la probeta se alarga con tensión casi constante: deformación plástica

La tensión vuelve a crecer hasta el máximo ${\sigma }_r$ (resistencia a tracción) con deformación uniforme y permanente

A partir de ${\sigma }_r$ la deformación se concentra en un estrechamiento (estricción), la tensión nominal baja y la probeta rompe

La velocidad real depende de la carga aerodinámica y del estado de la batería, que son perturbaciones; hay que medirla y corregirla

Referencia ${\omega }_{ref}$ (de la controladora de vuelo); comparador; regulador (PID) del variador ESC; actuador (ESC y motor); proceso (hélice con su carga); sensor de velocidad (efecto Hall, encoder o medida de la fuerza contraelectromotriz) que realimenta

Si la velocidad baja, el error $e={\omega }_{ref}-\omega$ aumenta y el regulador sube la tensión del motor hasta recuperar la velocidad deseada

Cilindro de simple efecto (muelle de retorno); válvula 3/2 normalmente cerrada con accionamiento por pulsador y retorno por muelle; fuente de aire a presión

Cilindro de doble efecto con amortiguación regulable al final de carrera; válvula 4/2 con pulsador y retorno por muelle; fuente de aire

En el simple efecto el retorno lo hace un muelle y solo hay fuerza útil en un sentido; la carrera es corta. En el doble efecto hay fuerza en los dos sentidos, carreras largas, y se controla la velocidad; la amortiguación evita el golpe al final

Plástico reforzado con fibra de carbono (en brazos y bastidor); alternativas más baratas: nailon o ABS reforzado, y aluminio

Muy baja densidad ($\approx 1,6$ g/cm${}^3$) y alta rigidez y resistencia específicas; buena resistencia a la fatiga por vibraciones; tenacidad suficiente ante golpes en el aterrizaje; no se corroe; se moldea en formas ligeras