____________________________________________________________________
Ø CERCADO SALAS, KATHERINE
Ø EUSEBIO ALVARADO, VANESSA
Ø HUAMÁN PINEDA, JOSE JESUS
Ø LOPEZ MARÍN, JOJAN JAIR
Ø LOPEZ PANTOJA, CARLOS
____________________________________________________________________
RESUMEN
Para entender los
contenidos del tema hidráulica, vamos a construir un carro de basura
hidráulico, poniendo en juego los principios físicos en los que se basan los
circuitos hidráulicos utilizado en numerosas máquinas y herramientas.
La presión ejercida a un
en reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a cualquier punto
de fluido, siendo el mismo en todas las direcciones y actúa a través de fuerzas
perpendiculares a las paredes del recipiente que lo contiene.
La hidráulica es una
rama de la física y la energía que se relaciona con el estudio de las
propiedades mecánicas de los fluidos.
Todo esto depende de las
fuerzas que se interponen con la masa (fuerza) y empuje de la misma.
El principio más
importante de la hidráulica es el de pascal que dice que la fuerza ejercida
sobre un líquido se transmite en forma de presión sobre todo el volumen de un
líquido y en todas direcciones.
Como fundamento en el principio de Pascal, que
establece que la presión aplicada
en un punto de un fluido se transmite con la misma intensidad a cada punto del
mismo.
El uso de la tecnología
hidráulica es muy variado, no solamente la podemos encontrar en el ámbito
industrial sino también en otros ámbitos, incluso relacionados con la vida
diaria.
Hidráulica es una máquina compleja que permite
amplificar las fuerzas y constituye y muchos otros dispositivos hidráulicos.
I. OBJETIVOS
- Aplicar los principios de ley de Pascal en la construcción de un carro recolector de basura.
- Desarrollar y aplicar los conceptos de M.R.U.V en el funcionamiento de un carro recolector de basura.
- Realizar los respectivos cálculos matemáticos de la teoría para fundamentar la parte práctica del proyecto.
II. PROBLEMA
¿De qué manera se podrá construir un pequeño camión recolector de basura usando materiales desechables, para la demostración algunos principios físicos ?
III. HIPÓTESIS
Usando cartón, pegamento, motores pequeños de juguetes en desuso e inyectables, los cuales por el principio de pascal en hidráulica, obtendremos movimiento en nuestro camión pequeño, el cual podrá mover pequeñas masas, simulando asi el movimiento de un verdadero camión de basura.
IV. MARCO TEÓRICO
Antecedentes
Desde la creación el hombre ha
estado empeñado en multiplicar su fuerza física. Inicialmente se asoció con
otros para aplicar cada uno su fuerza individual a un solo objeto.
Posteriormente un ilustre desconocido inventó la rueda y otros la palanca y la
cuña. Con estos medios mecánicos se facilitaron enormemente las labores. Pronto
estos elementos se combinaron y evolucionaron hasta convertirse en ingenios
mecánicos muy diversos, que fueron utilizados en la construcción de los
pueblos, en las guerras y en la preparación de la tierra. También el hombre al
lado del desarrollo de los dispositivos mecánicos, empezó desde muy temprano la
experimentación de la utilización de recursos naturales tan abundantes como el
agua y el viento. Inicialmente se movilizo en los lagos y ríos utilizando los
troncos de madera que flotaban. Más adelante la navegación se hizo aprovechando
la fuerza de los vientos. La rueda hidráulica y el molino de viento Son
preámbulos de mucho interés para la historia de los sistemas con potencia
fluida, pues familiarizaron al hombre con las posibilidades d los fluidos para generar
y transmitir energía y le enseñaron en forma empírica los rudimentos de la
Hidromecánica y sus propiedades. La primera bomba construida por el hombre fue
la jeringa y se debe a los antiguos egipcios, quienes la utilizaron para
embalsamar las momias. CTESIBIUS en el siglo II A.C., la convirtió en una bomba
de doble efecto. En la segunda mitad del siglo XV, LEONARDO DA VINCI en su
escrito sobre flujo de agua y estructuras para ríos, estableció sus
experiencias y observaciones en la construcción de instalaciones hidráulicas
ejecutadas principalmente en Milán y Florencia. GALILEO en 1612 elaboro el
primer estudio sistemático de los fundamentos de la Hidrostática. Un alumno de
Galileo, TORRICELI, enunció en 1643 la ley del flujo libre de líquidos a través
de orificios. Construyo El barómetro para la medición de la presión
atmosférica. BLAISE PASCAL, aunque vivió únicamente hasta la edad de 39 años,
fue uno de los grandes científicos y matemáticos del siglo XVII. Fue
responsable de muchos descubrimientos importantes, pero en relación con la
mecánica de fluidos son notables los siguientes: La formulación en 1650 de la
ley de la distribución de la presión en un líquido contenido en un recipiente.
Se conoce esta, como ley de Pascal.
La comprobación de que la potencia del vacío
se debe al peso de la atmósfera y no a un “horror natural” como se creyó por
más de 2000 años antes de su época. A ISAAC NEWTON, además de muchas
contribuciones a la ciencia y a las matemáticas, se le debe en Mecánica de
Fluidos: El primer enunciado de la ley
de fricción en un fluido en movimiento. La introducción del concepto de
viscosidad en un fluido. Los fundamentos de la teoría de la similaridad
hidrodinámica. Estos, sin embargo, fueron trabajados aislados de los cuales
resultaron leyes y soluciones a problemas no conexos. Hasta la mitad del siglo
XVIII no existía aun una ciencia integrada sobre El comportamiento de los
fluidos. Los fundamentos teóricos de la Mecánica de Fluidos como una
ciencia se deben a Daniel Bernoulli y a
Leonhard Euler en el siglo XVIII. Daniel Bernoulli, 1700-1782, perteneció a una
famosa familia suiza en la cual hubo once sabios celebres, la mayoría de ellos
matemáticos o mecánicos. Gran parte de su trabajo se realizó en San Peterburgo,
como miembro de la academia rusa de ciencias. En 1738 en su “Hidrodinámica”,
formulo la ley fundamental del movimiento de los fluidos que da la relación
entre presión, velocidad y cabeza de fluido. LEONHARD EULER, 1707-1783, también
suizo, desarrollo las ecuaciones diferenciales generales del flujo para los
llamados fluidos ideales (no viscosos). Esto marco El principio de los métodos
teóricos de análisis en la Mecánica de Fluidos. A Euler se le debe también la
ecuación general del trabajo para todas
las maquinas hidráulicas roto dinámicas (turbinas, bombas centrifugas,
ventiladores, etc.), además de los fundamentos de la teoría de la flotación. En
1985, después de 135 años de la
formulación de la ley de Pascal, JOSEPH BRAMAH, construyo en Inglaterra la
primera prensa hidráulica. Esta primera prensa utilizaba sello de cuero y agua
como fluido de trabajo. El accionamiento se realizaba por medio de una bomba
manual y no superaba los 10 bares de presión. Sin embargo, la fuerza
desarrollada por ella fue algo descomunal e inesperada para el mundo técnico e
industrial de entonces. Inmediatamente
siguieron sin número de
aplicaciones y como era de esperarse, se abrió un mercado para el mismo
sin precedentes y que superaba las disponibilidades tanto técnicas como
financieras de su tiempo. El segundo periodo, que comprende los últimos años
del siglo XVIII y la mayoría del XIX, se caracterizó por la acumulación de
datos experimentales y por la
determinación de factores de corrección para la ecuación de Bernoulli.
Se basaron en el concepto de fluido ideal, o
sea que no tuvieron en cuenta una propiedad tan importante como la viscosidad.
Cabe destacar los nombres de experimentalistas notables como ANTOINE CHEZY,
HENRI DARCY, JEAN POISEUILLE en Francia; JULIUS WEISBACH Y G. HAGEN en Alemania.
De importancia especial fueron los experimentos de Weisbach y las fórmulas
empíricas resultantes que fueron utilizadas hasta hace poco tiempo. Entre los
teóricos de la Mecánica de Fluidos de este período, están LAGRANGE, HELMHOLTZ Y
SAINT VENANT. En los años posteriores a 1850 las grandes ciudades de Inglaterra
instalaron centrales de suministros de energía hidráulica, la cual era
distribuida a grandes distancias por tuberías hasta las fábricas donde
accionaban molinos, prensas, laminadores y grúas. Todavía funcionan en algunas ciudades europeas las
redes de distribución de energía hidráulica. En Londres, por ejemplo, esta aun
en servicio la empresa” The London Hydraulic Power Co.”, con capacidad
instalada de 700 HP y 180 millas de tubería de distribución. En la misma
ciudad, el famoso Puente de la Torre, es accionado hidráulicamente, así como el
ascensor principal en el edificio de la institución de los Ingenieros
Mecánicos. En el periodo siguiente, al final del siglo XIX y principios del XX,
se tomó en cuenta la viscosidad y la teoría de la similaridad. Se avanzó con
mayor rapidez por la expansión tecnológica y las fuerzas productivas. A este
período están asociados los nombres de GEORGE STOKES y de OSBORNE REYNOLDS,
1819-1903 y 1942-1912, respectivamente. En la Hidráulica contemporánea se deben
mencionar a: LUIDWIG PRANDTL, THEODOR VON KARMAN Y JOHAN NIKURADSE. Los dos
primeros por sus trabajos en Aerodinámica y Mecánica de Fluidos que sirvieron
para dilucidar la teoría del flujo
turbulento; el último sobre flujo en tuberías. En 1906 la Marina de los EE.UU.
botó El U.S.Virginia, primer barco con sistemas hidráulicos para controlar su
velocidad y para orientar sus cañones. En 1930 se empezaron a construir las
bombas de paletas de alta presión y se introdujeron los sellos de caucho
sintético. Diez años después los servomecanismos electrohidráulicos ampliaron
el campo de aplicación de la oleo hidráulica (rama de la hidráulica que
utiliza aceite mineral como fluido). Desde los años sesenta el esfuerzo investigativo
de la industria y las entidades de formación profesional ha conducido hasta los
sofisticados circuitos de la fluídica.
Camión
Recolector de Basura:
La basura ha sido un problema asociado a las ciudades que manifiestan un desarrollo industrial. La gestión en el manejo de residuos sólidos urbanos, se divide en tres etapas:
- Generación y Acopio de basura
- Recolección y Transporte de basura
- Tratamiento y/o Disposición Final de basura
Para el sistema de recolección y transporte de basura, son necesarios los camiones compactadores de basura y los camiones para manejo de basura.
En un camión de basura normal suceden las siguientes etapas de presión hidráulica:
La segunda fase del ciclo empieza con los cilindros de barrido de cuatro pulgadas haciendo girar el panel de barrido/compactación a través de la tolva. Al terminar el ciclo, se puede volver a cargar.
Los cilindros de cuatro pulgadas se extienden para compactar la carga. La fuerza controlada y sostenida durante todo el ciclo de compactación asegura que los cilindros de compactación entreguen el 100% de las 45.236 libras de fuerza (31 libras por pulgada cuadrada) contra la carga. El panel de eyección se mueve automáticamente hacia delante cuando se logre la compactación óptima.
Hidrostática
La hidrostática tiene como objetivo estudiar los líquidos en reposo. Generalmente varios de sus principios también se aplican a los gases. El término de fluido se aplica a líquidos y gases porque ambos tienen propiedades comunes. La presión (P) se relaciona con la fuerza (F) y el área (A) de la siguiente forma:
P = F / A
La presión se define como la fuerza ejercida sobre unidad de área P = F / A . De este modo obtenemos la ecuación: F1 /A1 = F2 / A2
Si se aumenta la presión sobre la superficie libre, por ejemplo, la presión total en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que el término ρgh no varía al no hacerlo la presión total. Si el fluido no fuera incompresible, su densidad respondería a los cambios de presión y el principio de Pascal no podría cumplirse. Por otra parte, si las paredes del recipiente no fuesen indeformables, las variaciones en la presión en el seno del líquido no podrían transmitirse siguiendo este principio.
Principio de Pascal
El principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal que se resume en la frase: “la presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables, se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.”
El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión.
V. MATERIALES
VI. PROCEDIMIENTO
Si necesitas los planos del proyecto, elaborado por los estudiantes envía un correo solicitándolo a: elvis.hermes@gmail.com
Vídeo del proyecto:
A continuación algunas imágenes de la construcción de otro camión de basura, construido a base de estas ideas. (Gracias, Lorena Valdes, por compartir sus imágenes)
No hay comentarios.:
Publicar un comentario
Opina por favor.