INSTITUTO POLITECICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO
PROYECTO “BRAZO HIDRÁULICO” ASI A SI G N A TUR TU R A APL A PL I C A D A :
HIDRÁULICA BÁSICA EQUIPO: PÉREZ LÓPEZ NADIA MELISSA YOSHON SOTO WENDY OLIVIA RENDON FLORES NATALIA RASO SALINAS MAYRA VANESSA BAZAN MONROY TANIA MELISSA ALONSO SILVESTRE JOHANA JOSSELINE MARTINEZ MARTINEZ MIGUEL ANGEL RUIZ ESPINDOLA CARLOS FERNANDO ALEJO PEREZ ABRAHAM
PROFESOR:
HUERTA ENRIQUEZ MARIO GRUPO:
4° CM1 FECHA:
JUNIO 9, 2017
CONTENIDO No. Pág.
1) 2) 3) 4) 5) 6)
7)
Introducción……………………………………………………………………. Objetivo general…………..………………………………………………….… Objetivo específico…………………………………………………………….. Definiciones y conceptos generales…………. generales………….………………………………… Principio de pascal……………………………………………………………… Materiales y herramientas……………………………………………………… Instrucciones de montaje……………………………………………………….. montaje……………………………………………………….. 1. Fabricación de la base……………………………………………………. 2. Fabricación de la porta soporte vertical y del dispositivo de giro ………... 3. Fabricación y montaje del soporte vertical……………………………….. 4. Fabricación Fabricación y montaje del primer brazo………………………………….. 5. Fabricación Fabricación y montaje del segundo brazo………………………………... 6. Fabricación y montaje de d e la pala cargadora……………………………… 7. Fabricación, montaje y puesta en marcha del sistema hidráulico………... hidráulico ………... Conclusión……………………………………………………………………… Bibliografía……………………………………………………………………...
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INTRODUCCIÓN
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Apareció basándose en el descubrimiento de la prensa hidráulica de Pascal la cual permite levantar grandes masas con pequeñas fuerzas que se aplica en el brazo hidráulico. En la antigüedad por la necesidad de construir grandes edificaciones crearon una herramienta para levantar y transportar grandes masas que utilizaban para la construcción; esta herramienta era un brazo de madera que giraba sobre un eje para poder levantar y llevar el material de un lugar a otro. El brazo constaba de un sistema de poleas que por la fuerza de los trabajadores que jalaban las cuerdas le permitía levantar al material y luego bajarlo cuando se disminuía la fuerza. Con el transcurso de los años este brazo fue adquiriendo mejorías tanto en materiales como en su funcionamiento. Cuando Pascal descubre la prensa hidráulica estos brazos cambiaron radicalmente ya que se comenzaron a utilizar un sistema parecido a la prensa hidráulica, las cuales permitían levantar grandes pesos con menos esfuerzo. En nuestra época estos brazos hidráulicos son utilizados para diferentes objetivos como son: para las construcciones, para el transporte de carga, para la simulación del funcionamiento de las partes del cuerpo humano como dedos, antebrazos, brazos, piernas, etc.
1) OBJETIVO GENERAL
Construcción y operación de un brazo mediante un sistema hidráulico, así como la demostración de los principios en que se basa.
2) OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Demostrar la aplicación de fuerzas mediante fluidos, también se demostrará que este artefacto posee movimiento rotacional, presión hidrostática, energía cinética, tensiones, trabajo-potencia-energía.
Demostraremos que en el brazo hidráulico es el mismo proceso de la prensa hidráulica ya que esta levanta grandes masas con pequeña fuerzas.
3) DEFNICIONES Y CONCEPTOS GENERALES
Brazo H idráulico: En un artefacto, se le llama a un sistema de palancas articuladas, que se accionan por medio de la presión hidráulica de un circuito de aceite. La presión nace de una bomba hidráulica que chupa de un tanque y por tuberías y/o mangueras envía el aceite a los accionadores (pistones) que entrando o sacando sus vástagos, abren, cierran o extienden las palancas del brazo hidráulico.
Presión: Cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo deformable, los efectos que provoca dependen no sólo de su intensidad, sino también de cómo esté repartida sobre la superficie del cuerpo.
F uerza:
Es una influencia que hace que un cuerpo libre de someterse a una aceleración. Fuerza también puede ser descrito por conceptos intuitivos como un empujón o un tirón que puede causar un objeto con masa para cambiar su velocidad (que incluye a comenzar a moverse de un estado de reposo), es decir, acelerar, o que pueden hacer que un objeto flexible a deformarse. Una fuerza tiene tanto magnitud y dirección, lo que es un vector de cantidad.
Superficie: La superficie también es una magnitud que indica la extensión de un objeto en dos dimensiones: el largo y el ancho. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro cuadrado (m²).
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Circuito hidráulico:
También llamados circuitos oleohidráulicos. Transmiten altísimas presiones y por lo tanto desarrollan fuerzas más intensas. El fluido utilizado es un aceite especial que lubrica y transmite potencia. Son circuitos más silenciosos. Emplean un aceite que es un elemento contaminante y costoso. La velocidad del vástago que se consigue es menor que en circuitos neumáticos. El aceite no se comprime como el aire por lo que los pistones hidráulicos se pueden detener en cualquier momento.
Presión hidrostática: La presión hidrostática, es la que se manifiesta en el interior de toda masa líquida, provocada por el peso de la columna de líquido que debe soportar un cuerpo sumergido. 1. La presión del interior de un líquido actúa en todas las direcciones 2. La presión es más alta cuanto mayor sea la profundidad 3. La presión es mayor cuanto mayor sea la densidad del líquido. 4. La presión no depende de la forma ni de la amplitud del recipiente.
E nergía cinética:
La Energía cinética es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran en movimiento, depende de la masa y de la velocidad del cuerpo. Ej.: El v iento al mover las aspas de un molino.
La energía cinética (ecuación), se mide en julios (J), la masa, m se mide en kilogramos (kg) y la velocidad, v, en metros/segundo (m/s).
Tensión: La tensión T es la fuerza
que puede existir debido a la interacción en un resorte, cuerda o cable cuando está atado a un cuerpo y se jala o tensa. Esta fuerza ocurre hacia fuera del objeto y es paralela al resorte, cuerda o cable en el punto de la unión.
Trabajo:
En física, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia que recorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada a un punto imaginario o a un cuerpo para moverlo. Pero hay que tener en cuenta también, que la dirección de la fuerza puede o no coincidir con la dirección sobre la que se está moviendo el cuerpo. En caso de no coincidir, hay que tener en cuenta el ángulo que separa estas dos direcciones. T = F. d. Cos α
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Por lo tanto. El trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia y por el coseno del ángulo que existe entre la dirección de la fuerza y la dirección que recorre el punto o e l objeto que se mueve.
Potencia: Es la rapidez con que se realiza un trabajo.
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P / T= trabajo La unidad de potencia en el SI es el joule por segundo y se denomina watt 1watt = 1 j/s
Energía: La energía se define como la capacidad que tienen los cuerpos para poder realizar cambios en sí mismos o en otros cuerpos. Unidades: en el sistema internacional de unidades, la unidad correspondiente a la energía es el julio (J). 1 J = 1 kg m2 s-2. Otras unidades empleadas: Caloría (cal = 4,18 J);
kW h = 3.600.000 J
Presión hidrostática: Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes, sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión
Densidad de los fluidos: La densidad de una sustancia se define como el cociente de su masa entre el volumen que ocupa. La unidad de medida en el S.I. de Unidades es kg/m3, también se utiliza la unidad g/cm3.
SUSTANCIA
DENSIDAD EN Kg/m3
Alcohol
780
Aceite
920
Aluminio
2700
Acero
7850
Caucho
950
Agua
1000
Cobre
8960
Aire
1,3
Cuerpo Humano
950
Gasolina
680
Sangre
1480-1600
Helio
0,18
Tierra (Planeta)
5515
Madera
900
Mercurio
13580
Vidrio
2500
4) PRINCIPIO DE PASCAL Es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662) que se resume en la frase: la presión ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido, es decir, la presión en todo el fluido es constante. La presión en todo el fluido es constante: esta frase que resume de forma tan breve y concisa la ley de Pascal da por supuesto que el fluido está encerrado en algún recipiente, que el fluido es incompresible... 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 presión. También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidráulicas.
Aplicación de principio de pascal
El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los líquidos. En esta clase de fluidos la densidad es prácticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuación: p = p_0 + rho g h. Donde: p = presión total a la profundidad h = medida en Pascales (Pa). p_0 = presión sobre la superficie libre del fluido. rho = densidad del fluido.
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g = aceleración de la gravedad. 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 (obviamente si el fluido fuera compresible, la densidad del fluido respondería a los cambios de presión y el principio de Pascal no podría cumplirse).
Prensa hidráulica La prensa hidráulica es una máquina compleja semejante a un camión de Arquímides, que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas, frenos y muchos otros dispositivos hidráulicos de maquinaria industrial.
La prensa hidráulica constituye la aplicación fundamental del principio de Pascal y también un dispositivo que permite entender mejor su significado. Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente sección comunicados entre sí, y cuyo interior está completamente lleno de un líquido que puede ser agua o aceite. Dos émbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estén en contacto con el líquido. Cuando sobre el émbolo de menor sección S1 se ejerce una fuerza F1 la presión p1 que se origina en el líquido en contacto con él se transmite íntegramente y de forma (casi) instantánea a todo el resto del líquido. Por el principio de Pascal esta presión será igual a la presión p2 que ejerce el fluido en la sección S2, es decir: p_1 = p_2 Con lo que, las fuerzas fueron siendo, siendo S1 < S2: F_1 = p_1 S_1 < p_1 S_2 = p_2 S_2 = F_2,
Y por tanto, la relación entre la fuerza resultante en el émbolo grande cuando se aplica una fuerza menor en el émbolo pequeño será tanto mayor cuanto mayor sea la relación entre las secciones: F_1 = F_2 left( frac{S_1}{S_2} right
5) MATERIALES Y HERRAMIENTAS:
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6) INSTRUCCIONES DE MONTAJE:
1. F abricación de la base
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F abricación de la parte soporte vertical y del dispositivo de giro
3. F abricación y montaje del soporte vertical
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4. F abricación y montaje del primer brazo
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5. F abricacion de montaje del segundo brazo
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6. F abricacióny montaje de la pala cargadora
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7. F abricación, montaje y puesta en marcha del sistema hidráulico
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7) CONCLUSIÓN Como se observa, la mayor parte del proyecto consta de fórmulas y cálculos para la elaboración de un brazo hidráulico, el cual como hemos venido viendo será operado por medio de jeringas con agua, siendo de esta manera un sistema mecánico, transformado la energía en trabajo, en este caso para levantar objetos pesados. Pero esto es solo un pequeño prototipo que se pondrá a prueba con objetos a escala muy pequeña para saber si es circuito es adecuado y en caso contrario se realizarán paulatinamente modificaciones benéficas ante el proyecto.
BIBLIOGRAFIA http://brazohidraulicojd.blogspot.mx/2011/12/brazo-hidraulico_06.html?m=1 http://www.calameo.com/books/00052078971cafa678dc5 http://procedimientos0brazohidraulico.blogspot.mx/2011/02/brazo-hidraulico-basado-enel-principio.html http://megabrazohidraulico2.blogspot.com/2010/10/como-funciona-la-hidraulica.html http://brazoshidraulicos.blogspot.com/2010/10/caracteristicas-de-la-hidraulica.html http://megabrazohidraulico2.blogspot.mx/2010/10/como-funciona-la-hidraulica.html https://lafisicaparatodos.wikispaces.com/PRINCIPIO+DE+PASCAL http://www.natureduca.com/fis_estaflu_presion01.php http://fisica.laguia2000.com/dinamica-clasica/fuerzas/fuerza-en-fisica#ixzz4OG64ZKMt http://definicion.de/superficie/#ixzz4OG6wodE9 http://www.edu.xunta.gal/centros/cpiantonioorzacouto/system/files/CIRCUITOSHIDRA ULICOS.pdf http://clubcienciasbosco.jimdo.com/f%C3%ADsica-11%C2%BA/1-mec%C3%A1nicade-fluidos/1-3-1-presi%C3%B3n-hidrost%C3%A1tica/ http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/cinetica.html http://www.quimicayalgomas.com/fisica/trabajo-concepto-en-fisica/ http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisica/trabajo9.htm http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/04/energia.html
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