UNIVERSIDAD NORORIENTAL PRIVADA

GRAN MARISCAL DE AYACUCHO

INGENIERIA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

CATEDRA: CONTROL DE PROCESOS

EL TIGRE, EDO. ANZOATEGUI

FACILITADORA: BACHILLER:

FIDELIGNA GALLO BOLÍVAR DENYREÉ C.I. 20.738.950

FINIANOS ROBERT C.I. 19.629.097

FLORES ISABELLA C.I. 20.738.199

EL TIGRE, JUNIO DE 2012

INTRODUCCIÓN

Este trabajo presenta el desarrollo de “diseño y construcción de un brazo

hidráulico”

Se elabora la presente maqueta con materiales reciclables. La implementación

del prototipo está basada en una perfecta teoría para luego concluir en la práctica,

conociendo y manejando cada uno de los conceptos requeridos, por ejemplo

conocimiento de palancas, clases y funcionamiento de los mismos, así como también

los movimientos dentro del brazo, el vertical (arriba- abajo) y rotatorio

(circunferencia) en el que hay que tener en cuenta un eje de giro, y velocidad.

Principalmente lo que se quiere con la construcción del Brazo Hidráulico es

demostrar el principio de Pascal y a su vez las fuerzas manejadas dentro del mismo.

Esta construcción se llevara a cabo con materiales reciclables: madera, jeringas,

pequeñas mangueras etc.

El brazo hidráulico, está basado en el principio de pascal, por lo cual, a través,

de una jeringa ejercemos presión sobre un punto, que este a su vez; transmite dicha

presión a otro punto.

Por medio de este proceso, estamos generando una especie de movimiento

como los que realiza un brazo humano común y corriente; con la diferencia de que

nuestro brazo, es impulsado por medio de inyecciones de agua transmitidas mediante

una manguera que nos permite llevar la presión realizada de un extremo a otro de la

misma

El objetivo principal es hacer que el brazo tenga bastante libertad en sus

movimientos, encontrando así una medida apropiada para cada una de las partes del

brazo cosa de que al final sea un sistema estable.

MARCO TEÓRICO

El funcionamiento de los sistemas hidráulicos se basa en la relación existente

entre área, fuerza y presión. A lo largo del tiempo se han establecido un conjunto de

leyes que explican el comportamiento de los sistemas hidráulicos. Los sistemas

hidráulicos se sirven de las propiedades de los fluidos para distribuir la fuerza

ejercida y aplicarla en lugares específicos.

En el brazo hidráulico funciona por un sistema de flujo compensado, esto

asegura que la máxima potencia disponible irá dirigida donde más se necesite este

sistema permite la movilidad de los movimientos simultáneos.

Sistema Hidráulico

Cuando se trata de sistemas hidráulicos abiertos se suele utilizar una válvula

selectora con la que el aceite se dirige al circuito que está trabajando, la válvula

selectora corta el paso del aceite a la cargadora frontal. Se trabaja con la

retroexcavadora con los sistemas hidráulico cerrado o de caudal variable no hace

falta esta válvula porque entrega aceite a presión. Los cilindros hidráulicos son de

doble acción para poder trabajar a plena fuerza en ambos sentidos. El aguijón se

puede mover o girar de un lado a otro por un cilindro especial.

Partes del sistema hidráulico

1- Cilindro del brazo del cucharon.

2- Cilindro del aguijón.

3- Palanca de mando de la

retroexcavadora.

4- Cilindro de giro del aguijón.

5-Valvula de mando de la

retroexcavadora.

6- Cilindro del cucharon.

METODOLOGÍA

MATERIALES

- Jeringas

- Tornillos y tuercas

- Chapas

- Mangueras de suero

- Agua

- Pintura en aerosol

- Tabla

- Pegamento

- Colorantes artificiales

PROCEDIMIENTO DE ELABORACION DE BRAZO HIDRÁULICO

1. Se realizo una plantilla de cartón reciclado.

2. Luego procedimos a hacer los cortes en compuestos de 0,2 mm (chapas).

3. Luego de cortar las partes, se empezó a unirlas mediante clavos y pegamentos

(pega blanca).

4. Luego se empezaron a abrir los agujeros para colocar las jeringas.

5. Diseñamos la pinza con una plantilla de cartón.

6. Luego procedimos también a picarla y a ensamblarla mediante clavos,

tornillos y tuercas milimétricas.

7. Luego se fijaron las jeringas de mando.

8. Se realizaron varios ensayos de prueba hasta coincidir con el punto exacto.

9. Luego se instalaron las mangueras por donde va a transportarse el fluido

(agua) y se procedió a colocarle un colorante rojo el cual simula el aceite

hidráulico contando así con una cantidad de 8 jeringas.

10. Luego se procedió a fijar en una base de compuesto de 0,5 mm para su

mayor comodidad.

11. También se le realizo una modificación a un camión de juguete colocándole

dos jeringas simulando un volteo.

12. Luego se pinto con aerosol amarillo y negro las partes de la maquina.

FOTOS DEL PROCESO DE ELABORACIÓN DEL BRAZO HIDRÁULICO

DIAGRAMA E.P.S DEL PROTOTIPO

Set Point: es el valor que se desea que tenga nuestra variable controlada en este caso

la cantidad de presión (1 Bar).

Variable Controlada: es la variable que se debe mantener en un valor determinado

por el proceso, deseado por el operario, en este caso la cantidad de presión viene a

ENTRADA- Presión- Fuerza

PROCESOEl fluido es impulsado a

través del sistema, a cada uno de los cilindros para entregar potencia y

control a la pinza.

SALIDA> Presión + > Fuerza

ser nuestra variable controlada.

Variable Manipulada: es la variable que se utiliza para mantener a la variable

controlada en el punto de control (Set Point), en nuestro proyecto nuestra variable

manipulada vendría siendo el flujo de agua el cual es manipulado para ejercer la

presión en el sistema.

Perturbaciones:

- Baja presión debido a una fuga.

- Que un pasador se desplome.

- Exceso de límite de fuerza de

su capacidad.

- Agrietamiento en el sistema

- Deformación del brazo.

FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DEL PROTOTIPO (MODELO MATEMÁTICO)

Se tiene un brazo hidráulico en donde la variable de entrada F(S )=6 S+1; m=1;

B=29; K=100. Determinar el desplazamiento realizado en este dispositivo a los (3

seg) cuya perturbación se presento debido a una perturbación producida por una

función t .

Z(S )

F (S)

= 1mS2+BS+K

t n= n !

Sn+1= 1

S1+1= 1

S2

Z (S )=[( 1S2+29S+100 )6S+1] 1

S2

Z(S )=6 S+1

(S2+29S+100 )S2

Z(S )=6 S+1

(S+4 )(S+25)S2=A11

S+4+A22

S2 +A21

S+A31

S+25

A11=6S+1

(S+25)S2|S=−4⟹6 (−4 )+1

(−4+25 ) (−4 )2=

−23336

A22=6 S+1

(S+4)(S+25)|S=0⟹6 (0 )+1

(0+4) (0+25 )= 1

100

A31=6S+1

(S+4)S2|S=−25⟹6 (−25 )+1

(−25+4 ) (−25 )2=

−149−13125

=149

13125

A21=dds [ 6 S+1

(S2+29S+100 ) ]|S=0

A21=6 (S2+29S+100 )−[ (6S+1 ) (2 S+29 ) ]

(S2+29S+100 )2 |S=0

A21=6 ((0)2+29(0)+100 )−[ (6(0)+1 ) (2(0)+29 ) ]

((0)2+29 (0)+100 )2

A21=600−29

(100 )2

A21=571

10000

Z (t )=−23/336S+4

+1 /100

S2+ 571/10000

S+ 149/13125

S+25

Z (t )=−23336

e−4 t+ 1100

t+ 57110000

+ 14913125

e−25 t

Z (3 seg)=−23336

e−4 ( 3)+ 1100

(3)+ 57110000

+ 14913125

e−25(3)

Z (3 seg)=−23336

e−12+ 3100

+ 57110000

+ 14913125

e−75

Z (3 seg )=0,087m

El desplazamiento de nuestro dispositivo a los 3 seg es de 0,087m.

CONCLUSIONES

Muchos equipos como excavadoras, pala, elevador poseen un sistema

hidráulico y todos funcionan en base al mismo principio, de aquí la importancia de

este proyecto que permite explicar su funcionamiento llegando a una serie de

conclusiones:

Los sistemas hidráulicos funcionan en base al principio de Pascal que

establece que: La presión ejercida a un fluido en reposo dentro de un

recipiente se transmite sin alteración a cualquier punto del fluido, siendo el

mismo en todas las direcciones y actúa a través de fuerzas perpendiculares a

las paredes del recipiente que lo contiene.

Un sistema hidráulico constituye un método relativamente simple de aplicar

grandes fuerzas que se pueden regular y dirigir de la forma más conveniente.

Lo que hace importante a los sistemas hidráulicos es la facilidad de poder

controlar el aumento y disminución de la fuerza aplicada, es por esto que son

tan indispensables en el funcionamiento eficaz de una máquina.