Proyecto

“Carro Hidráulico”

PRESENTADO POR:

Dalia Emely Rodríguez Vargas

Jorge Luis Bello

Weimar Camilo Hernández

GRUPO

2A1N

PRESENTADO A:

Javier Bobadilla

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES ECCI

FACULTAD DE INGENIERIA

TECNOLOGIA EN GESTION DE PROCESOS INDUSTRIALES

BOGOTÁ, ABRIL 2013

OBJETIVO GENERAL

Crear un Carro a pequeña escala con materiales reciclables que se mueva gracias a la energía

hidráulica, Para un recorrido y un salto entre los 50 cm y 1.20 cm, manteniendo fuerza, velocidad

y estabilidad.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Encontrar una estabilidad entre peso y fuerza con el agua.

Buscar estabilidad y precisión en su movimiento recto.

Crear un diseño que cumpla con los requerimientos de la competencia.

Antecedentes

Conceptualmente la hidráulica se puede definir de varias maneras, siempre dependiendo del

contexto en que la usemos. Si la empleamos dentro del contexto de la mecánica de los fluidos,

podemos decir que la hidráulica es la parte de la física que estudia el comportamiento de los

fluidos. La palabra hidráulica proviene del griego, Hydor, y trata de las leyes que están en

relación con el agua.

Cuando tratamos de un fluido como el aceite deberíamos hablar de oleo hidráulica, pero no es

así, normalmente empleamos el vocablo hidráulica para definir a una tecnología de ámbito

industrial que emplea el aceite como fluido y energía, y que está en estrecha relación, con las

leyes de la mecánica de los fluidos.

Por si fuera poca la confusión, además, tenemos dos vocablos más, hidrostática e

hidrodinámica. La hidrostática trata sobre las leyes que rigen a los fluidos en su estado de reposo.

La hidrodinámica trata sobre las leyes que rigen sobre los fluidos en movimiento. Los dos

vocablos se engloban dentro de la materia de la mecánica de los fluidos. Estos dos vocablos

también se utilizan en neumática para explicar el comportamiento del aire comprimido.

Características de la hidráulica.

Como todo, la hidráulica tiene sus ventajas y sus inconvenientes, su lado positivo y su lado

negativo. Respecto a lo positivo podemos decir que la hidráulica al utilizar aceites es

autolubricante, el posicionamiento de sus elementos mecánicos es ajustado y preciso, a causa de

la incomprensibilidad del aceite el movimiento es bastante uniforme, transmite la presión más

rápido que el aire comprimido, puede producir más presión que el aire comprimido. Éstas serían

las características positivas más relevantes.

Entre las negativas tenemos que destacar su suciedad, es inflamable y explosiva, es sensible a la

contaminación y a las temperaturas, sus elementos mecánicos son costosos, el aceite envejece o

sufre desgaste, tiene problemas de cavitación o entrada de aire, puede sufrir bloqueo.

Uso de la tecnología hidráulica.

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.

Se emplea en la construcción, sobretodo relacionado con lo fluvial, ya sean compuertas, presas,

puentes, turbinas, etc.

También se utiliza en automóviles (pequeños cilindros para levantar el capó, etc.), grúas,

maquinaria de la construcción y de la pavimentación, en trenes de aterrizaje de aviones, en

timones de barcos y aviones, etc. Esto solo son algunos ejemplos, pero la realidad es que la

tecnología hidráulica es muy utilizada.

Desde esta sección de la web, tenéis acceso a toda la teoría relevante para el estudio de la

hidráulica u oleohidráulica.

Marco Teórico

La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía

potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran

velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente se transforma en energía

eléctrica por medio de los generadores.

Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua y, una

vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de

derivación y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo

ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en

regiones donde el carbón o el petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las consideraciones

medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez estén en funcionamiento

centran la atención en esta fuente de energía.

MATERIALES PARA LA CONSTRUCCION DEL CARRO

Palos de madera

Tubo PVC

Tornillos y tuercas

Una botella de 600ml

Bíper

Bomba de aire

PROCEDIMIENTO PARA LA CONSTRUCCION DEL CARRO

Con los tubos de PVC y los acoples realizar la base para poner la botella de plástico.

A 10 cm de una de las partes del frente de la base ya hecha acoplar un palo de madera para

que sea la base de la botella.

Ubicar una botella de plástico de 600 ml, encima del palo de madera de tal forma que quede

inclinada con la tapa hacia abajo.

Haciendo cálculos sobre los grados de la botella para la propulsión del carrito estaría entre

los 45° – 35° para mantener la fuerza y precisión del movimiento del carrito.

PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL CONCURSO

Después de haber diseñado y creado el carro, este participa en el concurso, el cual consiste en

saltar una rampa y caer en otra que se encuentra ubicada a 50 cm de distancia, luego 75 cm hasta

llegar a una distancia de 1.25 cm; a medida que se va logrando el objetivo, se van separando las

rampas, lo cual hace que haya una mayor medida entre las rampas. El éxito de este concurso está

en la cantidad de agua que se le proporcione a la botella (a mayor contenido de agua más largo

será su recorrido), la distancia desde donde será ubicado el carro para que inicie su recorrido

(también depende de la cantidad de agua que se le ha proporcionado a la botella), y de la presión

que le suministramos a la botella y al fluido (para esto utilizamos una bomba de aire manual con

manómetro, el cual ayuda a saber cuál es la presión indicada que se le debe aplicar al carro), de

acuerdo a la presión que se le suministre al carro así mismo será su impulso.

DEFINICION DE PRESION

Definición: Presión es la fuerza normal por unidad de área, y está dada por:

Donde P es la fuerza de presión, F es la fuerza normal es decir perpendicular a la superficie

y A es el área donde se aplica la fuerza.

Las unidades de presión son:

En el Sistema Internacional de unidades (S.I.) la unidad de presión es el pascal que equivale a

la fuerza normal de un newton cuando se aplica en un área de metro cuadrado. 1pascal = 1N/m

2 y un múltiplo muy usual es elkilopascal (Kpa.) que equivale a 100 N/m 2 o 1000 pascales y su

equivalente en el sistema inglés es de 0.145 lb. /in 2.

PRESIÓN DE UN FLUIDO

Un sólido es un cuerpo rígido y puede soportar que se le aplique fuerza sin que cambie

sensiblemente su forma, un líquido solo puede soportar que se le aplique fuerza en una superficie

o frontera cerrada si el fluido no está restringido en su movimiento, empezará a fluir bajo el

efecto del esfuerzo cortante en lugar de deformarse elásticamente.

La fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene actúa siempre

en forma perpendicular a las paredes.

Los líquidos ejercen presión en todas direcciones.

La presión de un líquido a cierta profundidad es la misma en todo el fluido a ésa profundidad

y es igual al peso de la columna del fluido a esa altura.

En otras palabras, la presión del fluido en cualquier punto es directamente proporcional a

la densidad del fluido y a la profundidad bajo la superficie del mismo.

Presión Atmosférica.

Es el peso de la columna de aire al nivel del mar.

P Atm. =1Atm. = 760 mm-Hg = 14.7 lb/in 2 (psi)= 30 in-Hg=2116 ln/ft 2

Presión barométrica.

Es la presión que se mide mediante un barómetro* el cual se puede usar como un altímetro y

puede marcar la presión sobre o bajo el nivel del mar.

* Barómetro: Instrumento que sirve para medir la presión atmosférica.

Presión manométrica.

Es la presión que se mide en un recipiente cerrado o tanque.

Presión Absoluta.

P ABS. = P ATM. + P MAN.

Es igual a la suma de la presión atmosférica más la presión manométrica.

APLICACIONES

Ley de Pascal.

“La presión ejercida sobre la superficie libre de un líquido confinado dentro de un

recipiente se transmite con la misma intensidad a todo el fluido.”

Una de las aplicaciones de esta Ley es en la “Prensa hidráulica” la cual consiste en dos

cilindros conectados en su parte inferior de diferentes diámetros y que tienen dos émbolos o

pistones y en los cuales si en uno de ellos se aplica una fuerza, la presión de un líquido,

generalmente un aceite.

Si llamamos P e a la presión de entrada en el émbolo menor y P s a la presión de salida en el

émbolo mayor, entonces la presión de entrada es igual a la presión de salida P e = P s, entonces

si P=F/A

F e /A e =F s /A s o sea fuerza de entrada sobre el área de entrada es igual a la fuerza de salida

entre el área de salida.

ECUACIÓN DE BERNOULLI

Formulación de la ecuación

Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) expuso este principio, que expresa que, en un

fluido perfecto (sin viscosidad, ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto

cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.

La Ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de

una línea corriente.

v = velocidad del fluido a lo largo de la línea de corriente

g = constante gravitatoria

y = Altura geométrica en la dirección de la gravedad

P = presión a lo largo de la línea de corriente

? = densidad del fluido

Para aplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos:

Viscosidad (fricción interna) = 0

Caudal constante

Fluido incompresible - ? es constante

La ecuación se aplica a lo largo de una línea de corriente

Un ejemplo de aplicación del principio lo encontramos en el Flujo de agua en tubería

Obtenido de " http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli "

Aplicabilidad

Esta ecuación se aplica en la dinámica de fluidos. Un fluido se caracteriza por carecer de

elasticidad de forma, es decir, adopta la forma del recipiente que la contiene, esto se debe a que

las moléculas de los fluidos no están rígidamente unidas, como en el caso de los sólidos. Fluidos

son tanto gases como líquidos.

Para llegar a la ecuación de Bernoulli se han de hacer ciertas suposiciones que nos limitan el

nivel de aplicabilidad:

El fluido se mueve en un régimen estacionario, o sea, la velocidad del flujo en un punto

no varía con el tiempo.

Se desprecia la viscosidad del fluido (que es una fuerza de rozamiento interna).

Se considera que el líquido está bajo la acción del campo gravitatorio únicamente.

Efecto Bernoulli

El efecto Bernoulli es una consecuencia directa que surge a partir de la ecuación de

Bernoulli: en el caso de que el fluido fluya en horizontal un aumento de la velocidad del flujo

implica que la presión estática decrecerá.

Un ejemplo práctico es el caso de las alas de un avión, que están diseñadas para que el aire

que pasa por encima del ala fluya más velozmente que el aire que pasa por debajo del ala, por lo

que la presión estática es mayor en la parte inferior y el avión se levanta.

Tubo de Venturi

El caudal (o gasto) se define como el producto de la sección por la que fluye el fluido y la

velocidad a la que fluye. En dinámica de fluidos existe una ecuación de continuidad que nos

garantiza que en ausencia de manantiales o sumideros, este caudal es constante. Como

implicación directa de esta continuidad del caudal y la ecuación de Bernoulli tenemos un tubo de

Venturi.

Un tubo de Venturi es una cavidad de sección S1 por la que fluye un fluido y que en una parte

se estrecha, teniendo ahora una sección

S2 >S1. Como el caudal se conserva entonces tenemos que v2>v1.

Si el tubo es horizontal entonces h1 =h2, y con la condición anterior de las velocidades vemos

que, necesariamente, P1>P2. Es decir, un estrechamiento en un tubo horizontal implica que la

presión estática del líquido disminuye en el estrechamiento.