El presente trabajo muestra como aplicamos un concepto de física en la creación de un prototipo

INTRODUCCION

El presente trabajo muestra como aplicamos un concepto de física en la creación de un prototipo, el cual se trata de una prensa hidráulica, a su vez también se mostrará parte de cómo fue elaborado, costos entre otros aspectos más.

Este prototipo se presentó en una exposición de prototipos que ocurrió el día 10 de noviembre del 2016 en el marco de la semana de ingeniería en la Universidad de Sonora Unidad Regional Sur, donde se participó junto con otros prototipos elaborados por alumnos de la universidad.

OBJETIVOS

• Este prototipo se realizó para demostrar como un concepto de la física resulta bastante importante en diferentes campos.
• Esta prensa hidráulica se creó a su vez para fomentar el trabajo en equipo que tenemos que hacer nosotros como estudiantes, ya que esto no se hubiera logrado sin la ayuda de cada uno de los integrantes de este equipo.

TEORIA

PRENSA HIDRAULICA: También conocida como multiplicador de fuerzas es un mecanismo que permite amplificar la intensidad de una fuerza.

Esta se basa en el Principio de Pascal el cual dice “la presión ejercida sobre un fluido incomprensible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos de fluido”.

Esta Prensa consiste en un recipiente cerrado que consta de 2 tubos de distintos diámetros, que contienen un fluido y se encuentran provistos de sus respectivos pistones.

• FUNCIONAMIENTO: Al aplicar una fuerza sobre el pistón más chico, la presión ejercida se trasmite por todo el fluido y provoca la fuerza correspondiente en el pistón más grande. Las presiones en ambos pistones son iguales por lo tanto se obtiene: [pic 1]

• FUNCION: Sirve para multiplicar fuerzas. Nos permite que al aplicar fuerzas pequeñas, obtengamos fuerzas grandes. Se utiliza tanto para prensar como para levantar objetos pesados.

• OBJETIVO: Deformar un material o cortarlo a partir de aplicación de fuerza.

• APLICACIÓN: 

1. El Gato Hidráulico
2. En los elevadores hidráulicos
3. Frenos hidráulicos
4. Puentes hidráulicos

CALCULO PRENSA HIDRAULICA

F1: fuerza que aplica el embolo pequeño

F2: Fuerza que empuja al embolo grande

A1: Área del embolo chico

A2: Área del embolo grande

                                     [pic 2]

                           [pic 3][pic 4]

   =       se puede eliminar el término 4 quedando de la siguiente manera:[pic 5][pic 6][pic 7]

 [pic 8]

FUERZA APLICADA A TRAVÉS DE LA PALANCA  

FX: Fuerza aplicada a través de la palanca

F1: fuerza ejercida por el embolo pequeño

Palanca L: aplica la fuerza Fx

Palanca X: aplica la fuerza F1

L: longitud de la palanca

X: longitud de la palanca hasta el móvil

  = Conocemos F1, sustituimos en la ecuación quedando de la siguiente manera:[pic 9]

  Como tenemos algunos datos pasamos a sustituirlos en la ecuación quedando de la siguiente manera:[pic 10]

  [pic 11]

  [pic 12]

La fuerza 2 es el peso del embolo mayor y además del material u objeto que se va a levantar con esta prensa hidráulica; los nombraremos con las siguientes incógnitas:

Z: peso del objeto

Y: ´peso del embolo grande

F2 = Z + Y

Entonces la formula queda de la siguiente manera:

  [pic 13]

MEDIDAS DEL PROTOTIPO

VISTA FRONTAL

[pic 14]

VISTA LATERAL PALANCA[pic 15]

[pic 16]

ELABORACION

• MATERIALES:

1. Tubos de PVC de distintos tamaños.
2. Madera
3. Aceite
4. Tornillos
5. Tubo de acero
6. Cadena de Acero

• PROCEDIMIENTO

*La elaboración de este prototipo consistió en:

1- Primero, en pensar cómo y qué haríamos, como que materiales utilizar, como hacerlo par que funcionara como nosotros queríamos.

-Ya que sabíamos que hacer, compramos los materiales para empezar la elaboración de nuestro prototipo.

2- Luego, empezamos a armar la estructura del prototipo con los tubos de PVC.

-Ya teniendo la estructura lo que siguió  fue hacerle una base que resistiera la fuerza que aplicaríamos en el prototipo.

3- Para la base fuimos a un taller de carpintería donde nos hicimos de madera y herramientas para su realización.

*hasta ahora todo lo que habíamos hecho había sido no muy complicado, lo que venía era lo que se nos complicaría, bien lo que siguió fue:

4- Hacer los émbolos, esto de los émbolos fue lo más complicado de toda la elaboración del prototipo, pies el hacer un círculo a la medida de los tubos de PVC fue muy complicado, ya que hicimos los círculos de madera:

• Primero el embolo de menor diámetro, se le adapto un tubo de acero el cual sería parte de la palanca, como el tubo de acero era de un diámetro menor al embolo pequeño, se le pego un trozo de madera al embolo en la parte superior , el cual era del mismo diámetro que el tubo de acero, para que este entrara ajustado al mismo, ya dentro del tubo el trozo de madera pegado en la parte superior del embolo, se pijo con un par de cavos pequeños, para que este no se saliera del tubo. Al embolo pequeño se le hizo un pequeño borde alrededor del mismo, donde se le puso un empaque de hule ajustado para que no hubiese fuga del fluido encerrado.
• En segunda el embolo de mayor diámetro, se le hizo otro mecanismo, pues a este se le paso un tornillo de una longitud aproximada de 20cm., y fue ajustado con un tornillo por la parte inferior del embolo y por la parte superior del mismo, se le hizo un pequeño borde al igual que al embolo más pequeños, alrededor del mismo para ponerle un empaque de hule ajustado para que no hubiese fuga alguna, en el resto del tornillo se le puso un cilindro de madera que funciona como base para el objeto a levantar.

5- Hacer la palanca, para esto primero tuvimos que pensar en varios mecanismos, para ver cuál sería el que funcionara de mejor manera en nuestro prototipo, después de una lluvia de ideas, fuimos a la realización de las que más nos convencieron. Hicimos tres tipos de mecanismos en la palanca, para esto ya habíamos realizado una base para la palanca sobre la base de la estructura. Para realizar la palanca ocupamos una tabla que sería la palanca y un tubo de acero que empujaría al embolo dentro del tubo de PVC. Lo complicado de esto fue el cómo hacer para que el tubo de acero entrara y saliera sin que chocara las paredes de tubo de PVC, para esto ocupamos colocar partes móviles en el tubo de acero y en la palanca de madera (partes de flexión). La palanca tenía un límite de levantamiento, y para que ya no se levantara más, le colocamos una cadena de acero, desde la base de la palanca hasta la misma palanca, donde al levantar la palanca, la cadena ponía un alto para que no se pasara del límite de levantamiento de la palanca.

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