Brazo Hidraulico

Nombre del Proyecto

Brazo Hidráulico

Objetivo del proyecto:

Realizar un brazo hidráulico impulsado con jeringas el que se demuestre el principio de Pascal, por medio de este principio se podrá comprobar como el brazo hidráulico levantara un objeto con una masa mayor a el, pero con un mínimo de fuerza. Plantear el principio de pascal y describir su uso en aplicaciones prácticas.

Resumen del proyecto:

Un brazo hidráulico es un estructura mecánica que en su estructura se asemeja a un brazo humano, tres partes unidas entre si y que se pueden mover independiente mente una de la otra y dichos movimientos son realizados por aumento o disminución de la presión ejercida por un medio liquido y un medio gaseoso.

El proyecto presenta el desarrollo de un “brazo hidráulico” correspondiente al proyecto de química de 1° semestre de la escuela de ingeniaría. Dentro de este documento se encuentran los pasos necesarios para poder realizar un brazo hidráulico, los materiales que se involucran en el desarrollo de el, así como los principios que los sustentan, sus antecedentes y los cálculos aplicados. Finalmente damos a conocer.

Antecedentes del proyecto:

Joseph Bramah es conocido por haber inventado la prensa hidráulica. Junto con William George Armstrong son conocidos como los padres de la ingeniería hidráulica. La prensa hidráulica depende del principio de Pascal, que la presión a lo largo de un sistema cerrado es constante. La prensa tiene dos cilindros y pistones de diferentes zonas de la sección transversal. Si se ejerce una fuerza sobre el pistón más pequeño, esto se traduzca en un mayor vigor en la más grande del pistón. La diferencia de las dos fuerzas será proporcional a la diferencia en el área de los dos pistones.

En efecto, el acto de los cilindros de la misma manera que una palanca se utiliza para aumentar la fuerza ejercida. Bramah se concedió una patente por su prensa hidráulica de 1795.

El origen del sistema del brazo hidráulico apareció basándose en la prensa hidráulica de Blaise pascal, la cual permite tener una capacidad de levantamiento es capaz de

cargar una fuerza superior a la fuerza aplicada en el brazo. Desde la antigüedad el hombre se tuvo que adaptar ante la necesidad de crear grandes edificaciones y levantar varias toneladas en piedra para su construcción, por esto se creo un brazo de madera que giraba sobre su propio eje que permitía trasladar 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 la actualidad los brazos hidráulicos siguen siendo una herramienta muy efectiva para poder realizar grandes construcciones, sin embargo este no es el único campo donde se utiliza para la simulación de partes del funcionamiento del brazo humano, creación de prótesis, y para la fabricación de robots.

Introducción:

La elección de nuestro proyecto se debe a la simplicidad en la elaboración de un brazo hidráulico, pues además de que los materiales utilizados son fáciles de conseguir creemos que los fundamentos tanto químicos como físicos son los adecuados para dar una explicación correcta y muy fácil de comprender , nuestra investigación abarca desde los orígenes de las definiciones de los fluidos, leyes de la hidrostática e hidrodinámica hasta los descubrimientos de Blaise Pascal en donde enuncia su principio que es el precursor de la prensa hidráulica.

Creemos que el brazo hidráulico seguirá en un futuro como uno de los aparatos en el que abra nuevas innovaciones pues su uso práctico y que al utilizarlo se necesita poco esfuerzo. Tal vez la tendencia del mundo actual hacia un hombre sedentario al máximo permitirá que haya miles de brazos, los cuáles harían todo por nosotros.

Desarrollo

Un sistema hidráulico  tiene dos conceptos que tienen claros fuerza y presión.

Fuerza: toda acción capaz de cambiar la posición  de un objeto.

Presión: es el resultado de dividir esas fuerzas  por la superficie  de dicho objeto que tiene en contacto sobre el suelo.

La prensa hidráulica  se consigue, empujando  por medio del agua dentro de una jeringa  se trasmite a través de  mangueras llamados conductores  y se proyecta como cilindró hidráulico, los líquidos tienen algunas característica que los hacen ideales para la función como son: el movimiento es libre de sus moléculas , los líquidos se adaptan a la superficie.

El brazo hidráulico  funciona como un gato hidráulico  consiste con dos jeringas  una incrusta sobre su soporte y la otra, sobre la otra jeringa ejercen una presión de 2 kg con la jeringa 1 que bombea agua por medio de las mangueras y luego se empuja el pistón de la segunda  se observa como se levanta la masa de que lo colocamos en el extremo de la jeringa.

Principios

Principio de Pascal

Ley enunciada por el físico Blaise Pascal la cual dice que “la presión aplicada a 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”. Esto quiere decir que la fuerza que se aplica en un material pequeño, se multiplica las veces que sea necesaria para poder mover el otro objeto de mayor capacidad.

p₁ = p₂ Þ F₁/S₁ = F₂/S₂ Þ F₂ = F₂.S₁/S₂

El Principio de Pascal lo podemos aplicar en la construcción de brazos hidráulicos, frenado, elevadores, amortiguadores, gatos, una grúa, una prensa, en los submarinos, aviones (de modo que a una altura de 10,000 m, no le haga falta aire a nadie), etc.

Antes de dar su principio, Pascal tuvo que investigar y comprender los principios de los fluidos, así como la hidrostática y la hidrodinámica.

Principios de la Hidrostática e Hidrodinámica

La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos que estudia los fluidos en estado de equilibrio, es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. Los principales teoremas que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.

F _peso = mg = V.g = g.h.S

La hidrodinámica estudia la dinámica de fluidos incompresibles. La hidrodinámica es la dinámica del agua, puesto que el prefijo griego "hidro-" significa "agua". Aun así, también incluye el estudio de la dinámica de otros fluidos. Para ello se consideran entre otras cosas la velocidad, presión, flujo y gasto del fluido. Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:

Que el fluido es un líquido incomprensible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.
Se considera despreciable la perdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es muy menor comparándola con la inercia de su movimiento.

Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo. La hidrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseño de canales, construcción de puertos y presas, fabricación de barcos, turbinas, etc. 

Bibliografía

Douglas C. Giancoli, Fisca para universitarios, volumen I.

Wilson Buffa Lou, Fisica sexta edición, editorial Pearson.

http://www.fisicapractica.com/pascal.php

http://trabajofisica.galeon.com/pagina7.html