PROYECTO CARRO HIDRAULICO

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1 PROYECTO CARRO HIDRAULICO WILSON YESID GUERRA PAEZ COD 2901 SASKIA CATERIN MORATO HENAO COD 872 ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES (ECCI) TECNOLOGIA EN GESTION DE PROCESOS INDUSTRIALES SEMESTRE II BOGOTA 2013

2 CONTENIDO 1. OBJETIVOS 2. ANTECEDENTES 3. MARCO TEORICO 3.1. Leyes de Newton 3.2.Movimiento Parabólico 3.3.Aerodinámica 3.4.Principio de Pascal 4. DESARROLLO DEL PROYECTO 4.1.Materiales 4.2.Construcción del carro 4.3.Observaciones durante el proyecto 5. CONCLUSIONES 6. WEBGRAFIA

3 1. OBJETIVOS Este proyecto de física se hace con el fin de la aplicación de los conocimientos, estrategias y creatividad del estudiante como persona y como ingeniero; en el desarrollo de la creación de un carro hidráulico elaborado solo con materiales reciclables, todo proyectado a una satisfacción propia de poder observar lo capaz que se puede llegar hacer si se tiene empeño, con el valor agregado de una calificación.

4 2. ANTECEDENTES Desde siempre el hombre ha buscado la manera de modificar procesos y de llevarlos aún mejor y mayor nivel, comenzando desde una rueda a lo que vemos hoy en día. La hidráulica es la tecnología que emplea un líquido (agua o aceite), como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Básicamente consiste en hacer aumentar la presión de este fluido por medio de elementos del circuito hidráulico (compresor) para utilizarla como un trabajo útil, normalmente en un elemento de salida llamado cilindro. El aumento de esta presión se puede ver y estudiar mediante el principio de Pascal. 1 La combinación entre la hidráulica, leyes físicas, principio de pascal, mecánica, entre otros, ha llevado a pensar a la industria japonesa a pensar o a desarrollar proyectos donde en vez de utilizar gasolina para los vehículos, estos funcionen con agua. Japón tiene una empresa que disponía de coches que funcionan con agua antes del ataque nuclear de Fukushima

5 3. MARCO TEORICO Muchas de las cosas que acontecen a nuestro alrededor, dependen de los movimientos gravedad, velocidad, aceleración; todo basado hacia el mundo de la física. Para la elaboración del proyecto: carro hidráulico, es importante analizar que muchos son los factores influyen de manera directa e indirecta en el proceso de recorrido, vuelo y caída del vehículo. Entre las leyes que aportan a este trabajo, se pueden ver que influyen las leyes de Newton, movimiento parabólico, aerodinámica, principio de pascal, entre otros. 3.1.Leyes de newton Estas leyes fueron creadas por Isaac Newton, donde influyen el movimiento, la fuerza y la masa. Primera Ley de Newton: si no existen fuerzas externas que actúen sobre un cuerpo, éste permanecerá en reposo o se moverá con una velocidad constante en línea recta. El movimiento termina cuando fuerzas externas de fricción actúan sobre la superficie del cuerpo hasta que se detiene. Por esta razón el movimiento de un objeto que resbala por una superficie de hielo dura más tiempo que por una superficie de cemento, simplemente porque el hielo presenta menor fricción que el cemento. Galileo expuso que si no existe fricción, el cuerpo continuará moviéndose a velocidad constante, ya que ninguna fuerza afectará el movimiento. Tercera Ley de Newton: postula que la fuerza que impulsa un cuerpo genera una fuerza igual que va en sentido contrario. Es decir, si un cuerpo ejerce fuerza en otro cuerpo, el segundo cuerpo produce una fuerza sobre el primero con igual magnitud y en dirección contraria. La fuerza

6 siempre se produce en partes iguales y opuestos. Por esta razón, a la tercera ley de Newton también se le conoce como ley de acción y reacción Movimiento parabólico El movimiento parabólico influye, puesto que comienza en un punto cero y por medio de rampas asciende para luego tener un punto central donde comienza a descender. Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una parábola. Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que esta sujeto a un campo gravitatorio uniforme. Puede ser analizado como la composición de dos movimientos rectilíneos: un movimiento rectilíneo uniforme horizontal y un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado vertical Aerodinámica 5 Aerodinámica es la parte de la mecánica de fluidos que estudia los gases en movimiento y las fuerzas o reacciones a las que están sometidos los cuerpos que se hallan en su seno. A la importancia propia de la aerodinámica hay que añadir el valor de su aportación a la aeronáutica. De acuerdo con el número de Mach o velocidad relativa de un móvil con respecto al aire, la aerodinámica se divide en subsónica y supersónica según que dicho número sea inferior o superior a la unidad. Teorema de Bernoulli: Daniel Bernoulli comprobó experimentalmente que "la presión interna de un fluido (líquido o gas) decrece en la medida que la velocidad del fluido se incrementa", o dicho

7 de otra forma "en un fluido en movimiento, la suma de la presión y la velocidad en un punto cualquiera permanece constante", es decir que p + v = k. Para que se mantenga esta constante k, si una partícula aumenta su velocidad v será a costa de disminuir su presión p, y a la inversa. El aire está dotado de presión p, y este aire con una densidad d fluyendo a una velocidad v contiene energía cinética lo mismo que cualquier otro objeto en movimiento (1/2 dv²=energía cinética). En resumen, que si las partículas de aire aumentan su velocidad será a costa de disminuir su presión y a la inversa, o lo que es lo mismo: para cualquier parcela de aire, alta velocidad implica baja presión y baja velocidad supone alta presión. Esto ocurre a velocidades inferiores a la del sonido pues a partir de esta ocurren otros fenómenos que afectan de forma importante a esta relación. 3.4.Principio de pascal La presión ejercida sobre la superficie de un líquido contenido en un recipiente cerrado se transmite a todos los puntos del mismo con la misma intensidad. El principio de Pascal se aplica en la hidrostática para reducir las fuerzas que deben aplicarse en determinados casos. 6 6

8 4. DESARROLLO DEL PROYECTO 4.1.Materiales Para el desarrollo de este proyecto fue necesario escoger los materiales con los cuales se iba a fabricar, que son: - 1 ½ de tubo pvc de 1pulgada - 2 codos de pvc - 6 T de pvc - 4 Ruedas de plástico - Alambre - Carpeta plástica - 1 válvula - 1 miple - Botella 600 ml - 1 Bomba 4.2.Construcción del carro A la par de escoger los materiales con los que se iba a diseñar el carro, se hace el plano de cómo debería quedar. 1. Se miden los tubos y se procede a cortar en base a medidas 2. Unir y pegar los tubos, con los codos y las T para formar la estructura 3. Luego e formada la estructura en la parte de adelante y de atrás se colocaron con alambre las llantas al carro

9 4. Se coloca en el centro de la estructura del carro, la botella de 600ml amarrada, para que esta estuviera de manera fija 5. En la tapa se colocó la válvula, de manera que no se saliera el agua 6. Se procede a hacer modificaciones finales y a ensayar el carro con la bomba y el miple (permite salir la presión) Observaciones durante el proyecto 1. En el comienzo del proyecto se analizó que la botella debería ir inclinada con una inclinación de 45 para que al expulsar el agua fuera de una manera más precisa y no hacia cualquier dirección. 2. Al realizar por primera vez el carro, se le colocaron unas llantas pequeñas con dos rodamientos que afectaban en el peso del carro y en el salto del mismo lo que hacía que se precipitara. Por lo que se le cambiaron a unas llantas grandes y menos pesadas. 3. Los tubos de pvc que conformaban la estructura, se les debió hacer huecos con un taladro para reducir el peso del carro, lo cual favoreció en la aerodinámica. 4. Se le adaptaron alerones paira estabilizar el salto de una rampa a otra. 5. Después de algunas pruebas se le aumentaron las libras de aire.

10 5. CONCLUSIONES Se puede concluir del este trabajo que además de un aprendizaje de que no todo sucede porque si, sino que hay factores externos (y en ocasiones internos) que afectan al objeto de estudio, también se desarrolló la capacidad de crear, innovar, transformar materias primas en un producto terminado con el fin de aprender y de compartir. En la competencia hubo factores que afectaron, puesto que luego de haber sido probado el carro y de haber hecho los intentos ya se tenía la cantidad de presión necesaria para que este alcanzara el salto mínimo de 50 cm y de 75 cm; pero al estar la competencia sufrió un inconveniente la bomba con la cual se estaba dando presión, por lo que se debió seguir con una bomba prestada lo que hizo que se perdiera la ubicación y/o proporción que ya se tenía estipulada. Sin importar que no se hubiera ganado una parte adicional (la eximición al parcial final), se ganó un aprendizaje del cual como ingenieros podemos ser creativos, mejorar y adecuarnos a los cambios tratando de responder de una manera adecuada y pronta. Adicional a que el orgullo de terminar un proyecto por nuestra propia autoría y la participación de los integrantes del salón, puesto que además estábamos por grupos de dos o de tres personas nos colaborábamos entre todos y tratábamos de que todos estuviéramos lo mejor posible.

11 6. WEBGRAFIA

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