Informe Final Elevador Hidraulico 6e486x

ELEVADOR HIDRAULICO

1. OBJETIVO Construir un elevador utilizando los conocimientos básicos de física mecánica de fluidos. 2. Introducción Este proyecto da una muestra de cómo funciona una parte de la mecánica de fluidos y también mecánica, mediante un elevador y así podemos darles diferentes usos, como los hay en la actualidad que son los gatos hidráulicos y las prensas hidráulicas. 3. Marco teórico ¿Qué es un Fluido? Los líquidos y los gases tienen la capacidad de fluir debido a la movilidad de las partículas que los constituyen, por esta razón se llaman fluidos. Ejemplos son el aceite, al agua o el aire. Los líquidos y los gases comparten algunas propiedades, pero existen diferencias importantes entre ellos que condicionan las aplicaciones técnicas de ambos fluidos. Veamos las más importantes de estas propiedades y comparar los líquidos con los gases. Propiedades de los Fluidos Viscosidad La viscosidad es la propiedad que determina la medida de la fluidez a determinadas temperaturas. A más viscoso menos fluye un fluido. Cuanto más viscoso es un fluido es más pastoso y menos se desliza por las paredes del recipiente. Podemos decir también que es la mayor o menor resistencia que ofrece un líquido para fluir libremente. A más resistencia a fluir más viscoso. Si existe una mayor viscosidad, el líquido fluye más lentamente. A más temperatura menos viscoso es un fluido. El movimiento de los fluidos se puede ver ligeramente frenado por el rozamiento entre sus partículas en la dirección de su desplazamiento. Este fenómeno es mucho más importante en los líquidos que sufren una pérdida apreciable de energía y de presión a medida que se mueve por tuberías o canales. Fluidez Es parecido a la viscosidad pero lo contrario. Es una propiedad de líquidos y gases que se caracteriza por el constante desplazamiento de las partículas que los forman al aplicarles una fuerza.

Los gases se expanden ocupando todo el volumen del recipiente que les contiene, ya que no disponen ni de volumen ni de forma propia. Por esta razón los recipientes deben estar cerrados. Los líquidos si mantienen su volumen, aunque adoptan la forma del recipiente hasta alcanzar un nivel determinado, por lo que pueden permanecer en un recipiente cerrado. Densidad Es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia. Se utiliza la letra griega ρ [Rho] para designarla. La densidad quiere decir que entre más masa tenga un cuerpo en un mismo volumen, mayor será su densidad. ρ = masa/volumen La unidad de densidad en el S.I. es el kg/m3. Los gases son muchos menos densos que los líquidos. Se puede variar la densidad de un gas modificando la presión o la temperatura en el interior del recipiente que lo contiene. Los líquidos solo alteran ligeramente su densidad con los cambios de temperatura. La diferencia de densidad entre los líquidos puede impedir que se mezclen homogéneamente, flotando uno sobre el otro, como ocurre con el aceite y el agua. Compresibilidad Es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión.

aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa La posibilidad de comprimirse o expandirse dependiendo de la presión que se ejerce sobre un gas es una de las propiedades de mayor aplicación técnica de este tipo de fluidos. En el caso de los líquidos, aunque se aumente su presión, no se modifica su volumen de manera significativa, por lo que se consideran incompresibles. La Presión en los Fluidos Un fluido almacenado en un recipiente ejerce una fuerza sobre sus paredes. Esta fuerza ejercida por unidad de superficie se denomina Presión. Se mide con el manómetro.

Presión (p) = Fuerza (F)/ Superficie (S) La unidad de presión en el sistema internacional es el Pascal (Pa), que equivale a 1 newton por cada metro cuadrado. El problema es que el pascal es una unidad muy pequeña en comparación con los valores habituales de presión. Por este motivo se utilizan otras unidades como el bar o la atmósfera. 1atm = 101.300 Pa 1bar = 100.00 Pa Las fuerzas debidas a la presión del fluido actúan en dirección perpendicular a las paredes del recipiente en cada uno de sus puntos. - Los gases presionan con la misma intensidad sobre todos los puntos del recipiente. Su valor en condiciones naturales es pequeño debido a la baja densidad de los gases, aunque puede aumentar al comprimirlos. - La presión en los líquidos aumenta con la profundidad debido al peso del líquido que tiene por encima, por lo que la máxima presión se produce en el fondo del recipiente. - La presión aplicada en un punto de un líquido contenido en un recipiente se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo (Principio). Esto se utiliza por ejemplo en los sistemas de frenos.

- Podemos comprobar que la presión aumenta al descender dentro de un líquido viendo que la velocidad con la que sale el líquido es mayor cuanto más abajo esté el agujero efectuado en la pared lateral del recipiente.

El aire, el agua y otros tipos de fluidos se utilizan como fuente de energía aprovechando su movimiento o la presión a la que se encuentran sometidos. También se utilizan para circuitos en Neumática e Hidráulica. PRESION Es la relación de la magnitud de fuerza sobre la superficie donde está siendo aplicada Presión hidrostática Es la presión que ejerce cualquier fluido en reposo a cualquier punto se tiene en cuenta la profundidad o la altura Principio de pascal La presión es transmitida con la misma magnitud en todos los puntos y por todas direcciones.

En fluidos Incompresibles Se dice que

P1 = P2

Entonces se dice que la presión es la relación de la fuerza sobre el área o la superficie nos quedaría asi:

Para el ejemplo del elevador nos quedaría asi

Ejemplo:

¿Será que ahorramos energía en este diseño?

La Ley de conservación de la energía (termodinámica) nos dice que la energía ni se crea ni se destruye solo se transforma.

Entonces podemos concluir que un sistema como este el trabajo es el mismo es decir

Siendo

W=trabajo F=fuerza D = distancia

W=F*D

W1 = F1 * D1

W2 = F2 * D2

F 1 A1 = F 2 A2

x 1 A2 = x 2 A1

A1 ∗A 2 W 1 A2 = =1 W2 A1

W1 = W2

4.       

MATERIALES Jeringas (10cm-2cm-2cm) Manguera 3mm de diámetro 2 llaves de paso 4 válvulas anti-retorno Balso (circular y cuadrado) Tornillos 3mm Otros.

5. PROCEDIMIENTO 1. Circuito de la parte hidráulica

2. Mecánica para subir o bajar el elevador

Cuando la jeringa se encuentra en la posición inicial (esta desocupada) tiene que estar en el primer piso

3. Explicación 3.1 Subir el elevador 3.1.1 Abrir la llave 1 3.1.2 Cerrar la llave 2 3.1.3 halamos el embolo de la jeringa 1. Cuando halamos el embolo de la jeringa 1 la llenemos de agua que proviene de tanque.

3.1.4 pulsamos el embolo (hasta el máximo tope), el agua fluye hacia la jeringa 3, esta se llenara y así correrá el embolo a x posición. 3.1.5 Se repite el paso 3.1.3 y 3.1.4 para seguir subiendo, si lo que quiere es bajar el elevador ir al paso 3.2 NOTA: se recomienda llenar la jeringa 3 (21 ml), si esto no se hace el embolo se puede salir y se puede salir el agua. 3.2 Bajar el elevador 3.2.1 Cerrar la llave 1 3.2.2 Abrir la llave 2 3.2.3 halamos el embolo de la jeringa 2. Cuando halamos el embolo de la jeringa 2 la llenemos de agua que proviene de la jeringa. 3.2.4 pulsamos el embolo (hasta el máximo tope), haciendo que el agua fluya hacia el tanque, la jeringa 3 se desocupara y así el embolo regresara a x posición. 3.2.5 Se repite el paso 3.2.3 y 3.2.4 para seguir bajando, si lo que quiere es subir el elevador ir al paso 3.1 3.2.6 NOTA : se recomienda llenar la jeringa 3 (21 ml), si esto no se hace el embolo se puede salir y se puede salir el agua. 6. CALCULOS Formula del principio de pascal despejada

Diámetro de la jeringa 1 y 2 (3ml) = 0.012m diametro 0.012 Radio (r) = = = 0.006m 2 2 Altura (h) = 0.05m Diámetro de la jeringa 3 (20ml) = 0.02m diametro 0.02 Radio (r) = = = 0.01m 2 2 Altura (h) = 0.12m Área de la jeringa 1 y 2 = 2 ¿ π∗r∗(h+ r) A1=2 ¿ π∗0,006 m∗(0,055 m+0,006 m)

A1=0,002299m² Área de la jeringa 3 = 2 ¿ π∗r∗( h+ r) A2=2 ¿ π∗0,01 m∗(0,12 m+0,01 m) A2= 0,008163m² Fuerza aplicada indeterminada Utilizando el principio de pascal A2 F2= A 1 F 1 0,008163m ² F2= 0,002299m ² F 1 F2= 3,55 F1 Podemos concluir que la fuerza ejercida en la jeringa de 20ml es 3,55 veces mayor a la ejercida en la jeringa de 3ml 7. BIBLIOGRAFIA

Juan José Bolinaga I. mecánica elemental de los fluidos (libro) 2010 http://www.areaciencias.com/fisica/propiedades-de-los-fluidos.html

7. ANEXOS