brazo hidáulico

7/24/2019 Brazo Hidulico

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1. MARCO TERICO

HIDRULICA

La Hidrulica General aplica los conceptos de la Mecnica delos Fluidos y los resultados de experiencias de Laboratorio enla solucin de problemas prcticos que tienen que ver con elmanejo del agua en almacenamientos y en conducciones apresin y a superfcie libre.

Los conceptos de la Mecnica de Fluidos se resumen en trescaptulos!

". #sttica.

$. %inemtica.&. 'inmica.

#n la #sttica se estudia el agua en reposo( en la %inemticase trata de las lneas de )ujo y de las trayectorias y en la'inmica se estudian las *uer+as que producen el movimientodel agua.

'e acuerdo con su variacin en el tiempo el )ujo del agua seclasifca como ,ermanente y -ariable. #s ,ermanente cuando

sus condiciones en un sitio determinado no cambian con eltiempo( en caso contrario el )ujo se llama -ariable o opermanente.

#n muc/os problemas de 0ngeniera1 por ejemplo en el dise2ode captaciones1 conducciones1 puentes1 obras de proteccincontra la accin de ros1 estructuras de drenaje1 etc1 el )ujo setrata como ,ermanente. Los estudios de Golpe de 3riete enconductos a presin1 y de 3valanc/as y de 4rnsito de%recientes en conducciones a superfcie libre aplican losconceptos del Flujo o ,ermanente.


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APLICACIONES DE LA HIDRULICA

5 %onducciones abiertas y cerradas. Las conducciones sedise2an para transportar agua desde un punto de inicio/asta su disposicin fnal en un depsito o en otroconducto de mayor tama2o. #n el punto de inicio1 o#463'31 el conducto recibe el agua desde unaestructura de captacin y luego a lo largo de su recorridopuede recibir caudales adicionales que entranlateralmente. La disposicin fnal del caudal se /ace enel sitio de #46#G3.

La conduccin es abierta cuando por encima de la superfciedel agua no existe ning7n elemento1 por ejemplo una tapa1que la separe de la atms*era. #n este caso el conducto tieneorillas y el )ujo es a superfcie libre.

%uando la seccin transversal del conducto tiene la *orma deuna fgura geom8trica cerrada1 por ejemplo un crculo1 unrectngulo o cualquier seccin con tapa1 la conduccin es

cerrada. 9i en este tipo de conducciones el agua llenacompletamente la seccin de )ujo el conducto *unciona apresin( en caso contrario el conducto *unciona parcialmentelleno con )ujo a superfcie libre.

'ebido a que en el dise2o de una conduccin puede resultarconveniente reali+ar cambios de alineamiento1 de seccintransversal1 de pendiente1 o de materiales a lo largo de surecorrido1 es conveniente dividir la longitud total de laconduccin en tramos. %ada tramo se considera como un%:';%4: ,609M


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;n tramo se empalma con los tramos adyacentes por mediode transiciones de entrada y de entrega1 las cuales secalculan por m8todos /idrulicos convencionales.

5 %anales. Los canales son conducciones con )ujo asuperfcie libre. 'entro de su estudio se incluyen loscanales naturales y los canales artifciales.

#n los canales se dise2an estructuras que permiten el controlde los caudales y *acilitan las condiciones de )ujo. #ntre estasestructuras se cuentan obras de entrada1 captaciones1transiciones1 rpidas1 vertederos de exceso1 vertederoslaterales y obras de entrega.

5 %onductos a presin. 9on conductos cerrados que*uncionan llenos. 3unque su seccin transversal no essiempre circular se conocen usualmente como 4uberas.

#l movimiento del lquido se produce por di*erencias de#nerga Hidrulica a lo largo del conducto.

La #nerga Hidrulica =H> tiene tres componentes que son la#nerga ,otencial =?>1 la ,resin 0nterna =/> y la #nerga%in8tica =/v> del lquido en movimiento. La relacin entre ellas

se anali+a por medio de la ecuacin de @ernoulli!H A ? B / B /v

5 #staciones de bombeo. %uando la #nerga Hidrulica deque se dispone en un conducto a presin no es sufcientepara cumplir con los requerimientos del dise2o seinstalan estaciones de bombeo en las cuales seincrementa la #nerga existente mediante la aplicacinde una energa externa. La estacin de bombeo constade una o varias bombas con sus correspondientes po+osde bombeo1 tuberas de succin y descarga1 y de lasinstalaciones civiles y electromecnicas adecuadas parasu operacin.

5 3cueductos y 3lcantarillados. %aptaciones1desarenadores1 conducciones1 estaciones de bombeo1


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tanques de almacenamiento1 plantas de tratamiento1redes de distribucin1 instalaciones domiciliarias1desagCes sanitarios y de aguas lluvias.

5 6iego y drenaje. %aptaciones1 desarenadores1conducciones1 estaciones de bombeo1 redes dedistribucin1 aplicacin del riego1 drenaje agrcola.

5 Generacin /idroel8ctrica. %aptaciones1 desarenadores1conducciones1 tanques de carga1 conductos de altapresin1 turbomquinas1 canal de *uga o de descarga1drenajes.

5 Hidrulica Fluvial e 0ngeniera de 6os. La HidrulicaFluvial y la 0ngeniera de 6os combinan conceptos de

Hidrologa1 Hidrulica General1 Geomor*ologa y4ransporte de sedimentos.

#studian las caractersticas del )ujo en las corrientesnaturales en lo que se refere a caudales1 niveles medios yextremos1 velocidades de )ujo1 variaciones del *ondo porsocavacin y sedimentacin1 capacidad de transporte desedimentos y ataques contra las mrgenes1 y tienen unaparticipacin importante en el dise2o de las estructuras

/idrulicas que se construyen en los cauces o cerca de ellos.#ntre estas estructuras se cuentan las siguientes!

%aptaciones1 :bras de 'esviacin1 ,resas de #mbalse1-ertederos1 'esarenadores1 %onducciones1 'escarga dealcantarillados de 3guas Lluvias y de 3guas egras1 Muros de%ontencin1 :bras de #ncau+amiento1 ,uentes1 @ox5%ulverts1#spolones1 4ablestacados1 ,ilotes1 6evestimiento de 4aludes1#mpedrados1 3cora+amiento del Lec/o1 %ruces 9ub)uviales1

Darillones.

5 Hidrulica Martima y de %ostas. La Hidrulica Martimatrata de los *enmenos relacionados con la generacinde olas y mareas1 su cuantifcacin1 la determinacin desus e*ectos sobre la navegacin martima1 los puertos1 la


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conservacin de las playas y la proteccin de las obrasque se construyen en las costas.

BLAISE PASCAL

#l distinguido matemtico1 *sico1 flso*o y escritor *ranc8s@laise ,ascal naci el "E de junio de "$& en %lermont5Ferrand1 3uvernia1 entonces una peque2a poblacin de E1/abitantes. 9u padre1 #tienne ,ascal1 magistrado y presidentede la %orte de 3uvernia1 se dedicaba a ju+gar los pleitos enmateria de impuestos. #ra un /ombre educado y culto1considerado un intelectual. #n particular1 dominaba las

Matemticas.

#tienne ,ascal decidi no mandar a su /ijo a la escuela sinoeducarlo 8l mismo de una manera que podramos llamarliberalI. Le ense2 Gramtica1 Latn y #spa2ol1 seg7n unm8todo original. #l ni2o era extraordinariamente preco+( tenauna mente brillante1 aunque tambi8n un *sico d8bil yen*ermi+o.

9u primera /a+a2a espectacular *ue demostrar por suiniciativa y sin la sugestin de ning7n libro que la suma de losngulos de un tringulo es igual a dos ngulos rectos. #sto loalent a continuar con sus investigaciones. @laise ,ascal tena"J a2os cuando *ue admitido en las discusiones cientfcassemanales dirigidas por Mersenne en donde present susprimeros descubrimientos sobre geometra descriptiva.

3 los "K a2os1 el joven @laise1 que tena ya *ama de prodigiomatemtico1 invent y construy1 para ayudar a su padre ensus clculos aritm8ticos1 la primera mquina sumadora de la/istoria1 precursora de las calculadoras. La llam ,ascalina1era mecnica y tena un sistema de engranes1 cada uno con" dientes.La,ascalina slo poda sumar y restar1 mientrasque las operaciones de multiplicacin y divisin eranimplementadas reali+ando una serie de sumas o restas.'e


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/ec/o1 la mquina aritm8tica realmente slo poda sumar1porque las sustracciones eran reali+adas usando t8cnicascomplementaria.

,ascal cre otras cincuenta mquinas durante los siguientesdie+ a2os y algunos esbo+os de sus modelos se emplearon enlas modernas calculadoras mecnicas de mediados del siglo. ,ascal segua intelectualmente muy activo1 pese a quetodo su aparato digestivo *uncionaba mal1 continuaron sus

jaquecas y adems su*ri parlisis temporales de las piernas.

#studiando las obras de #vangelista 4orricelli sobre la presinatmos*8rica1 reprodujo sus experimentos sobre el vaco yverifc sus conclusiones acerca del e*ecto de la presin

atmos*8rica sobre el equilibrio de los lquidos. 9u /ermanaGilberte /aba contrado matrimonio con Florien,8rier. ,orsugerencia de ,ascal1 su cu2ado reali+ el experimento detransportar un barmetro /asta la monta2a ,uy5de5'me yobserv que la presin que el aire ejerca en la cumbre eramenor que la existente al pie de la misma. Ms tarde1 ,ascalrepiti el experimento por s mismo. #stos ensayos *acilitaronla invencin de barmetros1 altmetros y manmetros e/icieron surgir la idea de que era posible ascender en el

espacio utili+ando globos llenos de aire caliente o gasesligeros. #studios posteriores lo llevaron a inventar la prensa/idrulica y la jeringa1 as como a descubrir la Ley de ,ascalLa presin ejercida sobre un lquido se transmite por igual entodas las direcciones.I #l principio se usa en dispositivos quemultiplican una *uer+a aplicada y la transmiten a un punto deaplicacin1 como el gato /idrulico y los *renos /idrulicos.

#n "EN" su padre muri y las dulces relaciones con sus/ermanas se convirtieron en discordia por la divisin de laspropiedades que @laise se encarg de administrar. 3ntes dedesec/ar para siempre las torturas de la carne y de la mente1@laise ,ascal complet su ms importante contribucin a lasMatemticas1 el %lculo de ,robabilidades1 creado junto con,ierre de Fermat en una interesante y abundante


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correspondencia durante el a2o "NJ. #l cientfco *ranc8s seocup de las propiedades del tringulo aritm8tico /oy llamadode ,ascal.

Muri a la edad de &E a2os1 despu8s de recibir en un 8xtasisde alegra el 9acramento de la #xtremauncin. #l anlisis postmortem revel una grave lesin en el cerebro y mostr que/aba nacido con un crneo de*orme. #n /onor a su legado1 sunombre *ue utili+ado para la unidad de presin ,ascal esdefnida como la que ejerce una *uer+a de " eOton sobre unasuperfcie de " metro cuadrado y su smbolo es ,a.#ncomputacin1 el ,ascal es uno de los lenguajes deprogramacin de alto nivel.

PRECURSOR DE LA PRENSA HIDRAULICA

Dosep/ @rama/ ="&53bril5"PJK Q E5'iciembre5"K"J>1 nacido9tainboroug/LaneFarmRentOort/1 SorTs/ire1 0nglaterra. Fueun inventor y cerrajero. Ul es mejor conocido por /aberinventado la prensa /idrulica. Dunto con Rilliam George3rmstrong1 puede ser considerado uno de los dos padres de la

ingeniera /idrulica.La prensa /idrulica depende del principio de ,ascal1 que lapresin a lo largo de un sistema cerrado es constante. Laprensa tiene dos cilindros y pistones de di*erentes +onas de laseccin transversal. 9i se ejerce una *uer+a sobre el pistnms peque2os1 esto se tradu+ca en un mayor vigor en la msgrande del pistn. La di*erencia de las dos *uer+as serproporcional a la di*erencia en el rea de los dos pistones.

#n e*ecto1 el acto de los cilindros de la misma manera que unapalanca se utili+a para aumentar la *uer+a ejercida. @rama/ seconcedi una patente por su prensa /idrulica de "PEN.@rama/ la prensa /idrulica se /an convertido en muc/asaplicaciones industriales y sigue /asta el da de /oy. #n elmomento de ingeniera /idrulica *ue un casi desconocida


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ciencia1 y @rama/ =con Rilliam George 3rmstrong> es uno delos dos pioneros en este campo.

EVOLUCION DE LA PRENSA Y GATA HIDRAULICA

#n el inicio se utili+aban prensas manuales1 las cuales poseanun sistema de tornillo o perno el cual giraba gracias a la*uer+a /umana. La prensa /idrulica1 desarrollada /acia "PPpor el industrial ingl8s Dosep/ @rama/ ="PJE5"K"J>1 es unaplicacin directa del principio de ,ascal.

%onsiste1 en esencia1 en dos cilindros de di*erente seccincomunicados entre s1 y cuyo interior est completamente

lleno de un lquido que puede ser agua o aceite. 'os 8mbolosde secciones di*erentes se ajustan1 respectivamente1 en cadauno de los dos cilindros1 de modo que est8n en contacto conel lquido.

La *uer+a que act7a en la superfcie del 8mbolo menor setransmite a trav8s del )uido /acia el otro 8mbolo1 dando lugara una *uer+a mayor que la primera =en la misma proporcinque la superfcie de ambos 8mbolos>. #sta primera prensa

/idrulica consegua presiones relativamente peque2as y noera utili+able para la de*ormacin de metales. Fueron los/ermanos ,erier quienes1 algunos a2os ms tarde1desarrollaron la mquina de @rama/ permitiendo alcan+arpresiones ms altas =sobre P TgVcm$>1 /aci8ndola apta paratrabajos ms duros1 como el acu2ado de monedas o lade*ormacin de plomo.

9in embargo1 la aplicacin de la prensa /idrulica para eltrabajo del /ierro no se produce /asta mediados del siglo 01especialmente tras la aparicin del modelo desarrollado por elaustriaco HasOell1 de muc/o mayor tama2o y capacidad depresin. 3 partir de entonces la prensa /idrulica1 gracias a laaltsima *uer+a resultante conseguida1 se generali+a paraoperaciones de elevadas solicitaciones1 como el embutidopro*undo.


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Luego esta *ue evolucionando /asta llegar a utili+ar unsistema de palancas ejercidas por la *uer+a /umana las cualesutili+aban vlvulas quereempla+aron al tornilloo perno.

Luego con el avance tecnolgico *ueron evolucionando el

sistema de palancas /asta llegar a obtener las actuales quesiguen *uncionando a base de la *uer+a /umana ejercida1 pero/an reducido su tama2o y la capacidad de levantar un objeto/a aumentado.

ORIGEN DEL BRAZO HIDRAULICO

3pareci basndose en el descubrimiento de la prensa/idrulica de ,ascal la cual permite levantar grandes masascon peque2as *uer+as que se aplica en el bra+o /idrulico. #nla antigCedad por la necesidad de construir grandesedifcaciones crearon una /erramienta para levantar ytransportar grandes masas que utili+aban para laconstruccin( esta /erramienta era un bra+o de madera quegiraba sobre un eje para poder levantar y llevar el material deun lugar a otro.


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#l bra+o constaba de un sistema de poleas que por la *uer+ade los trabajadores que jalaban las cuerdas le permitalevantar al material y luego bajarlo cuando se disminua la

*uer+a. %on el transcurso de los a2os este bra+o *ueadquiriendo mejoras tanto en materiales como en su*uncionamiento. %uando ,ascal descubre la prensa /idrulicaestos bra+os cambiaron radicalmente ya que se comen+aron autili+ar un sistema parecido a la prensa /idrulica1 las cualespermitan levantar grandes pesos con menos es*uer+o.

#n nuestra 8poca estos bra+os /idrulicos son utili+ados paradi*erentes objetivos como son! para las construcciones1 para

el transporte de carga1 para la simulacin del *uncionamientode las partes del cuerpo /umano como dedos1 antebra+os1bra+os1 piernas1 etc.


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GRAFICOS DE APLICACION DEL PRINCIPIO DE PASCAL

MOVIMIENTOS DEL BRAZO HIDRULICO

#l movimiento vertical consiste en despla+ar arriba o abajonuestro centro de masas mediante una extensin o una)exin de las articulaciones.

#l movimiento rotatorio es el que se basa en un eje de giro yradio constante! la trayectoria ser una circun*erencia. 9i1adems1 la velocidad de giro es constante1 se produce elmovimiento circular uni*orme1 que es un caso particular demovimiento circular1 con radio fjo y velocidad angular

constante.#n el movimiento circular /ay que tener en cuenta algunosconceptos especfcos para este tipo de movimiento!

5 #je de giro! es la lnea alrededor de la cual se reali+a larotacin1 este eje puede permanecer fjo o variar con eltiempo1 pero para cada instante de tiempo1 es el eje dela rotacin.

5 3rco! partiendo de un eje de giro1 es el ngulo o arco deradio unitario con el que se mide el despla+amientoangular. 9u unidad es el radin.

5 -elocidad angular! es la variacin de despla+amientoangular por unidad de tiempo.

5 3celeracin angular! es la variacin de la velocidadangular por unidad de tiempo.


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5 #n dinmica del movimiento giratorio se tienen encuenta adems!

5 Momento de inercia! es una cualidad de los cuerpos queresulta de multiplicar unaporcin de masa por la distanciaque la separa al eje de giro.

5 Momento de *uer+a! o par motores la *uer+a aplicada por ladistancia al eje de giro.


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2. DISEO METODOLGICO PRELIMINAR

MATERIALES Y PARTES:

D#60G39! sern utili+adas para /acer *uncionar elbra+o /idrulico ya que gracias a ellas el bra+otendr movimiento y es lo ms esencial que necesitael bra+o para *uncionar.

%L3-:9! sern utili+ados para poder construir elcarrito del bra+o1 tambi8n para fjar los rieles en la

base y tambi8n como eje de gira mientodel bra+o /acia los lados.

4:60LL:9 S 4;#6%39! Los tornillos sernutili+ados como pasadores para que elbra+o se mueva de arriba /acia abajo1mientras que las tuercas se fjaran a lostornillos para sostenerlos.

M3'#63 : ,3L04:9 '# ,3L#439 es lo esencial parapoder elaborar el bra+o /idrulico ya que gracias a

ello se podr dar *orma al bra+o y construir elcarrito para que tenga movilidad /ori+ontal.

M3G;#639 '# 9;#6:! se utili+ara para unir lasjeringas para poder darle movimiento al bra+o1tambi8n se utili+ara para que pase el lquido de una

jeringa a otra.

3G;3! ser utili+ado para demostrar queun lquido con poca densidad es necesario

aplicar mayor *uer+a.

L0D39! se utili+ara para lijar la madera y quitar lasastillas que esta tenga


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ARMADO:

%ortaremos la madera en *orma rectangular paraque sea la base de todo el proyecto1posteriormente se proceder a dibujar en lamadera restante las pie+as que sern el cuerpo del bra+o/idrulico1 una ve+ dibujado las partes procederemos acortarlas1 o en su de*ecto darn *orma al bra+o utili+andopalitos de paletas1 pintaremos el bra+o con el color elegido1luego ensamblaremos las pie+as para darle *orma al bra+o1una ve+ ensamblada las pie+as comprobaremos que tengamovilidad y comprobaremos que todo este acorde al plano1tomaremos las jeringas 1las mangueras y las uniremos1 una

ve+ unidas pondremos el liquido de *reno o agua yprobaremos que tengan el sufciente liquido para que pueda*uncionar1 luego las adaptaremos al bra+o y probaremos quelas mismas /agan *uncionar al bra+o.

,ondremos jeringas en la base circular y probaremos queestas muevan el bra+o de lado a lado1 colocaremos el bra+oya antes armado en la base circular y lo /aremos *uncionarpara poder ver errores en el mismo y poderlo corregir1 una ve+

/ec/o todo esto comprobaremos que este bra+o sea capa+ delevantar alg7n objeto y de transportarlo de un lugar a otro.

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