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ACTUADORES HIDRULICOS
COLEGIO NACIONAL NICOLS ESGUERRA, BOGOTA DC.
Profesor: Csar Augusto Navarrete Lombana.
MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA
CONSTRUCCIN DE MODELOS CON
OBJETIVO. Disear y construir un objeto
tecnolgico que logre trasportar
un objeto, de un lugar a otro
utilizando actudores hidrulicos.
TIEMPO. 4 sesiones de clase de 1 hora.
TRABAJO
EN
EQUIPO.
Grupos mximo de tres
estudiantes, para el desarrollo
del proyecto.
REFERENTES TERICOS:
HIDRULICA: Aplicacin de la mecnica de fluidos en ingeniera,
para construir dispositivos que funcionan con lquidos,
por lo general agua o aceite. La hidrulica resuelve
problemas como el flujo de fluidos por conductos o
canales abiertos y el diseo de presas de embalse,
bombas y turbinas. En otros dispositivos como
boquillas, vlvulas, surtidores y medidores se encarga
del control y utilizacin de lquidos.
Las dos aplicaciones ms importantes de la hidrulica se centran en el diseo de
activadores y prensas. Su fundamento es el principio de Pascal, que establece
que la presin aplicada en un punto de un fluido se transmite con la misma
intensidad a cada punto del mismo. Como la fuerza es igual a la presin
multiplicada por la superficie, la fuerza se amplifica mucho si se aplica a un fluido
encerrado entre dos pistones de rea diferente.
NOMBRE CURSO
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ACTUADORES HIDRULICOS
COLEGIO NACIONAL NICOLS ESGUERRA, BOGOTA DC.
Profesor: Csar Augusto Navarrete Lombana.
MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA
CONSTRUCCIN DE MODELOS CON
Si, por ejemplo, un pistn tiene un rea de
1 y el otro de 10, al aplicar una fuerza de
1 al pistn pequeo se ejerce una presin
de 1, que tendr como resultado una
fuerza de 10 en el pistn grande. Este
fenmeno mecnico se aprovecha en
activadores hidrulicos como los
utilizados en los frenos de un automvil,
donde una fuerza relativamente pequea
aplicada al pedal se multiplica para
transmitir una fuerza grande a la zapata
del freno. Los alerones de control de los
aviones tambin se activan con sistemas
hidrulicos similares. Los gatos y
elevadores hidrulicos se utilizan para
levantar vehculos en los talleres y para
elevar cargas pesadas en la industria de
la construccin.
ELEVADOR HIDRULICO El elevador hidrulico se basa en el principio de
que el trabajo necesario para mover un objeto es
el producto de la fuerza por la distancia que
recorre el objeto. El elevador hidrulico utiliza un
lquido incompresible para transmitir la fuerza, y
permite que una pequea fuerza aplicada a lo
largo de una gran distancia tenga el mismo
efecto que una gran fuerza aplicada a lo largo de
una distancia pequea. Esto hace que pueda
emplearse una pequea bomba de mano para
levantar un automvil.
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ACTUADORES HIDRULICOS
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Profesor: Csar Augusto Navarrete Lombana.
MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA
CONSTRUCCIN DE MODELOS CON
ACTUADOR: Se denominan actuadores a
aquellos elementos que
pueden provocar un efecto
sobre un proceso
automatizado.
Los actuadores son
dispositivos capaces de
generar una fuerza a partir
de lquidos, de energa
elctrica y gaseosa. El
actuador recibe la orden de
un regulador o controlador y
da una salida necesaria
para activar a un elemento
final de control como lo son
las vlvulas.
Existen tres tipos de
actuadores:
Hidrulicos Neumticos Elctricos
Los actuadores hidrulicos, neumticos
y elctricos son usados para manejar
aparatos mecatrnicos. Por lo general,
los actuadores hidrulicos se emplean
cuando lo que se necesita es potencia,
y los neumticos son simples
posicionamientos. Sin embargo, los
hidrulicos requieren mucho equipo
para suministro de energa, as como
de mantenimiento peridico. Por otro
lado, las aplicaciones de los modelos
neumticos tambin son limitadas
desde el punto de vista de precisin y
mantenimiento.
Los actuadores hidrulicos, que son los
de mayor antigedad, pueden ser
clasificados de acuerdo con la forma de
operacin, funcionan en base a fluidos
a presin. Existen tres grandes grupos:
cilindro hidrulico motor hidrulico motor hidrulico de oscilacin
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ACTUADORES HIDRULICOS
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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA
CONSTRUCCIN DE MODELOS CON
CILINDRO HIDRULICO
De acuerdo con su funcin podemos
clasificar a los cilindros hidrulicos en 2
tipos: de Efecto simple y de accin doble.
En el primer tipo se utiliza fuerza hidrulica
para empujar y una fuerza externa,
diferente, para contraer. El segundo tipo se
emplea la fuerza hidrulica para efectuar
ambas acciones.
Cuando sobre una superficie plana de rea
A se aplica una fuerza normal F de manera
uniforme y perpendicularmente a la
superficie, la presin P viene dada por:
PROPIEDADES DE LA PRESIN EN UN MEDIO
FLUIDO 1.La presin en un punto de un fluido en reposo es igual en todas
las direcciones (principio de Pascal).
2.La presin en todos los puntos situados en un mismo plano
horizontal en el seno de un fluido en reposo (y situado en un
campo gravitatorio constante) es la misma.
3.En un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce en el
interior del fluido una parte de este sobre la otra es normal a la
superficie de contacto (Corolario: en un fluido en reposo la fuerza
de contacto que ejerce el fluido sobre la superficie slida que lo
contiene es normal a sta).
4.La fuerza asociada a la presin en un fluido ordinario en reposo
se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al
principio de accin reaccin, resulta en una compresin para el
fluido, jams una traccin.
5.La superficie libre de un lquido en reposo (y situado en un
campo gravitatiorio constante) es siempre horizontal. Eso es
cierto slo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a
la accin de la gravedad no es constante. Si no hay acciones
gravitatorias, la superficie de un fluido es esfrica y, por tanto, no
horizontal.
6.En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa
lquida est sometida a una presin en funcin nicamente de la
profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la
misma profundidad, tendr la misma presin. A la superficie
imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie
equipotencial de presin o superficie isobrica.
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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA
CONSTRUCCIN DE MODELOS CON
PROCESO DE CONSTRUCCION PASO A PASO
Paso nmero 1: Construccin del
actuador hidrulico.
MATERIALES: Dos jeringas de diferente tamao
30 cm de cnula (manguera siliconada)
Una barra de silicona. Un rollo de cinta de tefln. Un recipiente con agua
HERRAMIENTAS: Bistur Pistola de silicona Regla y escuadras. lpiz
Paso 1
Paso 2
cnula jeringas
Llene la jeringa grande
totalmente de
agua.
Llene la jeringa pequea de agua
en un tercio 1/3
de su capacidad.
Envuelva o enrolle tefln en el extremo de
las dos jeringas
teniendo cuidado de no
tapar el agujero. Nota: el teflon es para que la
manguera o cnula entre a presin
en el extremo de la jeringa,
entonces enrolle tanto teflon como
sea necesario para que al unir la
cnula con las jeringas estas
queden ajustadas a presin
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CONSTRUCCIN DE MODELOS CON
Paso 3 Conecte los extremos de la cnula a cada una de
las jeringas teniendo
cuidado que quede a
presin.
Si coloco demasiado teflon y la cnula no entra,
retire una parte sobrante
hasta que esta ajuste, lo
importante es que la
cnula entre con fuerza en
el extremo de la jeringa
Ahora pegue con silicona la cnula a la jeringa en cada
uno de sus extremos como se
muestra en la grfica.
Presione la jeringa pequea de tal forma que su contenido
llene el interior de la manguera
o cnula.
Felicitaciones en este punto ha
terminado de construir su primer
actuador hidrulico
Paso 4
Paso 5
NOTA: cada grupo debe desarrollar
como minino tres actuadores
hidrulicos para el movimiento de
objeto tecnolgico.
Si encuentra problemas en la
construccin del actuador
hidrulico, dirjase al profesor de
tecnologa con la duda o problema
puntual que ocurri en su
construccin.
El principio de accin y reaccin se hace
evidente en el actuador hidrulico, ya que
como se muestra en la grfica, al ejercer
una fuerza sobre un embolo, el fluido se
desplaza por la cnula, causando el efecto
de desplazamiento del embolo contrario en
el extremo del actuador hidrulico.
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ACTUADORES HIDRULICOS
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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA
CONSTRUCCIN DE MODELOS CON
CONSTRUCCIN DE LA ESTRUCTURA DEL
BRAZO ROBTICO.
Realizando una analoga, un brazo robtico funciona similarmente a un brazo humano, donde los
actuadores hidrulicos hacen las veces de los msculos, que proporcionan el movimiento.
Por lo tanto la construccin de la estructura del brazo, es decir el conjunto de partes que lo sostienen y
permiten su funcionamiento se pueden relacionar con el brazo humano en el sistema seo de brazo,
para los cual es necesario tener en cuenta que partes son las que componen un brazo humano.
Brazo.
El antebrazo. La mano. Los dedos.
El proceso de construccin de la estructura del brazo robtico con funcionamiento hidrulico se describe a continuacin.
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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA
CONSTRUCCIN DE MODELOS CON
MATERIALES: Cuatro barras de silicona.
Laminas de madera balso
HERRAMIENTAS: Bistur Pistola de silicona Regla y escuadras. lpiz
PRIMERO: ya que el diseo y construccin del brazo robtico
debe ser desarrollado por cada
una de las empresas productoras
de prototipos Robticos, se realiza
un diagrama general del brazo
mecnico con funcionamiento
hidrulico, para que los grupos
encargados de su diseo y
construccin lo tomen como
elemento de gua, del
funcionamiento o ejemplo.
NOTA IMPORTANTE: el siguiente grfico ilustra una
posibilidad de construccin del
brazo mecnico, y el diseo
desarrollado por cada grupo
puede basarse en su
funcionamiento, pero no puede
realizar una copia exacta ni de
su estructura ni de la
disposicin de los actuadores
hidraulicos.
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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA
CONSTRUCCIN DE MODELOS CON
ALGUNOS EJEMPLOS