Informe tecnico

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Principios de Termodinámica y Electromagnetismo Concurso Madame Curie
Brazo Hidráulico

Olvera Zambrano Mauricio Michel Morales Domínguez Erick Omar Esquivel Trujillo Daniel Silva Mosqueda Rubén Iván

Grupo de teoría: 5 Grupo de laboratorio: 1
Semestre 2012-1

Contenido

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3 3 4

Capítulo 1: Análisis Histórico
Aplicación Antecedentes históricos Objetivo

5 8
8 8 9

Capítulo 2:Diseño Capítulo 3: Fabricación
Material Herramientas Operaciones

13
13 14 15

Capítulo 4: Resultado final y operación
Resumen Instrucciones para la operación del brazo ¿Cómo podemos mejorarlo?

2

Análisis histórico
Aplicación.

1

El brazo hidráulico es una de las tantas aplicaciones del principio de pascal, este principio es muy útil para la transmisión de fuerzas por medio deun fluido y por la variación de áreas de los pistones, lo permite generar una gran fuerza de salida a partir de una pequeña fuerza de entrada. En el brazo hidráulico, el principio de Pascal se utiliza para extraer y contraer las articulaciones del mismo, y así poder manipular objetos con la pala unida en el extremo superior del brazo. Antecedentes históricos. La atmósfera de la Tierra ejerce unapresión sobre todos los objetos con los que está en contacto, incluso otros fluidos. La presión externa que actúa sobre un fluido se transmite a través de él. Por ejemplo, de acuerdo con la ecuación P=pgh, la presión debida al agua de a una profundidad de 100 [m] debajo de la superficie de un lago es P=pg∆h=(1000*kg/m3+)(9.8*m/s2+)(100*m+)= 9.8x105*N/m2+ ó 9.7 *atm+. Sin embargo, la presión totalde este punto se debe a la presión del agua más la presión del aire sobre ella. En consecuencia, la presión total (si el lago está cerda del nivel del mar) es 9.7[atm]+1[atm] =10.7[atm]. Este es solo un ejemplo de un principio general atribuido al filósofo y científico francés Blaise Pascal (1623-1662). El principio de Pascal afirma que “si se aplica una presión externa a un fluido confinado, lapresión externa a un fluido confinado, la presión en todo punto dentro del fluido aumenta por dicha cantidad.” Varios dispositivos se basan en el principio de pascal. Un ejemplo es el elevador hidráulico, en el que una pequeña fuerza de entrada se usa para ejercer una gran fuerza de salida gracias a que el área de pistón de salida es más grande al área de pistón de entrada. Para ver cómo funcionaesto supongamos que los pistones de entrada y de salida están a la misma altura. Entonces, la fuerza externa de entrada Fentrada por el principio de Pascal, aumenta la presión igualmente a todo lo largo. En consecuencia, al mismo nivel, Psalida=Pentrada

3

Como P=F/A, la igualdad anterior se escribe como: = o bien: = La cantidad de Fsalida/Fentrada se llama ventaja mecánica del elevadorhidráulico, y es igual a la razón de las áreas. Por ejemplo, si el área del pistón de salida es 20 veces la del cilindro de entrada, la fuerza se multiplica por un factor de 20; de este modo, una fuerza de 200 [lb] podría elevar un automóvil de 4000[lb]. Objetivo:
Aplicar el principio de Pascal utilizando materiales caseros.

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Diseño

2

En el diseño del brazo hidráulico se tomaron en cuentalas curvaturas de las paredes laterales de cada brazo pues se buscó que los extremos no estorbaran al movimiento de rotación de las articulaciones. Otra de las consideraciones importantes para el diseño es el espacio entre las paredes laterales de los brazos pues debe estar considerado el diámetro de las jeringas y el espacio para los trozos de manguera que pasan a través de estos. Para unarotación del brazo optima, se consideró una base circular y un soporte rectangular así como un semi-rectángulo el cual, con la jeringa, provoca el giro del mismo. El espacio en la base circular se distribuyó con base al eje de rotación del centro de la base. Para mantener la posición de los brazos verticales se utilizó una madera pegada en la parte inferior de ellos. (Figura1)

Figura 1 Para la...
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