Torbellino De Tzmania

DISEÑO Y ANÁLISIS DE LA ATRACCIÓN ACUÁTICA
“TORBELLINO DE TAZMANIA” PARA EL PARQUE ACUALAGO S.A.

CARLOS JULIO CÁCERES JAIMES
TANIA LIXETH MARÍN MEJÍA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICO – MECÁNICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BUCARAMANGA
2012

DISEÑO Y ANÁLISIS DE LA ATRACCIÓN ACUÁTICA
“TORBELLINO DE TAZMANIA” PARA EL PARQUE ACUALAGO

CARLOS JULIO CÁCERES JAIMESTANIA LIXETH MARÍN MEJÍA

Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Mecánico

Director
NÉSTOR RAÚL DCROZ
Ingeniero Mecánico

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICO – MECÁNICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
BUCARAMANGA
2012

3

4

5

6

Este trabajo de grado lo dedico:
A Dios, por tocar mi hombro,
A mi madre por el don de la vida y su lucha diaria,
A mishermanos por enseñarme a tener paciencia,
A mis amigos por acompañarme en el camino,
Y a quienes estuvieron conmigo durante todo este proceso.

TANIA MARÍN

7

Este trabajo de grado lo dedico:
A Dios por definir mi trayecto.
A mis padres por sustentar mis pies.
A mis maestros por guiar mis pasos.
A mis verdaderos amigos por acompañarme en el camino.

CARLOS CÁCERES

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AGRADECIMIENTOS

Al equipo detrabajo de La Corporación Para La Promoción De La Recreación Y
La Correcta Utilización del Tiempo Libre, en su Proyecto Parque Acualago, junta
directiva, ingenieros, y operarios por su valiosa orientación.

A Néstor Raúl Dcroz, ingeniero mecánico, director del proyecto y gran amigo, por
su apoyo, dirección y compromiso con el desarrollo de la ingeniería en Santander.

A Expedito Lozano, IngenieroMecánico y docente, por sus consejos acertados y
su colaboración.

A Javier Rúgeles, Ingeniero Mecánico por la gran ayuda en el presente trabajo.

A Alfonso García, Ingeniero Mecánico y Director de la Escuela de Ingeniería
Mecánica, por el conocimiento que nos brindó y sus consejos.

A

Cesar Riberos, Ingeniero Mecánico y docente, por el apoyo brindado y

consejos.

A todas las personas que de unau otra forma estuvieron presentes en el
desarrollo de éste proyecto.

9

CONTENIDO

Pág.
INTRODUCCIÓN

24

1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

25

2. OBJETIVOS DEL TRABAJO DE GRADO

26

2.1 OBJETIVO GENERAL

26

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

26

3. DESCRIPCIÓN DEL TOBOGÁN.

28

4. MARCO TEÓRICO

31

4.1 TIPOS DE TOBOGANES Y ATRACCIONES ACUÁTICAS

31

4.2 LEYES DE NEWTON

38

4.2.1 Primera Ley de Newton38

4.2.2 Segunda Ley de Newton

38

4.2.3 Tercera Ley de Newton

39

4.3 FLUJO EN CANALES ABIERTOS

40

4.4 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

42

4.4.1 Plásticos reforzados con fibra de vidrio (PRFV)

42

4.4.2 Resinas

43

4.5 PROCESO DE FABRICACIÓN

46

5. REGLAMENTACIONES PARA EL DISEÑO

48

5.1 CRITERIOS ESTABLECIDOS EN LA NORMA ASTM F2376-08

48

5.2 CONDICIONES DE OPERACIÓN

49

5.3 DIMENSIONESESTIMADAS

50

10

6. CÁLCULOS Y DISEÑO DEL TOBOGÁN

53

6.1 PARÁMETROS DE DISEÑO.

53

6.1.1 Carga a deslizar:

53

6.1.2 Flotador:

53

6.2 ANÁLISIS CINEMÁTICO DE LAS SECCIONES DEL TOBOGÁN.

55

6.2.1 Análisiscinemático de la sección de entrada:

55

6.2.1.1 Análisis cinemático de Tramo 1 (Tramo recto inicial):

56

6.2.1.2 Análisis cinemático del Tramo 2 (Tramo curvo intermedio)

64

6.2.1.3Análisis cinemáticodelTramo 3 (Tramo recto final).

75

6.2.1.4 Análisis hidráulico al fluido.

78

6.2.2 Análisis cinemático de la sección tazón

86

6.2.3 Análisis cinemático del canal de frenado

96

6.3 CÁLCULO DE CARGAS

99

6.3.1 Cargas

99

6.3.2 Cargas Operacionales

102

6.3.3 Cálculo de cargas adicionales

111

6.4 ANÁLISIS DE RESISTENCIA

113

6.4.1 Cálculo del espesor de las secciones deltobogán

113

6.4.2 Cálculo de juntas entre secciones por análisis de resistencia

118

6.4.3 Análisis de la sección transversal

123

6.4.4 Cálculo de juntas

127

6.4.5 Diseño de los apoyos

133

6.4.5.1 Apoyos de la sección del tobogán de entrada.

133

6.4.5.2 Apoyos de la sección tazón.

141

6.5 SELECCIÓN DE ELEMENTOS HIDRÁULICOS

143

6.5.1 Capacidad del tanque de almacenamiento (tanque...