Elevador Hidráulico Final PDF

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Summary

Práctica laboratorio de Mecánica de fluidos como guía de resolución de ejercicios para la mejora del nivel académico de estudiantes que se inician en el curso...

Description

MECÁNICA DE FLUIDOS TÍTULO DEL PROYECTO:

ELEVADOR HIDRÁULICO INTEGRANTES:       

CAMAVILCA QUISPE HUBERT ISSAC CAMAYO CORONEL JEFRY ALEX CARHUANCHO ZAMUDIO MICHAEL YYIME CASTAÑEDA SARMIENTO KRISTELL MARGARITA CASTILLO OJEDA STEVE PAUL CHACON MEDINA LUIS JESUS CORNELIO SUSANIBAR LUIS MIGUEL

DOCENTE: Ing. Ever Luis Poma Tintaya Huancayo – Perú 2021

INTRODUCCIÓN: Este presente informe desea explicar el funcionamiento del Elevador Hidráulico, mediante la mecánica de fluidos y el principio de Pascal, haciendo énfasis en este último mostrando su importancia en el mundo y en el diario vivir. Por la situación que está atravesando el mundo con la pandemia del COVID-19 o llamado también Coronavirus, el grupo no pudo reunirse en forma física, más con la ayuda del internet hemos podido reunirnos de forma virtual, mediante aplicaciones delos Smartphone como ser WhatsApp, y los correos electrónicos. La bibliografía fue totalmente de internet, buscando información en páginas de universidades, ensayos previos, informes, tesis y en YOUTUBE.

INDICE Contenido INTRODUCCIÓN:.....................................................................................................................................2 INDICE.........................................................................................................................................................3 Contenido...............................................................................................................................................3 OBJETIVOS:..............................................................................................................................................4 I.

MARCO TEÓRICO:...........................................................................................................................5 1.1.

II.

ANTECEDENTES DEL TEMA TRATADO...............................................................................5

1.1.1.

¿QUÉ ES UN FLUIDO?............................................................................................5

1.1.2.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS..........................................................................5

ELABORACIÓN DEL PROYECTO:.................................................................................................9 2.1.

Elaboración del instrumento de laboratorio:................................................................................9

2.2.

Mediciones realizadas en la práctica:........................................................................................10

III. 3.1.

CUERPO O DESARROLLO:.......................................................................................................10 cálculos analíticos de verificación:............................................................................................10

3.2. Respuesta de las preguntas planteadas en la guía:...........................................................................11 CONCLUSIONES:....................................................................................................................................15 RECOMENDACIONES:..........................................................................................................................15

OBJETIVOS: 

Analizar el funcionamiento de un elevador hidráulico y diseñar un modelo apartir de la Ley de Pascal



Construir un Elevador Hidráulico con materiales que se utilizan en casa, utilizando los conocimientos de la materia Mecánica de Fluidos, enfatizando en el principio de Pascal.



El objetivo de nuestro elevador hidráulico es levantar un peso con una fuerza menor. Esto es muy eficiente ya que una sola persona con los cálculos necesarios podría llegar a levantar hasta un automóvil sin necesitar ayuda de alguien más.

I.

MARCO TEÓRICO:

I.1. I.1.1.

ANTECEDENTES DEL TEMA TRATADO. ¿QUÉ ES UN FLUIDO? Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles y las paredes de un recipiente; el término engloba a los líquidos y los gases. En el cambio de forma de un fluido la posición que toman sus moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues justamente fluyen. Los líquidos toman la forma del recipiente que los aloja, manteniendo su propio volumen, mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma propia. Las moléculas no cohesionadas se deslizan en los líquidos y se mueven con libertad en los gases. Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases, siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales).

I.1.2.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS  VISCOSIDAD

Es una propiedad física característica de todos los fluidos, el cual emerge delas colisiones entre las partículas del fluido que se mueven a diferentes velocidades, provocando una resistencia a su movimiento. Cuando un fluido se mueve forzado por un tubo, las partículas que componen el fluido se mueven más rápido cerca del eje longitudinal del tubo, y más lenta cerca de las paredes. Por lo tanto, es necesario que exista una tensión cortante (como una diferencia de presión) para sobrepasar la resistencia de fricción entre las capas del líquido, y que el fluido se siga moviendo por el tubo. Para un mismo perfil radia de velocidades, la tensión requerida es proporcional a la viscosidad del fluido.  FLUIDEZ La fluidez es una característica de los líquidos o gases que les confiere la habilidad de poder pasar por cualquier orificio o agujero por más pequeño que

sea, siempre que esté a un mismo nivel del recipiente en el que se encuentren el líquido a diferencia del restante estado de agregación conocido como sólido.

La fluidez se debe a que un fluido puede adquirir una deformación arbitrariamente grande sin necesidad de ejercer una tensión mecánica. La tensión mecánica o presión en el seno del fluido depende esencialmente de la velocidad de la deformación no de la deformación en sí misma a diferencia de los sólidos que tienen memoria de forma y experimentan tensiones tanto más grandes cuanto más se alejan de la forma original, es decir, en un sólido la tensión está relacionada primordialmente con el grado de deformación.   Capacidad para crear o reproducir ideas (área creativa).   Capacidad para producir, expresar y relacionar palabras   Capacidad para conocer el significado de las palabras (área semántica)  PRESIÓN

La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida uniformemente en cada punto la presión se define como:

 TENSIÓN SUPERFICIAL

Es la fuerza con que son atraídas las moléculas de la superficie de un líquido para llevarlas al interior y así disminuir el área superficial; dicho fenómeno tiene como origen las fuerzas intermoleculares o de Van der Waals; de tal forma que una molécula inmersa en un líquido experimenta interacciones con otras moléculas por igual en todas direcciones; sin embargo, las moléculas situadas en la superficie sólo Se ven afectadas por las moléculas vecinas que tienen por debajo, originando una delgada película en la superficie del líquido.  HIDRÁULICA

La hidráulica es una rama de la mecánica de fluidos y ampliamente presente en la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los líquidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a las condiciones a que esté sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este. Los elevadores hidráulicos, se distinguen de los otros porque llevan un pistón que por dentro tiene aceite, y es lo que le propulsa para poder subir. La máquina que lleva está llena de aceite, y cuando el elevador hidráulico quiere bajar, la máquina absorbe el aceite que está en ese momento en el pistón y en ese instante empieza a bajar hacia abajo.  MECÁNICA DE FLUIDOS

La mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos, rama de la física a su vez, que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que lo provocan. La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida). También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita.  PRINCIPIO DE PASCAL

El principio de Pascal explica de la presión aplicada a un punto de un fluido confinado en un recipiente se transmite en dos los puntos de fluido se

demuestra que la presión ejercida sobre el fluido por una fuerza externa será la misma en cualquier punto.

 ¿QUÉ SON LOS ELEVADORES HIDRÁULICOS?

Un elevador hidráulico es un dispositivo formado por dos émbolos uno de pequeña superficie, la llamamos s y el otro de gran superficie, conectados a través de tubo de pérdidas y relleno de fluido no compresible como el agua o algún aceite.  PRENSA HIDRÁULICA

Es un mecanismo que está formado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferente área que, mediante pequeñas fuerzas, permite obtener otras mayores. Los pistones son hidráulicos. Estos hacen funcionar conjuntamente a las prensas hidráulicas por medio de motores.

 GATA HIDRÁULICA

Se utiliza para ahorrar fuerza, está formado por dos recipientes cilíndricos unidos por su parte inferior, en su interior se coloca un líquido que toma el mismo nivel en ambos recipientes. Sobre la superficie libre del líquido se colocan sendos émbolos. Si S1 es la superficie del émbolo mayor, S2 la superficie del émbolo menor, F1 la fuerza que se hace sobre el émbolo mayor y F2 la fuerza que se hace sobre el émbolo menor, se cumple: F1 /S1 = F2 / S2.

II.

ELABORACIÓN PROYECTO:

II.1.

DEL

Elaboración del instrumento de laboratorio:

. BASE DE MADERA

ACEITE INDUSTRIAL

MANGUERA

PLATAFORMA

JERINGA 20 ml

II.2.

FRASCO DE SILICONA DE 300 ml

Mediciones realizadas en la práctica:

.

F3

A1 =

A2 =

π 2 ∗3 =7.07 cm2 4 π ∗4.5=15.9 cm2 4

Multiplicador de la fuerza

F4 = F2-F3

F2 =

A2 ∗F A1 1

F F2 =

15.9 ∗F 7.07 1 F

F2 = 2.25∗F 1 Experimento 1 (Equilibrio) F1= 1.4 Kg * 9.81 = 13.73 N F2 = 3.15 Kg * 9.81 = 30.9 N Experimento 2 (Movimiento) F1 = 1.4 Kg * 9.81 = 13.73 N F2 = 3.15 Kg * 9.81 = 30.9 N F3 = 2.04 * 9.81

= 20 N

F4 = 30.9 N – 20 N = 10.9 N

.

III.

CUERPO O DESARROLLO: III.1. Cálculos analíticos de verificación:

Experimento 1 (Equilibrio) F1= 1.4 Kg * 9.81 = 13.73 N

F2 = 3.15 Kg * 9.81 = 30.9 N Para hallar F2 y el sistema se encuentre en equilibrio

F2 =2.25∗13.73

F2 =30.9 N

Experimento 2 (Movimiento) F1 = 1.4 Kg * 9.81 = 13.73 N F2 = 3.15 Kg * 9.81 = 30.9 N Aplicando F3 = 20 N F3 = 2.04 Kg * 9.81 = 20 N F4 = F2 – F3 F4 = 30.9 N – 20 N = 10.9 N

3.2. Respuesta de las preguntas planteadas en la guía: . ● ¿HISTORIA DE BLAISE PASCAL? Blaise Pascal nació en Clermont, Francia el 19 de Junio de 1623 y murió en París el 19 de Agosto de 1662. Pertenecía a una familia noble de Auvernia, que tuvo 4 hijos, él era el único varón. Su madre murió cuando él tenía 3 años. Su padre, Etienne Pascal, le enseñó gramática, latín, español y matemáticas. No quería que Blaise, fuera matemático y le prohibió que se dedicara a ello. De

modo que se puso a estudiar matemáticas por su cuenta y a los 12 años ya había descubierto que la suma de los ángulos de un triángulo es de 180º. Cuando su padre lo descubrió le ayudó dándole un tratado escrito por Euclides y permitiendo que le acompañara a las reuniones de Mersenne. A la edad de 16 años Pascal presentó, en una reunión con Mersenne, un trozo de papel. Contenía un número de teoremas de geometría proyectiva, incluyendo incluso el hexágono místico de Pascal. Cuando tenía 20 años, su padre fue trasladado a Rouen como recaudador de impuestos y para ayudarle en su trabajo, Blaise ideó una máquina de calcular que fue perfeccionada más tarde por otro matemático. En 1646, su padre se rompió una pierna y fue curado por dos hermanos de un movimiento religioso, el jansenismo, que influyeron notablemente en Blaise. Y en 1654 se retiró a la Abadía de Por-Royal. Tanto es así, que se convirtió a esta doctrina y atacó a los jesuitas, intentando dar una explicación racional a la existencia de Dios. Los últimos años de su vida los dedicó a los pobres y a recorrer las iglesias de París escuchando todos los servicios religiosos que podía. En la última etapa de su vida se inclinó por la intuición como fuente de todas las verdades. Estuvo muy influenciado por su hermana Jacqueline Su último trabajo fue el cicloide, la curva trazada por un punto en la circunferencia de un rollo circular. Murió a los 39 años, después de sufrir mucho debido a un cáncer de estómago, mal que padecía desde muy joven y que al pasar los años fue creciendo, alcanzando incluso al cerebro.

PRINCIPALES APORTACIONES A LAS MATEMÁTICAS: ● El triángulo de Pascal ● Teoremas de geometría proyectiva. ● El hexágono místico de Pascal. ● Inventó la primera máquina digital de calcular. ● Demostró la existencia del vacío. ● Observó que la presión atmosférica disminuye con la altura. ● Escribió las leyes de la presión, confirmando los experimentos de Torricelli. ● Es, junto con Fermat, el fundador de la teoría de la probabilidad. ● Abordó la definición y cálculo de la derivada e integral definida. ● Iniciador de la teoría de juegos. ● ¿CÓMO INTERPRETAS EL PRINCIPIO DE PASCAL EN LA PRÁCTICA? En resumen, la presión ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido, es decir, la presión en todo el fluido es constante. El Principio de Pascal dice que, al ejercerse una presión sobre un fluido, esta se ejercerá con igual magnitud en todas las direcciones y en cada parte del fluido.

● ¿COMO SE DA LA MULTIPLICACIÓN DE FUERZA? El funcionamiento del elevador hidráulico se basa en el principio de Pascal, el cual establece que “la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido”. Ya que gracias al principio de pascal en donde la presión ejercida en ambos lados es el mismo, la fuerza llega a multiplicarse por ser diferentes áreas en cada lado de los 2 émbolos. ● ¿QUÉ ENTENDEMOS POR SACRIFICIO DE LA DISTANCIA RECORRIDA?

Ya que en el primer émbolo su área es menor y gracias a eso se multiplica la fuerza en el segundo; el trabajo en cada embolo será también el mismo y por ello la distancia en el primer émbolo sea mucho mayor con respecto al segundo por la diferencia de fuerzas ejercida en cada embolo, ya que el trabajo es fuerza x distancia. P1=P2 , F1...