BRAZO HIDRAULICO INTEGRANTES DEL 4 AÑO “B” - CASTILLO LOPEZ, SIRIANNHYS - REYES ALARCON THALIA 930432723 913248493 DOCENTE TUTOR - GLORIA MERCEDES VILCA PERALES 967950553 mercvilcap@htomail.com I.E SAN JUAN DE MARCONA INDICE 1 RESUMEN ……………………………………………………………………………………………………………………………03 INTRODUCCION ………………………………………………………………………………………………………………….…04 CAPITULO I: PLANTEAMIERNTO DEL PROBLEMAS ……………………………………………………………………………………….06 DISEÑO DE SOLUCION TECNOLOGICA………………………………………………………………………………………07 CAPITULO II. MARCO TEORICO……………………………………………………………………………………………………………….…09 BASSES TEORICAS……………………………………………………………………………………………………………… 10 MATERIALES……………………………………………………………………………………………………………………….11 ELABORACION DEL PROTOTIPO …………………..………………………………………………………………………...12 COSTO DEL PROTOTITO Y VALIDACIÓN……………………………………………………………………………………14 EVALUACION………………………………………………………………………………………………………………………15 CUESTIONARIO………………………………………………………………………...............................................................16-18 CONCLUSION…………………………………………………………………………………………………………………….... 19 BIBLIOGRAFIA …………………………………………………………………………………………………………………… 20 ANEXOS……………………………………………………………………………………………………………………………...21 FOTOGRAFIAS…………………………………………………………………………………………………………………..2225 2 RESUMEN El proyecto se basa en el principio de Pascal, el cual dice que: “Una presión externa aplicada a un fluido confinado se transmite uniformemente a través del volumen del líquido”. El proyecto consiste en una representación sencilla de un brazo mecánico que sirve para levantar objetos a distancia, si la comparamos con una maquina como una grúa, podemos apreciar su utilidad. Para realizar el proyecto, utilizamos principalmente jeringas y las mangueras que contiene un equipo de venoclisis, para aprovechar la fuerza que estas pequeñas prensas hidráulicas proporcionan y así darle movimiento a lo que más tarde conformará el brazo hidráulico. Utilizamos la madera, los clavos y las bisagras para hacer el soporte, y también con este material hicimos las partes que conformarían el brazo mecánico. Las jeringas, las mangueras y la parte que serviría como pinza, las unimos a las partes del brazo con silicón y cinta adhesiva, acomodándolas estratégicamente para que pudieran dar movimiento a las articulaciones, que son las bisagras. La razón por la que utilizamos cuatro pares de jeringas y mangueras, es porque necesitábamos realizar una transmisión de presión para así lograr que los émbolos de las jeringas se movieran una cierta distancia, provocando el movimiento del brazo, al ser acomodadas en la estructura de madera. Como fluido, utilizamos únicamente agua, ya que nos pareció de muy fácil acceso. Cada par de jeringas funciona como una presa hidráulica, tenemos un fluido confinado y lo transmitimos a la otra jeringa aplicando una fuerza en el émbolo, esta se transmite y hace que se mueva el otro émbolo. 3 INTRODUCCIÓN Un brazo hidráulico es una estructura o aparato mecánico que se divide en tres partes unidas entre sí y que se pueden mover independientemente una de la otra y dichos movimientos son realizados por aumento o disminución de la presión ejercida por un medio líquido y un medio gaseoso, su nombre se deriva porque es parecido a un brazo donde las tres partes serian la mano con sus dedos, el brazo y el antebrazo y las partes donde se unen serian la muñeca y el codo, ahora hidráulico es porque, los movimientos son por medio de presión de un líquido que es su caso es agua que están bajo presión, entonces si unimos los términos nos queda Brazo Hidráulico. Al aumentar la presión el brazo se extiende y al disminuir la presión el brazo se distiende o recoge, el brazo hidráulico más común es la pieza que tienen atrás muchas palas mecánicas y la cual le permite sacar material formando una zanja. 4 DETERMINACION DE LA ALTERNATIVA DE SOLUCION TECNOLOGICA 5 CAPITULO I PLANTEAMIENTO DE PROBLEMA 1.1. Justificación del proyecto de investigación: Con el fin de hacer conciencia a las nuevas generaciones con respecto a la conservación del medio ambiente, el ahorro de energía en el presente trabajo se plantea el desarrollo de un brazo hidráulico didáctico para la enseñanza del funcionamiento de las maquinas hidráulicas. El brazo hidráulico consta en un sistema de agua y un movimiento provocado por ella misma. Para entender los contenidos del tema hidráulica, hemos construido un brazo hidráulico poniendo en juego los principios físicos en los que se basa este sistema hidráulico utilizados en numerosas maquinas y herramientas. La presión ejercida en una jeringa se transmite hacia otra sin cambiar, siendo el mismo en todas las direcciones. El principio mas importante de la hidráulica es del PASCAL que dice que la fuerza ejercida sobre un liquido se transmite por todo un sistema liquido y en todas direcciones. El uso de la tecnología hidráulica es muy variado, no solo la podemos encontrar en el ámbito industrial sino también en el uso diario 1.2 Variable de Investigación: Variable independiente: Abrazo hidráulico Variable dependiente: flujo del agua 1.3. Métodos: Experimental y explicativo 1.4. Hipotesis: ¿Sera posible levantar objetos con las presiones hidráulicas? ¿Mediante el siguiente experimento científico tratamos de buscar medios en que se pueda apoyar el desarrollo de un equipo capaz de mover materiales empleando pequeñas fuerzas utilizando los principios de las energías limpias, en este caso la presión hidrostática?. 1.5. Objetivos de investigación: Realizar la construcción y operación de un brazo hidráulico mediante el flujo del agua. 6 Objetivos específicos: Demostrar la aplicación de fuerzas mediante fluidos, también demostraremos que posee movimiento de rotación, presión hidrostática energía cinética tensiones trabajo-potenciaenergía. Demostraremos que en el brazo hidráulico es el mismo proceso de la prensa hidráulica ya que esta levanta grandes masas con pequeñas fuerzas. 1.6. JUSTIFICACIÓN. La construcción del brazo hidráulico con jeringas pretende demostrar más dinámicamente con elementos de poco valor el funcionamiento de la teoría de pascal. También aplicar conceptos matemáticos y científicos básicos y utilizar materiales de poco valor para la elaboración de la mano hidráulica con jeringas. 1.7. IMPORTANCIA. En este presente proyecto podemos demostrar que la fuerza y presión puede originar movimientos en los cuerpos. Y así podemos demostrar que no solo con un motor podemos generar movimiento. En la realización de un brazo hidráulico implica manejar principalmente los principio de pascal y Arquímedes con base a lo cual incluye llegar a profundizar con más información como: palanca hidráulica, presión hidrostática y fluidos para así poder llegar a comprender la parte teórica y así poder seguir a la parte practica el cual incluye materiales para su correcta elaboración y así con la información recabada y la realización del proyecto llegar a comprender su importancia en su utilización. DISEÑO DE SOLUCION TECNOLOGICA CONSTRUIDA: Un brazo hidráulico es construido para ayudar a mejorar el fácil manejo de carga y descarga de objetos pesado o materiales que nos permitirá aportar en la industria y a la vez utilizar una fuente de energía renovable limpia que nos permite convertirla en energía. 7 CAPITULO II MARCO TEÓRICO a. ORIGEN DEL BRAZO HIDRAULICO. Apareció basándose en el descubrimiento de la prensa hidráulica de Pascal la cual permite levantar grandes masas con pequeñas fuerzas que se aplica en el brazo hidráulico. En la antigüedad por la necesidad de construir grandes edificaciones crearon una herramienta para levantar y transportar grandes masas que utilizaban para la construcción; esta herramienta era un brazo de madera que giraba sobre un eje para poder levantar y llevar el material de un lugar a otro. El brazo constaba de un sistema de poleas que por la fuerza de los trabajadores que jalaban las cuerdas le permitía levantar al material y luego bajarlo cuando se disminuía la fuerza. Con el transcurso de los años este brazo fue adquiriendo mejorías tanto en materiales como en su funcionamiento. Cuando Pascal descubre la prensa hidráulica estos brazos cambiaron radicalmente ya que se comenzaron a utilizar un sistema parecido a la prensa hidráulica, las cuales permitían levantar grandes pesos con menos esfuerzo. En nuestra época estos brazos hidráulicos son utilizados para diferentes objetivos como son: para las construcciones, para el transporte de carga, para la simulación del funcionamiento de las partes del cuerpo humano como dedos, antebrazos, brazos, piernas, etc. b. SISTEMA DE PALANCAS. El sistema de palancas que utiliza esta máquina es del tercer grado, es decir, que la distancia que mueves en la jeringuilla es menor que la que se mueve el brazo. La fuerza está entre el punto de apoyo y la resistencia. Estas palancas tienen desventaja mecánica; es decir, es necesario aplicar mucha fuerza para vencer poca resistencia. N= NEWTONS F= FUERZA R= RESISTENCIA 8 c. TRANSMISIÓN HIDRÁULICA DE TRABAJO. La fuerza que tú empleas en el panel de mandos desde una jeringuilla se desarrolla en el brazo. Esta transmisión se realiza a través de un tubo de plástico semirrígido que está lleno de agua .En cada extremo hay una jeringuilla, una llena de agua y la otra cerrada. Hay cinco transmisiones de trabajo en el brazo, eso da un total de once jeringuillas ya que la pinza usa una que tú mueves más dos para empujar de cada lado. Todos hemos sentido la presión del agua cuando nos sumergimos en el fondo de una piscina esta presión es causada por la cantidad de líquidos que se encuentra encima de nosotros. El peso del agua que provoca presión cuando nos sumergimos es causado por la fuerza de gravedad terrestre. El sistema hidráulico funciona en este experimento como un gato hidráulico. Consiste esencialmente en dos jeringas una incrustada en un soporte y otra, en la otra jeringa se ejerce una presión de 2kg con la jeringa uno se bombea agua por medio de la manguera y luego se empuja el pistón de la jeringa dos y observamos cómo se levanta la masa que colocamos en el extremo de la jeringa. 9 BASES TEORICAS: PRESION HIDROSTATICA TEORIA DE PASCAL El Principio de Pascal asegura que todo cambio en la presión ejercida sobre un fluido en reposo y confinado dentro de un recipiente, se transmite homogéneamente a cada punto del mismo, siempre y cuando la densidad del fluido se mantenga constante. A un fluido así se le denomina 'incompresible'. Supone la base del funcionamiento de las máquinas hidráulicas, ya que un fluido se puede usar para transmitir el cambio de presión desde un extremo al otro de una tubería y realizar un trabajo mecánico aprovechable, como por ejemplo frenar un automóvil o elevar un gran peso aplicando una fuerza menor. El científico francés Blaise Pascal (1623 – 1662) fue el primero en observar este comportamiento de los fluidos. Pascal era un brillante matemático y un curioso experimentador. Él demostró que la fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes del contenedor es perpendicular a estas y que la presión es la misma en cada punto del fluido. Una de sus demostraciones consistió en llenar con agua un globo de caucho perforado. Los agujeros fueron sellados con tapones, excepto uno de ellos, al cual adaptó un émbolo. Luego Pascal fue empujando el émbolo para aumentar la presión poco a poco, hasta que en un momento dado los tapones saltaron a la vez, los chorros de agua brotando perpendicularmente a la superficie del globo. EL ORIGEN DE LA PRESION HIDROSTATICA. Cuando un fluido llena un recipiente, ejerce presión sobre las paredes debido a que sus moléculas están menos ligadas que las de un sólido y animadas de movimiento. De esta forma chocan continuamente contra las paredes contenedoras. Durante estas colisiones, el momentos de las partículas cambia y por tercera ley de Newton, esto se traduce en una fuerza que se reparte sobre las paredes. Como esta fuerza es distribuida y perpendicular a las paredes, conviene definir una cantidad llamada presión. La presión es un escalar que viene dado por el cociente entre la componente perpendicular de la fuerza y el área de la superficie sobre la que se aplica. Matemáticamente se expresa según la ecuación: Pm=FA��=FA Donde Pm es la presión media, F la magnitud de la fuerza y A el área sobre la que es ejercida. En el Sistema Internacional de unidades SI, la unidad para la presión es el newton/metro cuadrado o N/m2, llamado así precisamente en honor a Blaise Pascal. Sin embargo, dependiendo del contexto y 10 el momento histórico, los científicos han definido otras unidades, por ejemplo, la atmósfera (atm), los milímetros de mercurio (mmHg), los bares, los milibares y más MATERIALES: Jeringas: serán utilizadas para hacer funcionar el brazo hidráulico ya que gracias a ellas el brazo tendrá movimiento y es lo más esencial que necesita el brazo para funcionar. Clavos: serán utilizados para poder construir el carrito del brazo, también para fijar los rieles en la base y también como eje de gira miento del brazo hacia los lados. Tornillos Y Tuercas: Los tornillos serán utilizados como pasadores para que el brazo se mueva de arriba hacia abajo, mientras que las tuercas se fijaran a los tornillos para sostenerlos. Madera: es lo esencial para poder elaborar el brazo hidráulico ya que gracias a la madera se podrá dar forma al brazo y construir el carrito para que tenga movilidad horizontal. Mangueras De Suero: se utilizara para unir las jeringas para poder darle movimiento al brazo, también se utilizara para que pase el líquido de una jeringa a otra. Agua: será utilizado para demostrar que un líquido con poca densidad es necesario aplicar mayor fuerza. Pintura: se utilizara para darle color al brazo. Lijas: se utilizara para lijar la madera y quitar las astillas que esta tenga. 11 PROCEDIMIENTO. a. Mediante la escuadra tomamos las medidas de cada una de las partes del brazo, empezamos por los que van a sujetar la estructura esta parte tiene que ser la más larga y ancha posible para que el brazo tenga más resistencia a la presión que va a soportar. Hacemos esto con cada parte del brazo la siguiente parte tiene que ser un poco más corta. La tercera parte del brazo tiene que ser la más pequeña y uno de los extremos tiene que tener la forma de un triángulo equilátero. En la mitad del brazo más largo ubicamos un pedazo de madera de 5 a 8 cm de altura y de 4 a 5 cm grueso el ancho tiene que ser un poco menos del ancho de la parte baja del brazo este pedazo va hacer el trabajo de eje. b. Una vez que tengamos las piezas cortadas procedemos hacer los agujeros con el taladro tenemos que tener en cuenta que el agujero no sea ni muy grande ni muy pequeño en referencia al perno que vamos a usar. Referente al eje lo ubicamos en la parte baja y le hacemos un agujero en el centro del grosor para que entre la cabeza del perno ajustada. c. Cuando las piezas estén con los agujeros comenzamos a darle forma a nuestro brazo cada pieza tiene que encajar perfectamente para que el movimiento sea el mejor posible. d. Ya que nuestro brazo tenga su forma lo pintamos con aerosol o con pintura esmalte. e. Mientras el brazo se seca hacemos la base del mismo la podemos hacer cuadrada o rectangular las dimensiones de la base depende del gusto de cada persona aunque tiene que poner atención en lo referente a la altura ya que si lo hace muy alto el brazo no bajaría lo suficiente hasta el objeto a sujetar por lo tanto tiene que tener esa referencia. Una vez terminada la pintamos. 12 f. El sexto paso consiste en construir un eje para el brazo el eje tiene que ser del tamaño de CD el eje lo hacemos con un pedazo de madera de 1 a 1,5 cm de grueso. Este círculo va a llevar un agujero en el centro por el cual el perno va a travesar la base y el círculo. g. Ahora que armamos todas las piezas en la base y las empernamos y vemos en donde vamos a ubicar las jeringas que van a darle movimiento al brazo. h. Una vez que ya estemos seguros de donde van a estar ubicadas las jeringas procedemos hacer los agujeros a las placas y a la pieza de madera para que se ajuste la jeringa. i. Ya que están las jeringas sujetas empezamos a ubicar la manguera una vez ubicadas empezamos a ponerle agua para mayor manejo del brazo aconsejamos poner el agua de diferentes colores. 13 j. Ahora ponemos la mano hecha a base de palos de helados para pegar los palos usamos la silicona y le damos la forma de tejida para que exista más presión. k. Para darle giro ubicamos la jeringa sobre una base a unos 5 cm de altura, la jeringa va a tener un agujero en uno de sus lados lo mismo el brazo por medio de estos agujeros pasamos un pequeño alambre y lo sujetamos bien esto nos permitirá que el brazo valla y regrese a su posición original. l. Para terminar con el brazo hidráulico pegamos adhesivos para que tenga un mejor aspecto. m. Para finalizar lo ponemos a prueba y listo tenemos un brazo hidráulico. COSTO DEL PROTOTIPO: El presente trabajo de investigación esta basado al estudio de la Presión Hidrostática el que se ha invertido un total de 150 soles para poder realizar dicho prototipo eso incluye los materiales, trípticos, etc. Y el tiempo empleado para realizar dicho proyecto de investigación a sido de 25 días comenzando desde el mes de Julio hasta el mes de Agosto. Métodos Empleados: El presente trabajo investigación sigue el método científico como base de estudio donde partimos de una realidad o problema presente que afecta mucho el uso las energía no renovables que contaminan el medio ambiente, luego plantee la problemática con una justificación y formule el problema de investigación. La aplicación del trabajo en nuestra comunidad, siguiendo el método de investigación como base educativa y de transmisión de los nuevos conocimientos obtenidos sobre presión hidrostática Tengo el anhelo de que el proyecto de investigación que estoy realizando, sirva como herramienta de ayuda en beneficio de las personas de mi país, que se necesita la energía, eléctrica limpia. VALIDACION: Se realizaron 2 pruebas de funcionamiento donde pusimos a prueba nuestros conocimientos para poder encontrar algunas fallas que se pudieran su sitar en nuestro prototipo: 1. El día 28 de julio pusimos en práctica nuestro prototipo utilizamos nuestro brazo hidráulico donde nos percatamos que algunas de las mangueras no ingresar el liquido con fuerza para 14 poder mover un brazo para coger un objeto. 2. El día 06 de agosto realizamos la ultima prueba para para que todo quedar Optimo para poder presentarse el día 21 de agosto en la feria de FENCYT en la IE SAN JUAN DE MARCONA para presentar nuestro proyecto sobre PRESION HIDROSTATICA. “BRAZO HIDRAULICO” EVALUACION Se realizo un cuestionario para con probar a través de pregunta que tanto sabes sobre el funcionamiento del brazo hidráulico. Se aplico el cuestionario aun total de 10 personas. CUESTIONARIO CUESTIONARIO: BRAZO HIDRAULICO Nombre y Apellidos: ____________________________________________________ Sexo: F ( ) M ( ) Edad: __________ Grado: ____________ Estilo de Aprendizaje: Activo ( ) Teórico ( ) Reflexivo ( ) Pragmático ( ) Grupo: Experimental ( ) Control ( ) Desarrolle el cuestionario y marca con X la alternativa correcta. 1. ¿Qué es el brazo Hidráulico? (a) Instrumento Mecánico. (b) Instrumento Hidráulico. (c) Instrumento Mecánico – Hidráulico. 2. ¿Qué aplicaciones puedes ver en la vida real? (a) Brazo humano, ascensor, palanca. (b) Brazo ortopédico, freno, llanta. (c) Ascensor, grúa, freno. 3. ¿Cuál es la función de brazo hidráulico? (a) Recoger elementos. (b) Desarrollar un movimiento ondulatorio ejercido por la presión de las jeringas. (c) Desarrollar un movimiento mecánico ejercido por la presión de las jeringas. 4. ¿Cuántos movimientos puede desarrollar el brazo hidráulico? (a) 3 (b) 4 (c) 5 5. ¿Con cual de estos elementos se puede ejerce mejor presión las jeringas? (a) Arena. (b) Aire. (c) Agua. 15 6. ¿Qué sucedería si el brazo hidráulico fuese el doble de pesado y largo? (a) La base tendría que ser más grande. (b) Las jeringas tienen que ser también de doble tamaño. (c) Sucede (a) y (b) 7. ¿Si las jeringas del brazo hidráulico fuesen muy pequeñas que sucedería? (a) El brazo hidráulico no se mueve. (b) Las jeringas ejercen mayor precisión. (c) Sucede (a) y (b). 8. ¿Qué pasaría si el brazo hidráulico recoge un elemento muy pesado? (a) Las jeringas ejercen mayor presión. (b) Las jeringas no ejercen mucha precisión. (c) N.A. 9. ¿Qué pasaría si el brazo hidráulico recoge un elemento liviano? (a) Las jeringas ejercen mayor presión. (b) Las jeringas no ejercen mucha precisión. (c) N.A. 10. ¿Qué sucedió cuando ejerciste presión en una de las jeringas? (a) El brazo hidráulico se contrajo. (b) El brazo hidráulico se extiende. (c) No sucede nada. 16 CUESTIONARIO: BRAZO HIDRAULICO Nombre y Apellidos: ____________________________________________________ Sexo: F ( ) M ( ) Edad: __________ Grado: ____________ Estilo de Aprendizaje: Activo ( ) Teórico ( ) Reflexivo ( ) Pragmático ( ) Grupo: Experimental ( ) Control ( ) Desarrolle el cuestionario y marca con X la alternativa correcta. 1. ¿Qué es el brazo Hidráulico? (a) Instrumento Mecánico. (b) Instrumento Hidráulico. (c) Instrumento Mecánico – Hidráulico. 2. ¿Qué aplicaciones puedes ver en la vida real? (a) Brazo humano, ascensor, palanca. (b) Brazo ortopédico, freno, llanta. (c) Ascensor, grúa, freno. 3. ¿Cuál es la función de brazo hidráulico? (a) Recoger elementos. (b) Desarrollar un movimiento ondulatorio ejercido por la presión de las jeringas. (c) Desarrollar un movimiento mecánico ejercido por la presión de las jeringas. 4. ¿Cuántos movimientos puede desarrollar el brazo hidráulico? (a) 3 (b) 4 (c) 5 5. ¿Con cual de estos elementos se puede ejerce mejor presión las jeringas? (a) Arena. (b) Aire. (c) Agua. 6. ¿Qué sucedería si el brazo hidráulico fuese el doble de pesado y largo? (a) La base tendría que ser más grande. (b) Las jeringas tienen que ser también de doble tamaño. (c) Sucede (a) y (b) 7. ¿Si las jeringas del brazo hidráulico fuesen muy pequeñas que sucedería? (a) El brazo hidráulico no se mueve. (b) Las jeringas ejercen mayor precisión. (c) Sucede (a) y (b). 17 8. ¿Qué pasaría si el brazo hidráulico recoge un elemento muy pesado? (a) Las jeringas ejercen mayor presión. (b) Las jeringas no ejercen mucha precisión. (c) N.A. 9. ¿Qué pasaría si el brazo hidráulico recoge un elemento liviano? (a) Las jeringas ejercen mayor presión. (b) Las jeringas no ejercen mucha precisión. (c) N.A. 10. ¿Qué sucedió cuando ejerciste presión en una de las jeringas? (a) El brazo hidráulico se contrajo. (b) El brazo hidráulico se extiende. (c) No sucede nada. 18 CONCLUSION Para concluir se puede decir que La Hidráulica aplicada en máquinas con un brazo hidráulico nos pueden ayudar a el transporte de cosas pesadas o pequeñas ya que los métodos actuales no son muy bien utilizados aunque si estas pudieran girar hasta 360º sería mejor porque el transporte de la mercancía sería más eficiente y segura siguiendo los principios básicos como los de pascal ya que estos nos dan un modo eficiente para la realización de trabajos de carga de objetos o muy pequeños o muy pesados. 19 BIBIOGRAFICAS Brazo excavador hidráulico. http://www.opitec.com/img/106/186/106186bm Brazo robótico con sistema hidráulico. https://www.youtube.com/watch? t=11&v=R82cqi4JLV8 Como hacer un brazo hidráulico. http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/17171216/Como-hacer-un-brazohidraulico.html Diseño y construcción de un brazo hidráulico. https://www.academia.edu/8815281/BRAZO_HIDRAULICO Proyecto 11-02. http://proyectos11-02.blogspot.pe/2011/06/brazo-hidraulico-conjeringas_06.html 20 ANEXOS 21 22 23 24 25
