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”.

Reside 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 la  presentación del prototipo se usaron: jeringas, 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.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Muchas veces se tienen que realizar trabajos que involucran fuerza, precisión o son actividades peligrosas, sin embargo para poder hacer estas actividades se necesitan maquinas capaces de realizarlo para eso se utiliza la hidráulica.

Antecedentes

PRINCIPIO DE PASCAL:
En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662) que se resume en la frase: “el incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible (líquido), contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo”. Es decir que si en el interior de un líquido se origina una presión, estas se transmiten con igual intensidad en todas direcciones y sentidos. En pocas palabras, se podría resumir aún más, afirmando que toda presión ejercida hacia un fluido, se esparcirá sobre toda la sustancia de manera uniforme.

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión.
La aplicación más frecuente de la ley de Pascal es la prensa hidráulica, que se ilustra en la siguiente figura, consta esencialmente de dos cilindros de diferente diámetro, cada uno con su respectivo embolo, unidos por medio de un tubo de comunicación. Se llena de líquido el tubo y los cilindros y al aplicar una fuerza en el embolo de menor tamaño la presión que genera se transmite íntegramente al embolo mayor. Al penetrar el líquido en el cilindro mayor, que está unido a una plataforma, empuja el embolo hacia arriba. Con este dispositivo, si una fuerza pequeña actúa sobre el embolo menor produce una gran fuerza sobre el embolo mayor.

La presión en el embolo menor está dada por la relación f/a y en el embolo mayor F/A, de acuerdo con el principio de pascal ambas presiones son iguales, por tanto la fórmula para la prensa hidráulica es:

F/A=f/a

Dónde:
F= fuerza obtenida en el embolo mayor en Newtons (N)
A= área en el embolo mayor en metros cuadrados (m2)
f= fuerza obtenida en el embolo menor en Newtons (N)
a= área en el embolo menor en metros cuadrados (m2)

La prensa hidráulica se utiliza en las estaciones de servicio, para levantar automóviles, en la industria para comprimir algodón o tabaco, para extraer aceites de algunas semillas o jugos de algunas frutas. Los frenos hidráulicos de los automóviles también se basan en el principio de pascal, cuando se pisa el freno el líquido del cilindro maestro transmite la presión recibida a los cilindros de cada rueda, así como también es utilizada en la robótica industrial para trabajos pesados o peligrosos, como es el caso de nuestro proyecto.
Un sistema hidráulico tiene dos conceptos que tienen claros fuerza y presión. Fuerza: toda acción capaz de cambiar la posición de un objeto. Presión: es el resultado de dividir esas fuerzas por la superficie de dicho objeto que tiene en contacto sobre el suelo. La prensa hidráulica se consigue, empujando por medio del agua dentro de una jeringa se trasmite a través de mangueras llamados conductores y se proyecta como cilindró hidráulico, los líquidos tienen algunas característica que los hacen ideales para la función como son: el movimiento es libre de sus moléculas , los líquidos se adaptan a la superficie.

Para entender los contenidos del tema de hidráulica, vamos a montar un brazo o robot hidráulico, poniendo en juego los principios físicos en los que se basan los circuitos hidráulicos utilizados por numerosas máquinas y herramientas.

¿CÓMO TIENE QUE SER EL BRAZO HIDRÁULICO?
La base del brazo hidráulico sobre la base se colocará la parte giratoria del brazo y las jeringas de control, éstas deberán controlar los distintos movimientos del brazo.
El brazo hidráulico las piezas se pegarán mediante silicon o pegamento.
Las jeringas de control formarán el circuito hidráulico, se colocarán en los lugares correctos para que puedan mover el brazo según nuestras necesidades.
Pinza de agarre se podrá realizar de cualquier forma, se exige que sea capaz de agarrar algún objeto y mediante la actuación de las jeringas de control se pueda cambiar de lugar dicho objeto.
Base giratoria para la base giratoria se utilizarán dos discos compactos o algún otro tipo de mecanismo.

Objetivo

Diseñar y construir un brazo hidráulico sencillo capaz de levantar objetos, demostrando el principio de pascal mediante la aplicación de fluidos.

Justificación

Este proyecto ayudara a comprender las aplicaciones que tiene la hidráulica en diversas actividades industriales y de la vida diaria, basándonos en el principio de pascal sobre los fluidos y realizando un prototipo de un robot industrial el cual será capaz de moverse de acuerdo a los mandos de control.

Hipótesis

Si se transmite la presión de agua de una jeringa a otra entonces de esta manera se obtendrá movimiento en cada una de las articulaciones

Método (materiales y procedimiento)

MATERIALES

• 8 jeringas de 10 ml
• Palitos de broqueta
• Cinchos de plástico
• Pegamento
• Palitos de helado
• Cartón
• Manguera
• Alambre
• Taladro

PROCEDIMIENTO

1. Se corta el cartón de acuerdo a las medidas establecidas y se realizan los barrenos correspondientes para poder colocar los palitos de broquetas, se utiliza pegamento para unirlos y se colocan las jeringas en medio.
2. La pinza se realiza con los palitos de helado y se coloca el alambre para obtener su movimiento se coloca la pinza dentro de las partes de cartón y se pega.
3. Para la parte de giro de la base se utiliza un balero el cual se coloca con un tornillo para obtener su movimiento
4. Finalmente se colocan las jeringas de control y el agua con colorante para distinguir los ejes de movimiento
5. El proyecto terminado se ve de la siguiente manera

Galería Método

Resultados

Al colocar agua en las jeringas y unirlas se observó que se podía dar movimiento a las articulaciones ya que el flujo de agua pasaba de un lado a otro.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

La idea del proyecto era entender sobre la hidráulica y su aplicaciones, me gusto el proyecto porque lo realice con ayuda y me gusto que tuviera movimiento controlado por jeringas, pude entender un poco sobre este tema y así ver porque funcionan las cosas.

Bibliografía

FISICA GENERAL

Ing. Héctor Pérez Montiel

Tercera Reimpresión México 2003

Publicaciones Cultural

FUNDAMENTOS DE FISICA

Halliday-Resnick-Walker

Octava Edición

Grupo Editorial Patria

FISICA

Conceptos y Aplicaciones

5ª Edicion

McGraw-Hill Education

Internet

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography