UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNES DE MAYOLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL INFORME PARCIAL MECANICA DE FLUIDOS
ELABORACIÓN DE UN ELEVADOR HIDRÁULICO CON FORMA DE TIJERA
EQUIPO DE INVESTIGACIÓN AVILA JULCA ABEL R. GONZALES JULCA HUGO E. COTOS RAMIREZ YOSER A. MONTENEGRO TORRES CARLOS
CURSO MECANICA DE LOS FLUIDOS DOCENTE MARCO ANTONIO SILVA LINDO 1
Huaraz – Per Ju!"# $%1&
INDICE Resumen……………………………………………….….3 Abstract…………………………………………………...4 I. INTRODUCCIÓN………………………………..….5 II. EL PROBLEMA DE INE!TI"ACIÓN……….…# 2.1. Antecedentes del Problema……………………....6 2.2. Característica……………… Característica………………………………..…… ………………..…….6 .6 2.3. Diagnostico……………………………………...6 2.4. Formulación………………………………………7 2.. !usti"icación…………………………………….....7
III. OB$ETIO!…………………………………………. OB$ETIO!…………………………………………...% ..% 3.1. #b$eti%o general…………………………………...7 3.2. #b$eti%os es&ecí"icos………………………………7
I. I. &IPOTE!I!…………………………………………' . MARCO TEORICO……………………………………' .1. 'ases teóricas………………………………………( .2. De"inición de t)rminos………………………….....1 t)rminos………………………….....11 1
I. METOLO"IA………………………………………..() 6.1. C*lculos…………………………………………....12 6.2. Cuadro de &resu&uestos……………………………1 6.3. Cuadro de &lani"icación del &ro+ecto……………….1
II. RE!ULTADO!…………………………………………(5 III. DI!CU!IÓN………………………………………….. DI!CU!IÓN…………………………………………...(' .(' I*. CONCLU!IONE!………………………………… CONCLU!IONE!………………………………………(+ ……(+ *. RECOMENDACIONE!…………………………… RECOMENDACIONE!…………………………………(+ ……(+ $
*I. RE,ERENCIA! BIBLIO"RA,ICA!…………………(+ ANE*O…………………………………………………....….)-
RE!UMEN ,l siguiente &ro+ecto genera a &artir de la idea de lle%ar materiales de una &lanta ba$a -asta un segundo ni%el /ue re/uiera el mínimo de &ersonal + /ue em&lee "luidos en su mecanismo. Debido a este &roblema &lanteado a nuestro e/ui&o de ingenieros nos &ro&onemos a construir un ele%ador -idr*ulico de cargas. ,l &ro+ecto comen0ó con la bs/ueda de datos necesarios &ara reali0ar una estructura ca&a0 de so&ortar es"uer0os cortantes + de com&resión + en base a estos datos encontrar un elemento de marco o armadura ca&a0 de cum&lir con la tarea e"icientemente. Para obtener estos datos teóricamente "uimos a&licando todos los conocimientos +a a&rendidos -asta este momento como es el caso de la est*tica /ue &ara el c*lculo de los es"uer0os se utili0ó de m)todo de los nudos. ientras /ue de la mec*nica de "luidos se em&leó el &rinci&io de &ascal cursos /ue desde +a ser*n a&licados &ara los di"erentes c*lculos /ue se %er*n en el &resente &ro+ecto. ,n cuanto al diseo de este sistema ele%ador est* estructurado b*sicamente en sistemas de ti$erales accionados &or dos cilindros -idr*ulicos ubicados en la &arte ba$a de la estructura en la cual uno de los %)rtices del ti$eral se encuentra "i$o en una &lata"orma mó%il mientras /ue el otro %)rtice &osee mo%imiento con res&ecto a la &lata"orma &or la acción de los cilindros -idr*ulicos.
'
AB!TRAC 5-e net &ro$ect generated "rom t-e idea o" bringing materials "rom a ground le%el to a second le%el re/uiring minimal sta"" and "luids used in t-e mec-anism.
Due to t-is &roblem &osed to our engineering team e intend to build a -+draulic li"t loads. 5-e &ro$ect began it- t-e searc- "or data re/uired "or a structure ca&able o" su&&orting s-ear and com&ression and based on t-is data to "ind a "rame or truss element able to accom&lis- t-e tas8 e""icientl+.
For t-is data t-eoreticall+ e ere using all t-e 8noledge alread+ learned so "ar suc- as static "or t-e calculation o" e""orts as used met-od o" $oints.
9-ile t-e "luid mec-anics t-e &rinci&le o" Pascal courses t-at alread+ be a&&lied to di""erent calculations in t-is &ro$ect ill be used.
:n t-e design o" t-is ele%ator s+stem it is structured basicall+ dri%en s+stems ti$erales to -+draulic c+linders located at t-e bottom o" t-e structure in -ic- one o" t-e %ertices o" t-e truss is "ied on a mobile &lat"orm -ile t-e ot-er %erte -as ing &lat"orm relati%e mo%ement b+ t-e action o" t-e -+draulic c +linders
(
I.
INTRODUCCIÓN
,l &resente in"orme tiene como "inalidad dar a conocer a los alumnos un conocimiento m*s &r*ctico acerca de las a&licaciones de la ec*nica de Fluidos en la carrera de :ngeniería Ci%il. ,ste traba$o en &articular es del ti&o demostrati%o trata acerca de cu*l es el mecanismo de un ele%ador -idr*ulico. ; como se &uede reali0ar una ma/ueta a escala de este &ro+ecto. Deseamos /ue este in"orme &ueda ser%ir de a&o+o +
&
II.
EL PROBLEMA DE INE!TI"ACIÓN ).(.
Anteceentes e/ 0r1b/ema
A &rinci&ios del siglo =:= los ascensores de &istón -idr*ulico +a se utili0aban en algunas "*bricas euro&eas. >a cabina estaba montada sobre un )mbolo de acero -ueco /ue llegaba en una &er"oración cilíndrica ubicada en el suelo. ,l agua im&ulsada a &resión dentro del cilindro -acía subir el )mbolo + la cabina /ue caían debido a la gra%edad cuando el agua se liberaba de dic-a &resión. ,n las &rimeras instalaciones la %*l%ula &rinci&al &ara controlar la corriente de agua se mane$aba de "orma manual mediante sistemas de cuerdas /ue "uncionaban %erticalmente a tra%)s de la cabina. Debido a su "uncionamiento m*s sua%e + a su ma+or rendimiento el ascensor -idr*ulico reem&la0ó de "orma general al modelo de una cuerda enrollada en un tambor giratorio.
).).
Caracter2stca
,studiar el com&ortamiento de los "luidos en nuestro &ro+ecto el agua &ara ele%ar materiales de una &lanta a otra es mu+ im&ortante +a /ue en la actualidad eisten muc-os lugares en donde se necesita de estos traba$os.
).3.
Dan1stc1
>a su&uesta causa de /ue no se &uedan reali0ar ele%adores -idr*ulicos económicos en un &ro+ecto se debe a la "alta de conocimiento acerca de
)
cómo a&ro%ec-ar las &ro&iedades de los "luidos.
a. ,1rmu/acn e/ 0r1b/ema. >as &ersonas de la comunidad re/uieren de muc-o es"uer0o + tiem&o en &oder lle%ar sus materiales a una segunda &lanta es m*s si el material es realmente &esado se necesitara m*s &ersonales /ue a+uden en la cual la economía es &oca &ero se tiene "luido es de a/uí /ue nace nuestro &roblema ?@u) mecanismo &odr* lle%ar materiales de una &lanta ba$a -asta un segundo ni%el donde deber* em&lear "luido ser de ba$o costo + /ue &ueda ser o&erada &or un mínimo de &ersonal
b.
$ust6cacn
,legimos este tema de in%estigación +a /ue es mu+ til conocerlo &ara la a&licación en nuestra carrera adem*s es un &roblema /ue a"ecta es&ecialmente a a/uellas 0onas ale$adas donde es di"icultoso el trans&orte de materiales de construcción &or lo cual es un tema mu+ im&ortante &ara ser in%estigado.
III.
OB$ETIO! 3.( Ob7et81 enera/.
•
,laborar un ele%ador -idr*ulico con "orma de ti$era em&leando un sistema /ue contendr* como "luido la Bidrolina a su %e0 el mecanismo ser* de ba$o de costo + o&erada &or un mínimo de &ersonal.
3.) Ob7et81s es0ec26c1s. •
,l ele%ador debe de ser de "*cil uso + /ue &ueda ser o&erada &or la
•
comunidad. >a construcción de un sistema 1 /ue consiste en bra0os de "ormas de ti$eras la
•
cual esta lle%ara los materiales a la segunda &lanta. >a construcción de un sistema 2 este sistema trasmitir* la "uer0a &ara ele%ar el
*
•
sistema 1 en la cual se em&leara "luido. >a construcción de un sistema 3 donde el o&erador mane$ara el sistema en la
•
/ue el sistema re/uiera el mínimo de &ersonal. A&licar nuestro conocimiento sobre el "luido en la construcción del &ro+ecto.
I.
&IPOTE!I! •
,l em&leo de los "luidos en la elaboración de un ele%ador -idr*ulico cum&le con ser una estructura de ba$o costo + con em&leo mínimo de
•
&ersonal /ue lo o&ere. ,l ele%ador -idr*ulico con "orma de ti$era es ca&a0 de le%antar materiales de una &rimera &lanta -asta un segundo ni%el con un rango de carga de 1 a 2 8g.
. 5.(.
MARCO TEÓRICO BA!E! TEORICA!
Principio de pascal
,n "ísica el
0rnc01 e Pasca/ o /e9 e Pasca/ es una le+ enunciada &or el
"ísico + matem*tico "ranc)s 'laise Pascal 1623E1662 /ue se resume en la "raseG la &resión e$ercida en cual/uier lugar de un "luido encerrado e incom&resible se transmite &or igual en todas las direcciones en todo el "luido es decir la &resión en todo el "luido es constante .
+
La presión en todo el fluido es constanteG esta "rase /ue resume de "orma tan
bre%e + concisa la le+ de Pascal da &or su&uesto /ue el "luido est* encerrado en algn reci&iente /ue el "luido es incom&resible... ,l &rinci&io de Pascal &uede com&robarse utili0ando una es"era -ueca &er"orada en di"erentes lugares + &ro%ista de un )mbolo.
Al llenar la es"era con algn lí/uido como &or e$em&lo el agua o la Bidrolina + e$ercer &resión sobre ella mediante el )mbolo se obser%a /ue el agua sale &or todos los agu$eros con la misma &resión. >a &rensa -idr*ulica constitu+e la a&licación "undamental del &rinci&io de Pascal + tambi)n un dis&ositi%o /ue &ermite entender me$or su signi"icado. Consiste en esencia en dos cilindros de di"erente sección comunicados entre sí + cu+o interior est* com&letamente lleno de un lí/uido /ue &uede ser agua o aceite. Dos )mbolos de secciones di"erentes se a$ustan res&ecti%amente en cada uno de los dos cilindros de modo /ue est)n en contacto con el lí/uido. Cuando sobre el )mbolo de menor sección A1 se e$erce una "uer0a F1 la &resión &1 /ue se origina en el lí/uido en contacto con )l se transmite íntegramente + de "orma casi instant*nea a todo el resto del lí/uido. Por el &rinci&io de Pascal esta &resión ser* igual a la &resión &2 /ue e$erce el "luido en la sección H 2 es decirG
&1I&2
Con lo /ue las "uer0as ser*n siendo A1JA2
F1I&1A1J&1A2I&2A2IF2
; &or tanto la relación entre la "uer0a resultante en el )mbolo grande cuando se
,
a&lica una "uer0a menor en el )mbolo &e/ueo ser* tanto ma+or cuanto ma+or sea la relación entre las seccionesG
Elev a dor hid r á u lico
Hon a&aratos mec*nicos /ue son mu+ utili0ados -o+ en día &ara le%antar ob$etos &esados tales como automó%iles materiales de construcción &ersonal en obras + entre otros.
,l &rinci&io de Pascal es la e&licación &rimaria al "uncionamiento de los ele%adores -idr*ulicos.
1%
5.). DE,INICION DE TERMINO! Fluido
Kn "luido es una sustancia /ue se de"orma &ermanente + continuamente cuando se le a&lica un es"uer0o cortante. 5odos los "luidos son com&resibles los cuer&os disminu+en de %olumen al someterlos a una &resión en cierto grado. Lo obstante los lí/uidos son muc-o menos com&resibles /ue los gases.
Pistón hidráulico
Pstn e accn recta . ,l &istón est* situado $usto deba$o de la cabina + su %*stago se mue%e &ro&orcionalmente al mo%imiento de a/uella. Hólo &uede ser usado en recorridos cortos. He llama acción directa o sus&ensión 1G1 &or/ue un des&la0amiento
* del &istón se traduce en el mismo des&la0amiento *
de la cabina.
Pst1nes e accn nrecta . ,n este caso el %*stago del &istón no mue%e la cabina directamente si no /ue em&u$a un cabe0al del /ue Ascensor Bidr*ulico Kni%ersidad
11
Carlos ::: de adrid P*gina 2( cuelgan unos cables de acero /ue se encuentran su$etos a la cabina &or un lado + &or otro a la estructura /ue sustenta el &istón mediante tensores dic-a estructura recibe el nombre de
0eana %er "igura + su altura es %ariable segn el recorrido la
longitud del &istón + la &ro"undidad del "oso dis&onible.
I.
METODOLO":A #.(. CALCULO!
1$
a Pit*goras calculamosG
2
√ ()
1= 0.5
a=
2
+
a
2
2
√ 3
Finalmente calculamos la distancia recorrida &or el a&o+o mó%il de la "iguraG
distancia recorrido =2− √ 3 distancia recorrido =0.268 m
A-ora colocamos la carga de 24 Mg. en la estructura reali0amos el an*lisis de una las estructuras debido a la simetría. >uego &or est*tica -acemos un momento en el &unto NAO + -allamos el %alor de la "uer0a NF2O + "inalmente reali0amos el e/uilibrio de una &artícula en el &unto ' de esta manera obtenemos el %alor de NPO necesario &ara disear la sección de los &istones.
1'
eali0amos momento en NAO
∑ A =−50∗√ 3 + F 2∗√ 2=0 F 2=50 Kg eali0amos sumatoria de "uer0as en N;O Q I 2R S3 I I0
eali0amos sumatoria de "uer0as en N=O Q I S #-3 T I I+).)$
1(
#.). CUADRO DE PRE!UPUE!TO! CUADRO DE MATERIALE! ; PRE!UPUE!TO! MATERIALE! UTILI
u ?s1/es@ 1. Acero rectangular 1S2 Pulg. 2. Acero rectangular de 1S1 Pulg. 3. Uarilla de acero 1mm 4. Vata -idr*ulico . Planc-a de madera .S.4 m 6. uedas &ara el ele%ador -idr*ulico
1.6 m 6.( m 4.2 m .S.4 m
TOTAL INER!ION
1 3 1 4 3 1 14
#.3. CUADRO DE PLANI,ICACION EL PRO;ECTO He muestra en ,cel en la car&eta ad$untado.
II.
RE!ULTADO!
%.(. PROCE!O DE CON!TRUCCIÓN %.(.(. Arma1 e/ s101rte e/ e/e8a1r &ru/c1 c1n 61rma e t7era
C1rta1 e/ acer1 rectanu/ar
Per61racn e/ acer1 1&
Unn e /1s t7era/es
%.(.). Unn a /a base e/ e/e8a1r ru/c1 9 e/ c/nr1 ru/c1
1)
%.(.3. Pnta1 9 acaba1s e/ e/e8a1r ru/c1
%.) 0r1ces1 e0ermenta/ ,l mecanismo logro le%antar 48g lo cual era lo /ue se &ronostico.
1*
III. DI!CU!IÓN Losotros traba$amos a la escala de 1G1 &ara lo cual utili0amos longitudes
de barra igual a >I .4 m debiendo obtener una altura de . m &arcialmente estirado + resistir un &eso de 48g. ,l cilindro -idr*ulico la cual tiene como "luido la -idrolina se re/uiere de un &ersonal &ara su uso + generar "uer0a necesaria &ara su ele%ación. ,l mecanismo satis"ace las necesidades re/ueridas &or la comunidad +a antes mencionada.
I*.
CONCLU!IONE! ,l mecanismo del ele%ador -idr*ulico satis"ace las condiciones
mínimas al &roblema &lanteado.
1+
>a construcción del ele%ador -idr*ulico en "orma de ti$era es un
mecanismo /ue se re/uiere de &recisión al momento de ser elaborada. Para los c*lculos del mecanismo se re/uiere conocimiento de marcos estructurales.
*.
RECOMENDACIONE! Para la elaboración del mecanismo se re/uiere de muc-a &recisión con
las medidas de lo contrario no enca$ara los materiales en la estructura. ,l mecanismo tiene un límite de &eso de &onerle un &eso no establecido la estructura &uede /uebrarse + ocasionar daos.
*I.
RE,ERENCIA! BIBLIO"RA,ICA!
ANE*O •
5raba$o de los c*lculos
1,
Traba71 termna1 Esta1 en re01s1
%$ Esta1 e e/e8acn
Esta1 e e/e8acn a cara a0/caa
$1
$$
