CAR DAVINCI

PROYECTO CARRO HIDRÁULICO

PRESENTADO POR

MAYRA GONZALEZ

ANGIE HERNANDEZ

LICENCIADO

JAVIER BOBADILLA

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES

TG. EN GESTION DE PROCESOS INDUSTRIALES

GRUPO 2 A1N

BOGOTA D.C, MAYO DE 2013

OBJETIVO GENERAL

Aplicar las diferentes herramientas de la física mediante la creación de un carro hidráulico, donde se desarrollaran los temas vistos en clase y los investigados por el estudiante, Además de dar a conocer de una forma dinámica el análisis y conceptos aplicados en la física mecánica. Representando con este instrumento hidráulico el por qué y la importancia de las formulas y/o ecuaciones que se encuentran en la física, que sin saberlo de una u otra forma hacen parte de la cotidianidad del ser humano y de todo lo que nos rodea.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer el proceso de la creación de un carro hidráulico, construido a partir de materiales reutilizables y así de esta forma se demuestre la utilidad de las cosas que creemos a diario son solo basura.

Identificar cada uno de los tipos de movimientos de la física mecánica, dándole la importancia a cada uno de ellos dentro del desarrollo proyecto de Car Davinci, como parte fundamental de su construcción.

Desarrollar destrezas en la física con la creación de este proyecto, facilitándose la cotidianidad de la misma en cada uno de sus campos.

ANTECEDENTES

Desde la creación el hombre ha  estado empeñado en multiplicar su fuerza física. Inicialmente se asoció con otros para aplicar cada uno su fuerza individual a un solo objeto. Posteriormente un ilustre desconocido inventó la rueda y otros la palanca y la cuña. Con estos medios mecánicos se facilitaron enormemente las labores. Pronto estos elementos se combinaron y evolucionaron hasta convertirse en ingenios mecánicos muy diversos, que fueron utilizados en la construcción de los pueblos, en las guerras y en la preparación de la tierra.           

También el hombre al lado del desarrollo de los dispositivos mecánicos, empezó desde muy temprano la experimentación de la utilización de recursos naturales tan abundantes como el agua y el viento. Inicialmente se movilizo en los lagos y ríos utilizando los troncos de madera que flotaban. Más adelante la navegación se hizo al aprovechar la fuerza de los vientos.                             

La rueda hidráulica y el molino de viento Son preámbulos de mucho interés para la historia de los sistemas con potencia fluida, pues familiarizaron al hombre con las posibilidades d los fluidos para generar y transmitir energía y le enseñaron en forma empírica los rudimentos de la Hidromecánica y sus propiedades.

La primera bomba construida por el hombre fue la jeringa y se debe a los antiguos egipcios, quienes la utilizaron para embalsamar las momias. CTESIBIUS en el siglo II A.C., la convirtió en una bomba de doble efecto.

En la segunda mitad del siglo XV, LEONARDO DA VINCI en su escrito sobre flujo de agua y estructuras para ríos, estableció sus experiencias y observaciones en la construcción de instalaciones hidráulicas ejecutadas principalmente en Milán y Florencia.

GALILEO en 1612 elaboro el primer estudio sistemático de los fundamentos de la Hidrostática. Un alumno de Galileo, TORRICELI, enunció en 1643 la ley del flujo libre de líquidos a través de orificios. Construyo El barómetro para la medición de la presión atmosférica.      

BLAISE PASCAL, aunque vivió únicamente hasta la edad de 39 años, fue uno de los grandes científicos y matemáticos del siglo XVII. Fue responsable de muchos descubrimientos importantes, pero en relación con la mecánica de fluidos son notables los siguientes:

La formulación en 1650 de la ley de la distribución de la presión en un líquido contenido en un recipiente. Se conoce esta, como ley de Pascal.

La comprobación de que la potencia del vacío se debe al peso de la atmósfera y no a un "horror natural" como se creyó por más de 2000 años antes de su época.

A ISAAC NEWTON, además de muchas contribuciones a la ciencia y a las matemáticas, se le debe en Mecánica de Fluidos:

·       El  primer enunciado de la ley de fricción en un fluido en movimiento.

·       La introducción del concepto de viscosidad en un fluido.

·       Los fundamentos de la teoría de la similaridad hidrodinámica.

Estos, sin embargo, fueron trabajados aislados de los cuales resultaron leyes y soluciones a problemas no conexos. Hasta la mitad del siglo XVIII no existía aun una ciencia integrada sobre El comportamiento de los fluidos.

Los fundamentos teóricos de la Mecánica de Fluidos como una ciencia  se deben a Daniel Bernoulli y a Leonhard Euler en el siglo XVIII.

DANIEL BERNOULLI, 1700-1782, perteneció a una famosa familia suiza en la cual hubo once sabios celebres, la mayoría de ellos matemáticos o mecánicos. Gran parte de su trabajo se realizó en San Peterburgo, como miembro de la academia rusa de ciencias. En 1738 en su "Hidrodinámica", formulo la ley fundamental del movimiento de los fluidos que da la relación entre presión, velocidad y cabeza de fluido.

LEONHARD EULER, 1707-1783, también suizo, desarrollo las ecuaciones diferenciales generales del flujo para los llamados fluidos ideales (no viscosos). Esto marco El principio de los métodos teóricos de análisis en la Mecánica de Fluidos. A Euler se le debe también la ecuación  general del trabajo para todas las maquinas hidráulicas rotodinamicas (turbinas, bombas centrifugas, ventiladores, etc.), además de los fundamentos de la teoría de la flotación.

En 1985, después de 135 años de  la formulación de la ley de Pascal, JOSEPH BRAMAH, construyo en Inglaterra la primera prensa hidráulica. Esta primera prensa utilizaba sello de cuero y agua como fluido de trabajo. El accionamiento se realizaba por medio de una bomba manual y no superaba los 10 bares de presión. Sin embargo, la fuerza desarrollada por ella fue algo descomunal e inesperada para el mundo técnico e industrial de entonces.

Inmediatamente  siguieron  sin número de aplicaciones y como era  de  esperarse, se abrió un mercado para el mismo sin precedentes y que superaba las disponibilidades tanto técnicas como financieras de su tiempo.

El segundo periodo, que comprende los últimos años del siglo XVIII y la mayoría del XIX, se caracterizó por la acumulación de datos experimentales y por  la

determinación de factores de corrección para la ecuación de Bernoulli. Se basaron en el concepto de fluido ideal, o sea que no tuvieron en cuenta una propiedad tan importante como la viscosidad. Cabe destacar los nombres de experimentalistas notables como ANTOINE CHEZY, HENRI DARCY, JEAN POISEUILLE en Francia; JULIUS WEISBACH Y G. HAGEN en Alemania. De importancia especial fueron los experimentos de Weisbach y las fórmulas empíricas resultantes que fueron utilizadas hasta hace poco tiempo.

Entre los teóricos de la Mecánica de Fluidos de este período, están LAGRANGE, HELMHOLTZ Y SAINT VENANT.

En los años posteriores a 1850 las grandes ciudades de Inglaterra instalaron centrales de suministros de energía hidráulica, la cual era distribuida a grandes distancias por tuberías hasta las fábricas donde accionaban molinos, prensas, laminadores y grúas.                                                           

Todavía  funcionan en algunas ciudades europeas las redes de distribución de energía hidráulica. En Londres, por ejemplo, esta aun en servicio la empresa " The London Hydraulic Power Co.", con capacidad instalada de 700 HP y 180 millas de tubería de distribución. En la misma ciudad, el famoso Puente de la Torre, es accionado hidráulicamente, así como el ascensor principal en el edificio de la institución de los Ingenieros Mecánicos.

En el periodo siguiente, al final del siglo XIX y principios del XX, se tomó en cuenta la viscosidad y la teoría de la similaridad. Se avanzó con mayor rapidez por la expansión tecnológica y las fuerzas productivas. A este período están asociados los nombres de GEORGE STOKES y de OSBORNE REYNOLDS, 1819-1903 y 1942-1912, respectivamente.

En la Hidráulica contemporánea se deben mencionar a: LUIDWIG PRANDTL, THEODOR VON KARMAN Y JOHAN NIKURADSE. Los dos primeros por sus trabajos en Aerodinámica y Mecánica de Fluidos que sirvieron para dilucidar la teoría  del flujo turbulento; el último sobre flujo en tuberías.

En 1906 la Marina de los EE.UU. botó El U.S. Virginia, primer barco con sistemas hidráulicos para controlar su velocidad y para orientar sus cañones.

En 1930 se empezaron a construir las bombas de paletas de alta presión y se introdujeron los sellos de caucho sintético. Diez años después los servomecanismos electrohidráulicos ampliaron el campo  de aplicación de la  oleohidráulica (rama de la hidráulica que utiliza aceite mineral como fluido). Desde los años sesenta el esfuerzo investigativo de la industria y las entidades de formación profesional ha conducido hasta los sofisticados circuitos de la fluídica.

MARCO TEORICO CAR DAVINCI

Las diferentes construcciones que encontramos en el planeta tienen incluida la física por donde lo vean, construyendo este proyecto encontramos que todo tiene una historia y un propósito, el cual es ir más allá de lo convencional para lograr una mejora o un nuevo invento. La física tiene diferentes puntos de vista, en este proyecto manejaremos la hidrodinámica y la trayectoria parabólica y una que otra cosa de todo lo que incluye la física mecánica.

La hidrodinámica “estudia la dinámica de los líquidos. Para el estudio de la hidrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes:

Que el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los gases.

Se considera despreciable la pérdida de energía por la viscosidad, ya que se supone que un líquido es óptimo para fluir y esta pérdida es mucho menor comparándola con la inercia de su movimiento.

Se supone que el flujo de los líquidos es en régimen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo”

Daniel Bernoulli fue uno de los primeros matemáticos que realizó estudios de hidrodinámica.

Principio de Bernoulli

El principio de Bernoulli es una consecuencia de la conservación de la energía en los líquidos en movimiento. Establece que en un líquido incompresible y no viscoso, la suma de la presión hidrostática, la energía cinética por unidad de volumen y la energía potencial gravitatoria por unidad de volumen, es constante a lo largo de todo el circuito. Es decir, que dicha magnitud toma el mismo valor en cualquier par de puntos del circuito. Su expresión matemática es:

donde   es la presión hidrostática,   la densidad,   la aceleración de la gravedad,   la altura del punto y   la velocidad del fluido en ese punto. Los subíndices 1 y 2 se refieren a los dos puntos del circuito.

La otra ecuación que cumplen los fluidos no compresibles es la ecuación de continuidad, que establece que el caudal es constante a lo largo de todo el circuito hidráulico:

Donde   es el área de la sección del conducto por donde circula el fluido y   su velocidad media.

En este proyecto utilizaremos el agua como la base de la energía del movimiento del carro, la hidrodinámica nos puede ayudar a analizar lo que debemos tener en cuenta para que la propulsión del carro sea eficiente y se utilice la suficiente energía para que este proyecto tenga éxito.

Otro de los temas que se podrá ver en este proyecto es la trayectoria parabólica como el auto a construir tendrá un desplazamiento de rampa a rampa este generara una parábola.

La trayectoria parabólica o movimiento parabólico se considera como al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una parábola. Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme.

El proyecto car davinci nos lleva a considerar estos elementos de la física como la base de este mismo, también tendremos en cuenta las leyes de newton y otra terminologías tratadas en clase de física mecánica.

DESARROLLO CAR DAVINCI

Para el desarrollo de este proyecto tendremos en cuenta que se deben utilizar materiales reutilizados, no solo con el fin de ahorrar dinero, sino también con el hecho que como futuros Ingenieros Industriales debemos contribuir a la conservación del medio ambiente.

Los materiales que utilizaremos para la creación del carro hidráulico son:

Una botella plástica de 1.25 lts

Una botella plástica de 600ml, con su respectiva tapa.

Cuatro botellas de 330ml

Una válvula de neumático (sin gusanillo).

Dos tornillos sin cabeza y punta plana, largos con cuatro tuercas y arandelas cada uno.

Fomi Negro

Herramientas de trabajo (alicate, segueta, bisturí, pistola de silicona, cinta pegante, etc)

PROCESO DE ELABORACION

Tomamos la botella de 1.25 lts, y con el bisturí le abrimos un orificio desde la parte más ancha hasta la mitad de la botella aproximadamente 7 cm de ancho y 19 cm de largo.

Luego abrimos los orificios de los ejes en la botella de 1.25 lts con el bisturí y posteriormente pusimos los ejes (tornillos).

Para elaborar las ruedas utilizamos las botellas de 330 ml, cortamos las partes finales de las botellas, es decir la más ancha y la que tiene la tapa, las dos con un ancho de 3 cm e introducimos la parte que tiene la tapa en la parte más ancha y las pegamos con silicona.

Ya teniendo todas las partes del carro las unimos: pusimos la botella de 600 ml dentro del orificio de la botella de 1.25 lts de forma que la tapa de la botella de 600 ml quede en la parte ancha de la botella de 1,25 lts con una inclinación de 45° la sujetamos con cinta pegante, posteriormente unimos las ruedas a los ejes y las sujetamos con las tuercas y arandelas con el alicate, finalmente córtamos el fomi y lo pusimos alrededor de cada una de las llantas para que actuara en forma de neumático. Y finalmente abrimos con un orificio a la tapa de la botella de 600 ml para introducir la válvula de

forma que en el exterior solo queda la parte delgada o por donde se aplica la presión, con los restos de las botellas cortadas realizamos los alerones del carro

DISEÑO DEL CARRO

BUSQUEDA DE MATERIALES DURACION 4

HORAS

INICIO

BUSQUEDA DE INFORMACION Y

MODELOS DE CARROS

HIDRAULICOS EXITENTES

COMPETENCIA Y POSTERIOR

RECOLECCION Y ANALISIS DE RESULTADOS

PROCESO DE ELABORACION DEL CARRO DURACION

1 DIA

PRUEBAS DURACION 2

HORAS FIN

INCONVENIENTES EN LA ELABORACION DE CARDAVINCI

Inicialmente al poner las llantas al carro estas no tocaban el suelo, ya que habíamos realizado los orificio muy arriba por lo que debimos abrir los orificios más abajo casi al borde de la botella.

DURANTE LA COMPETENCIA

La válvula que teníamos era muy ancha por lo que al momento de agregar el agua a la botella era muy difícil de quitar y demorado este proceso, finalmente agregamos el agua con una jeringa para no causarle daño al carro.

El carro al saltar las rampas se desviaba hacia el lado derecho de la última rampa sin haber terminado el recorrido. Cuando lograba saltar la rampa se giraba sin caer en sus cuatro llantas.

Por la emoción del momento, no tomamos anotaciones de factores como la presión y distancia para tener un cálculo más preciso que nos permitiera tener éxito.

CONCLUSIONES

Procesos como tomar datos y mediciones en forma ordenada, nos permite conocer si se hace necesario hacer modificaciones al carro o si son las variables como la presión y la distancia las que se deben modificar; el gran error es que la primera opción que se toma es modificar el carro sin jugar con las variables externas a él.

Al ver que nuestra creación no fue un éxito total (el salto de rampa a rampa), nos decepcionó un poco, pero nos dejó un aprendizaje de los diferentes temas que vimos en clase, y saber que como profesionales en nuestro campo, podemos darle utilidad a los diferentes recursos que se encuentra a nuestro alcance como en este caso fueron los materiales reciclables.

Planear y realizar nuestros proyectos y actividades con tiempo y dedicación no permiten tener un autoaprendizaje enorme, pues si bien no siempre todo lo que realizamos sale como queremos, queda la satisfacción de hacer las cosas bien y nos permite reflexionar sobre nuestros errores para en un futuro no volver a cometerlos.

BUSQUEDA BIBLIOGRAFICA

http://www.marcoteorico.com/

http://www.buenastareas.com/ensayos/Hidrodinamica/2278744.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_parab%C3%B3lico