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PROYECTO CARRO HIDRAULICO.
NELSON ENRIQUE CORRALES V.
GRUPO: 10N
Presentado A:
Javier Humberto Bobadilla Ahumada
ECCI.
FISICA MECANICA.
BOGOTA D.C 2015
PROYECTO “CARRO HIDRAULICO”
1. OBJETIVO GENERAL
Fabricar un carro hidráulico aplicando los conceptos obtenidos durante el desarrollo del
curso de física mecánica, usando materiales reciclables, y obtener de este u adecuado
funcionamiento
1.1 OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Conocer los principios de fundamentales de la hidráulica.
2. Revisión de los antecedentes de la construcción de un carro hidráulico.
3. Aplicar los conocimientos adquiridos durante el curso de Física Mecánica
2. ANTECEDENTES
La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La
energía potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas
a gran velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente, se transforma en
energía eléctrica por medio de los generadores. Es un recurso natural disponible en las
zonas que presentan suficiente cantidad de agua, y una vez utilizada, es devuelta río abajo.
Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de
grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo ello implica la inversión de
grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en regiones donde el carbón o
el petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las consideraciones medioambientales y
el bajo mantenimiento que precisan una vez estén en funcionamiento centran la atención
en esta fuente de energía.
Ya desde la antigüedad la fuerza del agua fue aprovechada para diversos usos, como moler
grano o triturar materiales con alto contenido en celulosa para la producción de papel, hecho
que atestiguan los numerosos molinos de agua conservados en diferentes partes del
mundo.
Pero no sería hasta los inicios de la Revolución Industrial cuando se aprovecha la energía
del agua para la producción eléctrica. La creciente industrialización del norte de Europa
provoca una gran demanda de energía que vino a ser suplida, en buena parte, gracias a la
hidroelectricidad, ya que la extracción de carbón todavía no era lo suficientemente fuerte
como para cubrir las necesidades industriales.
Se suele considerar que la primera central hidroeléctrica fue la construida en
Northumberland (Reino Unido), en 1880. Un año depués comenzó a utilizarse la energía
procedente de las cataratas del Niágara para alimentar el alumbrado público, y a finales de
la década ya existían más de 200 centrales tan solo en Estados Unidos y Canadá.
Esta fuente de energía tuvo un rápido crecimiento debido al desarrollo técnico
experimentado a finales del siglo XIX y principios del XX, especialmente en lo que se refiere
a la invención del generador eléctrico y al perfeccionamiento de las turbinas hidráulicas.
A pesar de que las tecnologías de producción no han experimentado grandes revoluciones
desde principios del siglo XX, sí se han desarrollado nuevos mecanismos para optimizar el
rendimiento, existiendo, hoy en día, diferente tipo de turbinas que son utilizadas de acuerdo
a la altura del salto de agua
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 a ve la
aprovechando 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 roto dinámicas (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 fabricas 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.
3. MARCO TEORICO
La industria ha aportado innovaciones para mejorar sus procesos. Una de las grandes
mejoras fue la aplicación de la Hidráulica y la Neumatica. En el enlace anterior puedes ver
la definición de neumática, pero en este caso nos basaremos en la hidráulica para definirle.
La pregunta es ¿Qué es la hidráulica?
La Hidráulica es la tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite (normalmente
aceites especiales), como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer
funcionar mecanismos. Básicamente consiste en hacer aumentar la presión de este fluido
(el aceite) por medio de elementos del circuito hidráulico (compresor) para utilizarla como
un trabajo útil, normalmente en un elemento de salida llamado cilindro. El aumento de esta
presión se puede ver y estudiar mediante el principio de Pascal.
Los cilindros solo tienen recorrido de avance y retroceso en movimiento rectilíneo, es por
eso que si queremos otro movimiento deberemos acoplar al cilindro un mecanismo que
haga el cambio de movimiento.
En un sistema hidráulico el aceite sustituye al aire comprimido que se usa en neumática.
Muchas excavadoras, el camión de la basura, los coches, etc utilizan sistemas hidráulicos
para mover mecanismos que están unidos a un cilindro hidráulico movido por aceite.
Al llamarse hidraúlica puede pensarse que solo usa agua, cosa que no es así, es más casi
nunca se usa agua solo se usa aceite. En la teoría si se usa aceite debería llamarse
Oleohidraúlica, pero no es así. En la práctica cuando hablamos de sistemas por aceite,agua
o cualquier fluido líquido usamos la palabra hidraúlica.
Cilindro Hidraúlico
Si comparamos un sistema neumático con uno hidráulico podemos apreciar lo siguiente:
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Al funcionar con aceite, admite mucha más presión, con lo que también se puede
efectuar más fuerza. Por la tanto cuando necesitemos un sistema con mucha fuerza
usaremos el sistema hidraúlico y no el neumático.
Es más facil regular la velocidad de avance o retroceso de los cilindros, incluso se puede
llegar a detener el cilindro hidraúlico.
En los sistemas hidraúlicos el aceite es en circuito cerrado.
Una de las cosas más importantes de la Hidraulica es auto lubricante. Por supuesto el
aceite que usa ya lubrica el mismo los elementos del circuito.
Para acabar diremos que estos sistemas tienen las desventajas de que son más sucios
que los neumáticos, el aceite es infumable y explosivo, que los elementos de los
circuitos son más costosos que los neumáticos, el aceite es más sensible a los cambios
de la temperatura que el aire, y que hay que cambiar el aceite cada cierto tiempo con el
consiguiente gasto añadido.
Aquí podemos ver las partes básicas de un circuito hidráulico, aunque si quieres saber
más te recomendamos que aprendas en Neumática (pincha en el enlace subrayado) y
aprenderás neumática fácilmente, pero la hidráulica es exactamente igual, solo cambia
el fluido que va por dentro de los elementos.
LEYES DE NEWTON

Ley de la inercia
La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si sobre un
cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta
con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).
Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que
describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando
lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el
andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita,
por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de Newton
sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de
referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa
que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad
constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre
hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar
un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar
como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador
fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.

Ley fundamental de la dinámica clásica
La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es
necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos
como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.
La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la
fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho
cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos
expresar la relación de la siguiente manera:
F=ma
Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además
de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe
expresarse como:
F=ma

Ley acción o reacción
Tal como comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el
resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.
La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice que si un
cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de
sentido contrario.
Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo,
cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La
reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.
Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos
en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre
nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.
Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tengan el mismo valor y
sentidos contrarios, no se anulan entre sí, puesto que actúan sobre cuerpos distintos.
4. DESARROLLO
El proyecto a desarrollar un carro hidráulico con elementos reciclables específicamente con
una botella plástica, con llantas de un carro de juguete, y otros elementos decorativos, el
carro debe impulsarse con la fuerza que el aire proporciona dentro de la botella y expulsar
el agua para realizar el recorrido.