proyecto carro hidraulico mayra alejandra

PROYECTO CARRO HIDRAULICO
MAYRA ALEJANDRA BARRAGAN CAMPOS
JEIMY VIVIANA GARZON SIERRA
CHRISTIAN FABIAN ALONSO
PROYECTO
UNIVERSIDAD ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES
INGENIERIA AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C
2015
CARRO HIDRAULICO
OBJETIVOS



Construir un carro hidráulico con propulsión a base de agua
introduciéndole aire mediante una válvula de presión.
Calcular la cantidad de agua y presión necesaria para generar la
propulsión del carro así establecer el recorrido correcto para cumplir
con el salto.
Realizar un salto sobre unas rampas situadas, teniendo en cuenta el
ángulo y distancia de las rampas.
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.
La fuerza del agua ha sido utilizada durante mucho tiempo para moler trigo,
pero fue con la Revolución Industrial, y especialmente a partir del siglo XIX,
cuando comenzó a tener gran importancia con la aparición de las ruedas
hidráulicas para la producción de energía eléctrica. Poco a poco la
demanda de electricidad fue en aumento. El bajo caudal del verano y
otoño, unido a los hielos del invierno hacían necesaria la construcción de
grandes presas de contención, por lo que las ruedas hidráulicas fueron
sustituidas por máquinas de vapor con en cuanto se pudo disponer de
carbón.
Desde finales del siglo XIX, se comenzó a est ructurar el sistema energético
colombiano, se identificó el potencial que se tenía para generar
electricidad a partir de la fuerza del agua. Hoy, después de más de 122 años
desde que se instalaran las primeras plantas hidroeléctricas en Santander,
Antioquia y Cundinamarca, esta fuente de generación continúa
dominando el mercado energético nacional como una de las más limpias y
económicas.
El aprovechamiento de una oferta hídrica de más de 2.084 km3 para la
generación de electricidad, le ha permitido a Colombia consolidarse como
el quinto país más competitivo en generación energética, por encima de
importantes economías como Brasil, Estados Unidos o Gran Bretaña. Una de
las claves para alcanzar esta posición, entre más de 146 países, es la actual
composición del parque de generación, en el cual las plantas
hidroeléctricas grandes y pequeñas participan con un 63% del total de la
capacidad instalada nacional, la cual actualmente supera los 14.000 MW.
En condiciones normales, cuando la demanda alcanza más de 9.000 MW,
las centrales hidráulicas pueden producir hasta el 80% de la energía
necesaria.
La poca planeación en una época de sequía inminente, como ocurrió en
1992 durante el fenómeno de El Niño, además de los problemas políticos y
económicos de la industria de generación eléctrica, se convirtieron en los
factores decisivos para que el Gobierno optara por reestructurar este sector.
Con esta reforma, el Estado pasó de administrar estas empresas a vigilar y
regular las operaciones dentro de la industria, que desde ese entonces
adoptó un modelo de mercado de competencia minorista y permitió la
entrada de privados.
Esta transformación permitió que Colombia
desarrollara un sector más robusto, ahora conformado por grandes
jugadores, que en general han sabido trabajar para tener un negocio
preparado para afrontar los eventuales fenómenos naturales a los que el
país está expuesto, al respaldar sus operaciones hídricas con centrales de
generación térmica para evitar que los embalses se sequen en temporadas
de verano. “Con las reformas contempladas en la Constitución de 1991 y
posteriormente con la Ley de Servicios Públicos y la Ley Eléctrica de 1994, se
le dio entrada a los privados a una industria en la que el Estado era el único
actor. Gracias a estas modificaciones el sector energético comenzó vivir un
segundo tiempo muy positivo en su historia. Pasó de estar en crisis a
convertirse en una de las bases de la economía y desarrollo nacional”, dijo
Germán Castro Ferreira, director ejecutivo de la CREG una entidad adscrita
al Ministerio de Minas y Energía y que está encargada de la regulación
económica de los servicios públicos.
En el exterior, La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en
Northumberland, Gran Bretaña. El principal impulso de la energía hidráulica
se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del
perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la
demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales
hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total
de electricidad. A principios de la década de los noventa, las primeras
potencias productoras de energía hidroeléctrica eran Canadá y Estados
Unidos.
Pero uno de los más importantes es Isaac Newton, quien gracias a los
conocimientos, formulaciones e inventos de Galileo, Bacon, Descartes entre
otros baso sus teorías. Basados en la mecánica podemos conocer las leyes
de Newton:
1. ley de inercia; todo cuerpo persevera en su estado de reposo o
movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su
estado por fuerzas impresas sobre él.
2. ley de fuerza; el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz
impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se
imprime.
3. ley de acción reacción; con toda acción ocurre siempre una reacción
igual y contraria.
Afirmando esto, las leyes de Newton aplicamos la teoría para inventar un
carro hidráulico, haciendo referencia a la primera y tercera ley de Newton,
combinándola con la de aerodinámica la cual se denomina como la
ciencia que trata las corrientes de viento aplicadas a un cuerpo y que en
nuestro caso ayuda en la adherencia para lograr más velocidad y
maleabilidad del mismo.
MARCO TEÓRICO
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: la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio
dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual
intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.
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.
También podemos observar aplicaciones del principio de Pascal en
las prensas hidráulicas, en los elevadores hidráulicos, en los frenos hidráulicos
y en los puentes hidráulicos.
Cuándo la velocidad de un fluido en cualquier punto dado permanece
constante en el transcurso del tiempo, se dice que el movimiento del fluido
es uniforme. Esto es, en un punto dado cualquiera, en un flujo de régimen
estable la velocidad de cada partícula de fluido que pasa es siempre la
misma. En cualquier otro punto puede pasar una partícula con una
velocidad diferente, pero toda partícula que pase por este segundo punto
se comporta allí de la misma manera que se comportaba la primera
partícula cuando pasó por este punto. Estas condiciones se pueden
conseguir cuando la velocidad del
flujo es reducida. Por otro lado, en un
flujo
de
régimen
variable,
las
velocidades son función del tiempo.
En el caso de un flujo turbulento, las
velocidades
varían
desordenadamente tanto de
un
punto a otro como de un momento a
otro.
Las primeras aplicaciones que tuvo la Hidráulica en la sociedad fueron la
Rueda Nonia y el molino de viento; que son artefactos impulsados por
palancas con ayuda de fuerzas como las del viento y el agua. Estos
mecanismos facilitaron el modo de vida de la época y además
familiarizaron al hombre con las posibilidades de los fluidos para generar y
transmitir energía de una forma empírica.
•
La primera bomba construida por el hombre fue la jeringa y se debe
a los antiguos egipcios, quienes la utilizaron para embalsamar las momias 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 .Este tipo de experiencias u
observaciones eran los acueductos utilizados por ellos.
•
Posteriormente en 1612 Galileo crea un sistema para medir el
movimiento del agua en el cual un líquido sube a través de un agujero.
•
Ya en 1643 Torriceli, alumno de Galileo enuncia la ley del flujo libre de
líquidos a través de orificios. Además creo el Barómetro el cual tiene como
objetivo la medición de la presión atmosférica.
•
En 1650 Blaise Pascal formula la ley de distribución de la presión de un
líquido; en donde dice que al encajar un líquido en un tubo con una fuerza
está de podría duplicar hasta 10 veces más según su medida cilíndrica.
Igualmente descubre la comprobación de que la potencia del vació se
debe al peso de la atmósfera y no a un "error natural" como se creía
anteriormente.
•
Newton por su parte da una introducción de viscosidad en los fluidos
como el aceite y el agua; y los fundamentos de la teoría de Hidrodinámica,
Newton dice que los líquido contenido en recipient es grandes están
influenciados por la fuerza de la naturaleza.
Hasta la mitad del siglo dieciocho no existía aun una ciencia integrada sobre
el comportamiento de los fluidos. Los fundamentales teóricos de la
Mecánica de Fluidos como una ciencia se deben a Daniel Bernoulli y a
Leonard Euler en el siglo dieciocho.
•
Daniel Bernoulli en 1738 en su "Hidrodinámica", formula la ley
fundamental del movimiento de los Fluidos que da relación entre presión,
velocidad y cabeza del fluido; propuso que la presión atmosférica se notaba
más cuando en un recipiente hay un agujero y el agua sale con menos
presión y más fuerza y que la presión es mayos cuando la altura del
recipiente es mayor.
•
Leonard Euler desarrolla ecuaciones diferenciales generales del flujo
para los fluidos no viscosos. Esto marco el análisis de la Mecánica de Fluidos.
Asimismo creó la ecuación general para t odas las maquinas hidráulicas rota
dinámicas, y los fundamentos de la teoría de la flotación.
•
Joseph Braham, construyo en Inglaterra la primera prensa hidráulica.
Esta primera prensa utilizaba sello de cuero y agua como fluido de trabajo.
El accionamient o 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.
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.
DESARROLLO DEL PROYECTO
Botella de agua de 600 ml.
Empack
Eje en hierro de 1/4
Tornillo brístol Abellán
Arandelas de 1/4
Válvula
Fomi
Rodamientos
La base del carro se realizó sobre empack blanco con ayuda de una
fresadora, se realizaron las ruedas las cuales adaptamos a cuatro
rodamientos. Se realizó la gran mayoría de partes en empack ya que este
es un material muy ligero los ejes se realizaron en acero inoxidable 304 con
la ayuda de un trono cnc.
El principal problema que se encontró es que el carro está quedando
pesado para lo que se está pensando cambiar el material de los ejes de las
ruedas
EJECUCIÓN DEL PROYECTO
TABLAS DE EJECUCIÓN
PRESIÓN
DISTANCIA
CANTIDAD DE AGUA
5 bares
35 cm
100
4 bares
40 cm
150
5 bares
55 cm
200
6 bares
60 cm
250
4 bares
40 cm
300
4 bares
65 cm
350
5 bares
50 cm
400
5 bares
45 cm
450
6 bares
30 cm
500
5 bares
45 cm
550
PRUEBA FINAL
PRESIÓN
5 bares
DISTANCIA
DISTANCIA
CANTIDAD DE
30 cm
RAMPAS
50 cm
AGUA
300 ml
BUSQUEDA BIBLIOGRAFICA
•
Que
es
la
hidráulica.
http://www.areatecnologia.com/que-es-
hidraulica.htm

Energía
hidráulica
en
Colombia,
Curso
virtual,
Tomado
de
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/mtria_ensenanza/ene_ren/
pdf/energia_hidraulica_en_colombia.pdf
•
Blog
diario,
Energías
http://energias15.blogspot.es/
•
renovables,
Tomado
de
Colombia energía, Generación hidráulica, fuente de energía y
dínamo
para
las
exportaciones,
Tomado
http://www.colombiaenergia.com/node/111#sthash.XoPvCcY5.dpuf
de