Conceptos de Ingeniería: Volantes, Frenos y Amortiguadores

La rueda
un volante es una rueda con un peso añadido normalmente colocado en su circuferencia para acumular energía
cinética la energía del movimiento entre mas rápido se mueva una masa mayor energía tendrá si vemos una rueda
girando notaremos que en el centro no hay mucho movimiento pero hacia el exterior en la misma cantidad de giros
el movimiento es mucho mas rápido si ponemos masa en la parte externa de la rueda se moverá mas rápido asi
tendrá mayor energía cinetica y almacenara mas energía
otro
El Barco mas grande del mundo un motor inmenso El agua golpea las palas de una hélice y somete a mucha presión
al motor para simular esta fuerza se usa El freno hidráulico es una alabe gigante que sustituye a la hélice y se sella
dentro de un tambor de acero inmenso lleno de agua
Molino de Viento de Torrevieja
Como se frena un molino de viento se usa una zapata alrededor de la rueda catalina se cierra y se abre por friccion
Control de la velocidad de giro de las aspas
Otro problema a resolver, propio de la naturaleza del viento, es su velocidad cambiante, que genera velocidad
cambiante en las aspas y, por tanto, inestabilidad Para disminuir este efecto se dispone de dos posibilidades. Una es
el freno, hecho de madera de fresno, que es una especie de moldura o abrazadera que rodea la rueda catalina, sobre
la que puede hacer más o menos presión, como los frenos de una bicicleta, disminuyendo su rotación por el
rozamiento que produce.
Freno de la rueda catalina
Otra alternativa es recoger las velas, parcial o totalmente, con lo que la fuerza de sustentación disminuye.Cualquiera
de los dos casos requiere la intervención manual del molinero dificultando el trabajo de éste.Regulación de la
velocidad de giro de las aspas Ya hemos visto antes que, en el molino manchego, las únicas formas de controlar la
velocidad de las aspas cuando el viento arrecia es recoger velas y/o usar el freno de la rueda catalina.En Europa entre
finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se idearon ingeniosos sistemas para llevar a cabo esta tarea de forma más
sencilla y eficaz.En Europa entre finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se idearon ingeniosos sistemas para llevar
a cabo esta tarea de forma más sencilla y eficaz. Todos estos ingenios tenían como objetivo poder variar la superficie
que las velas exponían al viento, y crear turbulencias en el flujo del aire para, de esta manera, disminuir la velocidad
de giro de las aspas,ante un aumento inesperado de la velocidad del viento regulador centrífugo.Para liberar al
molinero de ese control en función de la velocidad del viento, se utilizó el regulador centrífugo. Su inventor fue
Thomas Mead en 1787.El sistema consistía en un dispositivo que aseguraba que la presión ejercida entre las piedras
del molino fuera proporcional a la velocidad de rotación, si ésta se mantenía dentro de unos ciertos límites. El
regulador utiliza como sensor de velocidad un péndulo giratorio.Cuando el molino empieza a girar, el regulador
también lo hace, elevándose la dos masas conforme aumenta velocidad, por el simple efecto de la fuerza centrifuga.
Otro
Grande mas grande el mas grande el tren Mayor vagón de tren es igual a mayor tracción
Grande mas grande el mas grande el tren Puente Akashi Kaikyo
Péndulos
Grande mas grande el mas grande torre
La maqueta con liquido permanece como una roca es porque el líquido de remueve alrededor de modo que oscila
alrededor de un lado al otro contrarrestando el balanceo del edificio
la torre de cantón tiene un arma anti tifones escondida en lo más altos enormes tanques llenos de 100.000 litros de
agua para enseñarnos cómo protegen el edificio del viento y en stansfield ha construido una mini torre de espaguetis
cualquier estructura tiene un cierto nivel de flexibilidad y una cierta masa esto es la masa y cuando sopla el viento el
edificio puede oscilar pero si la oscilación ronda la frecuencia natural del edificio hay un problema un problema
potencialmente enorme con el tiempo esta torre se romperá james pone a prueba una segunda maqueta tiene de
líquido en lo alto vamos a ver lo que pasa es asombroso esta está oscilando hasta un punto en el que un fallo
catastrófico es casi seguro y está permanece firme como una roca yes porque el líquido se remueve alrededor de la
parte superior de forma que oscila de un lado a otro y contrarresta el balanceo del edificio en todas las ocasiones
simple pero brillante[Música]los tanques de agua de la torre de cantón conocidos como amortiguadores pueden
moverse de un lado a otro sobre un sistema de raíles durante los tifones fuertes los tanques pueden moverse más de
un metro absorbiendo la energía del viento y manteniendo la torre estable
Grande mas grande el mas grande el avión
Suspensión Resorte de fricción esta hecho de una serie de anillos de metal con borde angulados en un impacto esto
anillos chocan entre si generando fricción convirtiéndose en calor que se disipa en el aire
las conexiones de la ingenieria-Buque cisterna Efecto de superficie libre es la zona disponible que tiene un líquido
para desplazarse con libertad
Menor desplazamiento de la carga cuanto están lleno o vacio
las conexiones de la ingenieria- La torre de Taipei
intensas lluvias y avientos de 160 kilómetros por hora y esose notaun edificio tan alto como este espropenso a
tambalearse con el vientorecordáis el bambú la flexibilidad ytodo eso que un edificio alto tengaflexibilidad es bueno
de hecho esdifícil que no sea así pero demasiadapuede hacer que la gente que esté dentrose maree cuando les
pregunte a losingenieros cómo sería un tifón aquíarriba me dijeron intenta comer sopa unautobús y eso
dice[Aplausos]antes de que se construyera el taipei101 tuvo que superar el problema al quese enfrentan todos los
edificiosflexibles el balanceo hacia adelante yhacia atrás con los fuertes vientos ycomo cualquier estructura tiene
unafrecuencia natural y en este caso unciclo completo de balanceo de ida yvuelta es de unos 7 segundos para
losclientes del restaurante sería comoestar en un autobús que cada tressegundos y medio acelerada y despuésfrenar
andan 'breaks'este es el delicado problema del quehablo en lo más alto de la torre detaipei si se produce un tifón no
sólo sederramaría la sopa sino probablementetoda la comidalas aceleraciones de los edificios o losmovimientos se
pueden determinar eso esalgo molestolos diseñadores del taipei 101 tuvieronque disminuir la aceleración y
ladeceleración suavizando la velocidad delcampo para evitar los mareos pero paracómo se evita que un edificio
deaproximadamente medio kilómetro dealtura se tambalea cuando el vientosople fuerte tensión waitspues así el
amortiguador más grande ypesado del mundo suspendido entre elpiso 92 y el 87 y sujeto por 16 enormescables de
acero[Música]con un peso superior al de tres avionesjumbo la bola gigante oscila como unpéndulo la oscilación
contrarresta elbalanceo del edificio se sirve de unapropiedad que tienen todos los objetosesto se llama inerciasi algo
está quieto tenderá a permanecerquieto si se está moviendo seguiráhaciéndolo[Música]la tendencia de un cuerpo a
seguirhaciendo lo mismo se denomina inerciaya en la década de los 50 un científicode la universidad de cornell
encontró lacara destructiva de la inerciasu nombre era you de haven[Música]tras sobrevivir a un grave
accidenteaéreo de haven se sintió motivado aestudiar las conexiones por sorprendenteque pueda parecer en la
actualidad enaquel entonces la creencia popular eraque en caso de colisión era mejor salirdisparado de un coche que
estar sujeto aalgo de haven observó que el dañoocurría porque los pasajeros volabanlibres e impactaban contra lo
quetuvieran a su alrededor y la inercia erala culpable pero la sujección serviríade protecciónen 1951 you de haven
presenta unapatente para el cinturón de seguridad detres puntos lo que supuso un gran avanceen la seguridad de los
pasajeros delcoche dos décadas más tarde se presentael cinturón de seguridad de rollo en unprincipio por volvo y
ford aporta unamayor libertad de movimiento y solo sebloquea con movimientos repentinos usaexactamente la
misma propiedad de lainercia que yo dejaba en descubrió trassu accidente[Música]dentro de un cinturón de
seguridad seencuentra una pesada bola de acerocuando se produce una colisión lainercia de la bola hace que se
mueva deforma independiente la bola enmovimiento golpea una pieza que empujahacia arriba y desencadena un
procesoque bloquea el cinturón la inerciatambién se aprovecha en la gigantescabola de acero de 600
toneladassuspendida en lo alto del taipei 101cuando el edificio se balancea oscilacomo un péndulo gigante después
chocacontra unos absorbedores de impactos oamortiguadores llenos de aceite quedisminuyen el
balanceo[Música]quiero comprobar el amortiguador enpersona así que he pedido permiso parameterme en la zona
de obras que hay pordebajoparece que estoy haciendo espeleologíasi no fuera porque estoy en un túnel auna altura
de más de 80 pisosy aquí está el corazón6 metros de diámetro y 41 planchasindependientes de acerosolo ahora llego
a entender lo radical ybrillante que es la ideasangre de pronto ahora que lo veoentiendo mucho mejor cómo
funciona estagigantesca bola este peso que hay aquíen medio del edificio y cuando eledificio se empieza a mover al
principiola bola resiste el movimiento despuésempieza a moverse pero es entoncescuando esto intervieney son
parecidos a los amortiguadores delos coches solo que enormes a medida quese mueve la bola absorben la energía
yla almacenan todo esto ocurre en cientosy cientos de toneladas de acerobalanceándose a unos 80 ó 90 pisos
dealturapepe wang el arquitecto del taipei 101tiene su propia maqueta delfuncionamiento del amortiguador
quedecon él en lo más alto del galardonadoedificio en cuando el viento azota eledificio se mueve y empieza a hacer
todoeso durante bastante tiempola gente se siente incómoda trabajandoen el edificio así que lo que hemosdiseñado
es estopor favor sujétalo valey esto es más los sitios que lo tienenlleva una bola dentro es nuestroamortiguador de
hecho el corazón deledificiowang explica que la bola de metal enesta maqueta está metida en un tubolleno de aceite
esto representan losabsorbedores de impactos llenos deaceite unidos al amortiguador giganteahora coloca el
amortiguadorya lleva el amortiguador ahora cuando elviento sople de nuevowow así que no hace que pare de
moversepero una vez que empieza a moverse haceque el movimiento sea menos violento nolo acelera ni lo ralentiza
rápidamentesino que hace que sea más suavesupongo que hace que uno se sienta mejorahí arriba los edificios son
para que lagente los use si la gente no se sientecómoda es porque no tienes un buenedificioel 3 de octubre de 2005
el tifón longwang azota a taiwán con vientoshuracanados y le ofrece al sistema deamortiguación su primera
pruebaimportanteeste vídeo muestra la bola en acciónmientras ese día soplan vientos de 110kilómetros por
hora[Música]cuando empieza a moverse los gigantescoscilindros rellenos de aceite absorben laenergía de 500
toneladas de acerooscilante[Música]este extraordinario documento grabadocon un teléfono móvil muestra la
bolaamortiguando 545 toneladas derascacielos mientras se balancea por eltifónpasadas tres horas los vientos te
estándejando que el taipei 101 se enfrente aun nuevo día[Música]así que gracias al conocimiento sobre lainercia de
los científicos del pasado
Las conexiones de la ingeniería - Tren bala de Japón
Aumento de la tracción es aumentando el peso y otro método es tracción en las 4 rueda con mayor rueda motrices
se consigue mejor tracción sin peso añadido Al tomar una curva es empujado hacia otro lado por la fuerza centrifuga
pero por inercia sigue en línea recta
Rutas Mortales Andes 02 Líderes novatos
Freno del motor desacelera el motor funciona liberando aire comprimido de los cilindro del motor evitando la quema
del combustible Freno por motor aprovacha la resistencia al giro que opone el motor cuando las ruedas del vehiculo
tienden a girar a mayor velocidad de la que corresponde al régimen del motor la resistencia del motor se aumenta
seleccionando una velocidad mas corta ej: la misma marcha que se precisaría para superar la pendiente en subida en
las locomotoras de vapor este tipo de freno se denomina de contrapresión
Freno de motor
Principio
La compresión de gas y de vapor precisa de energía como se describe en las teorías de la química física y de la
termodinámica. La compresión en un motor se lleva a cabo por el momento de inercia del vehículo y por el momento
angular del volante de inercia. Cuando un conductor activa un sistema de frenado por motor este último se
transforma en un compresor de aire capaz de absorber la energía cinética proveniente de las ruedas del vehículo y
así reducir la velocidad sin someter al sistema de frenos a sobresfuerzos propios de los vehículos de carga pesada.
El frenado ocurre por la transformación de la energía cinética propia del movimiento del vehículo en movimiento
través del tren motriz hasta llegar al motor en donde por medio de un artificio mecánico que transforma el motor en
un compresor de aire y se convierte esta energía en calor al comprimir el aire que fue capturado dentro del motor en
la carrera de admisión. Dicha conversión de energía ocurre porque los motores de combustión interna de cuatro
tiempos necesitan comprimir la mezcla de combustible antes de la ignición, para conseguir energía mecánica de la
expansión. Los motores diésel son adiabáticos y no tienen bujías, y usan la energía transmitida al aire durante la
compresión para prender directamente la mezcla cuando se inyecte el combustible.Cuando se activa el freno del
motor, se altera la operación de las válvulas de escape del motor, de modo que este funciona como compresor de
aire receptor de potencia. De esta manera se produce una acción de retardo o reducción de la velocidad en las
ruedas propulsoras del vehículo, que permite controlar mejor el vehículo sin usar el freno de servicio.
Funcionamiento
En el caso de los motores diésel, cuyos mecanismos no incluyen la carburación, la forma más común de frenar con el
motor consiste en disminuir su compresión mediante la liberación de aire comprimido, lo cual solo es posible para
equipos de carga pesada
diferencial
Qué es un freno de inercia?
La inercia es la resistencia de un objeto comience a moverse o para reducir la velocidad hasta que una fuerza externa
hace que lo haga. Para reducir la velocidad de un objeto, la acción de frenado es la fuerza externa que debe superar
el movimiento del objeto - o la inercia - para que esto suceda. Un freno de inercia utiliza esta ley básica de la física
para su ventaja mediante la aplicación de la potencia de frenado cuando se necesita, a diferencia de los frenos que
se aplican manualmente. Inercia Remolque Frenos
Otro
El freno de inercia tiene TODO que ver con las zapatas de las ruedas, ya que las zapatas de las ruedas son las que
frenan la caravana, y lo hacen tanto como "freno de inercia" como "freno de estacionamiento", la diferencia entre
uno y otro está en quien mueve el balancin que actua sobre los cables de las zapatas.Si observas la parte posterior
del enganche de la caravana veras que al estirar de la palanca manual del freno esta actua sobre un balancin, el
balancin tira de la barilla que va por debajo de la caravana y la barilla tira de dos cables uno para cada rueda. El freno
de inercia, como ya te han explicado, consiste en una barra que se desplaza hacia atras empujando el mismo
balancin que con la palanca manual.Se llama "freno de inercia" porque cuando el coche disminuye la velocidad
respecto de la caravana (por ejemplo frenas el coche), la caravana intenta acercarse al coche pero la barra que he
comentado empuja al balancin y este frena las ruedas de la caravana haciendo que se adapte a la velocidad del
coche. Por eso el FUNDAMENTAL tener bien engrasado el sistema de freno del enganche (lleva dos valvulas de
engrase para ello).En cuanto al freno cuando se empuja la caravana marcha atras NO hay que hacer ningún invento.
Las caravanas llevan un sistema de freno con "retromarcha" de manera que cuando las ruedas de la caravana giran
hacia atrás un sistema de "cuña" libera la zapata y la rueda no frena
The Science of The Great Escape Jump _ Guy Martin Proper
habiendo decidido qué tan empinada debe tener su trasero ser chicos que se encuentran con un viejo amigo en el
Trinity College Cambridge para aprender sobre el ciencia detrás de las motos de salto que es un lanzador de pelotas
de tenis El profesor Hugh Hunt es un especialista en mecánica aplicada y fue clave en planeando el viaje récord de un
chico en el muro de la muerte, puedo decirle al chico esto es lo rápido que tienes que ir esto es lo que tienes que
hacer es bueno, lo haré [Música] enorme espalda, así que lo que sea que esté haciendo o lo que sea que voy a
intentar hacer con las matemáticas y no puedes discutir con las matemáticas y la física no te puedes abrazar con él
tengo que saltar sobre 85 o sobre La familia de 50 pies escribe unos 23 grados, por lo que el salto se construye donde
está el mío. 23 grados, pero la razón por la que elige 23 grados no tiene nada que ver con lo que podría lograr, quiero
decir, cuanto más empinado, mejor estás dispuesto a tener más habilidad que te voy a mostrar que el mejor ángulo
es de 45 grados está bien, así que si yo también voy claro, entonces tengo que hablar muy rápido, sí, para llegar bien,
mientras que si quiero ir no demasiado rápido 45 grados es lo mejor ahí vamos un ángulo de despegue de 45 grados
es mejor para la distancia, pero significaría un ángulo de 45 grados ángulo de aterrizaje y eso es demasiado
empinado para aprender con seguridad un despegue inferior a 23 grados ángulo requiere una mayor velocidad de
despegue, pero significará un aterrizaje más fácil lo que velocidad necesito alcanzar 8 pies de altura 96 pulgadas que
son 2.4 metros todo soy formulismo amo las ecuaciones y tu velocidad al cuadrado dividida por G la gravedad, sí, me
fríe el cerebro, tienes un multiplicado por seno 2 seno al cuadrado, lo sé hay una fórmula este poco aquí y este poco
aquí no voy a intentar voltear mi corredor mucho 39.8 40 millas por hora haz que hagamos lo que yo quería lo
siguiente que hicimos fue conseguir un montón de pelotas de tenis y ponerlas en una máquina de lanzamiento de
pelotas de tenis, así que vamos a lanza las pelotas hacia ti una vez que hayas atrapado la pelota suelta la pelota solo
mantén tu mano en la misma posición bien Veremos cuán repetible es esto, sí, ¿qué pasa cuando pasas de lo
encantador? ecuaciones simples para una pelota de tenis en el vacío que se avecinan ahora que funcionan en un
vacío, pero no vivimos en un vacío y la idea de esta pelota de tenis lanzándose máquina es que dispara
repetidamente pelotas de tenis a la misma velocidad realmente el mismo ángulo y ahí es donde entra el mundo real
bola como esta, pero luego la siguiente bola pasaría por aquí y la siguiente sobre allí y el siguiente aquí abajo, pero
mira esta extensión de donde el las bolas están aterrizando una gran diferencia Iván recibió una llamada a nuestras
10:00 o algo a las casi en las nueces su padre acaba de mostrar cuánto la brisa en cualquier dirección cuánto efecto
tiene a veces es alto a veces bajo tan variación debido a un poco de viento o variabilidad donde las cosas no son
repetible, por lo que apunta a 8 pies mm-hmm, probablemente le hayan dado eso va a haber variaciones, está bien y
tal vez necesites apuntar a 8 conocimientos sí, tolerancia, ¿necesitas tolerancia? sí, necesitas un poco de margen de
maniobra se agregan aún más variables cuando pasas de una pelota de tenis a una bicicleta Tara Pensé bien, vamos a
montar su empuje por Cobra bien, realmente por diseño por hacer eso, pero sí, tuve que retroceder un poco, soy
hetero [Música] cuando la rueda delantera se sale de la rampa la rueda trasera todavía está en la rampa, por lo que
hay una tendencia a que la culata se incline hacia adelante no quiere despegar y luego bajar con la nariz pesada
tenemos que averigüe cómo ajustar el ángulo de su bicicleta para que cuando baje del otro lado, sí, estás aterrizando
de manera segura, sí, afortunadamente, si tienes ruedas la ciencia tiene una solución es esta cosa maravillosa
conservación de angulares impulso son muchas palabras importantes, pero básicamente significa que una vez que
tienes algo girando en el espacio que no puedes desenroscar, así que tengo este giro plataforma en la que puedo
estar de pie, pero la idea es que puedo estar aquí y es de baja fricción y tengo una rueda de bicicleta en un mango si
tengo esta rueda yendo así ahora si detengo la rueda empiezo a dar la vuelta ahora trucos que porque está
transfiriendo ese momento angular de la rueda, sí, en mí cada la acción tiene un igual y opuesto así que uno sí
inclinar todo hacia los lados, eso es exactamente lo que está pasando en la bicicleta, así que ¿Qué está pasando
cuando estás en el aire? Esto en realidad se trata de rueda con un bate Freno, detienes la rueda y la bicicleta intenta
girar eso es todo, puede acelerar las ruedas o frenarlas para controlar el ángulo pensamos que no, ¿qué podemos
hacer para demostrar que este radiocontrol puede decir Yo era rápido, él estaba zumbando a esta altura Speed
Buggy y al pasar por esta rampa lo que estaba haciendo era despegar rampa y luego realmente subiendo el
acelerador y la bicicleta que haría una vuelta voltear si le entiendes el acento, simplemente intentaría hacer un
caballito tan pronto como tomara fuera del trabajo está bien, así que una vez que salta, suelta el acelerador y eso
ayudarlo a bajar la nariz, pero ¿se da cuenta de que a medida que subía, subía un poco? nariz hacia abajo, pero
¿aceleró un poco y volvió a subir la nariz porque puso el Acelere simplemente increíble la cantidad de chico que
realmente recibí el mensaje de que podía descubrir cómo controlar el ángulo de la silla de paseo es algo intuitivo
para él es bastante sensible sobre esto, pero eso es lo que te sucederá cuando estás cuando estás en tu salto y si eso
me convertirá en un mejor jinete, no sé, el tiempo lo dirá, el tiempo lo dirá [Música] [Música]
otro
Los motores (propulsores) inerciales son imposibles
En mi anterior post hablé un poco sobre los motores inerciales. Más exactamente, hablé sobre cómo funcionan
supuestamente los propulsores inerciales. Estos hipotéticos propulsores violan la tercera ley de Newton, es decir,
supuestamente deberían generar impulso desde el interior del vehículo sin que se genere a la vez una fuerza de
reacción (igual en magnitud y de sentido contrario). Por lo tanto, estos propulsores si existieran violarían la
conservación del momento lineal. El momento lineal es un vector, producto de la masa (escalar) por la velocidad
(vector), y posee una propiedad muy semejante a la de la energía, que consiste en que no puede ser creado ni
destruido, sólo transferido de un sistema a otro. Todo cambio de movimiento implica transferencia de momento
lineal Veamos sucintamente por qué es imposible la existencia de tales propulsores. Supongamos un vehículo
espacial, formado por dos esferas unidas por un eje rígido, que se mueve a una velocidad uniforme. Para poder
acelerar ese vehículo hasta una velocidad distinta, debemos desplazar su centro de masas hasta otra posición
relativa distinta a la actual. Para desplazar dicho centro de masas tenemos que transferir masa desde una de las
esferas hacia la otra (mediante bombeo de un gas, por ejemplo). Una vez que hemos transferido masa, el nuevo
centro de masas quedará mas cerca de la esfera que posea mayor masa. En ese momento estamos listos para ejercer
tracción sobre la esfera de menor masa hacia la otra. Una vez que hemos acercado dicha esfera hacia la otra,
devolvemos la masa transferida y ejercemos empuje para alejar la esferas a la posición relativa que tenían al inicio.
Una vez hecho eso deberíamos observar que el vehículo ha acelerado, es decir, la velocidad final del centro de masas
sería distinta a la inicial. Veamos gráficamente con unas figuras todo el proceso de la supuesta aceleración del
sistema.