REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA UPTP JJ MONTILLA- EL PLAYÓN SANTA ROSALÍA-ESTADO PORTUGUESA Diseñar un brazo meca hidráulico como plan de desarrollo tecnológico en el barrio 19 de marzo, municipio Santa Rosalía, Estado-Portuguesa Autores: Wuilmary J Navea M: 27.880.831 Robert J Evies L: 27 .510.029 José G Moralez D: 27.880.439 Kleiber Núñez: 27.880.563 Humberto M Coronado L: 27.880.455 Pedro R Rodríguez G:27.880.126 PNF: ING MECANICA Tutor: ING William Manzano TUTOR ACADEMICO: MORALES JASMIN C.I 13.228.43 El Playón: 20 de Junio del 2020 1 REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA UPTP JJ MONTILLA- EL PLAYÓN SANTA ROSALÍA-ESTADO PORTUGUESA Diseñar un Brazo Meca Hidráulico como plan de desarrollo tecnológico en el Sector 19 de Marzo, Santa Rosalía, EstadoPortuguesa PNFM-SR10-426-2/3 Autores: 1 Wuilmary Navea: [email protected] 2 Robert Evies: 27.510.029 [email protected] 3 José Morales: [email protected] Kleiber Núñez: 27.880.563 kleibernuñ[email protected] 5 Humberto coronado 27.880.455 Humbertomiguelcoronadolucena@gmail 6 Pedro Rodríguez [email protected] PNF: ING MECANICA Tutor: ING William Manzano TUTOR ACADEMICO: MORALES JASMIN C.I 1322843 El Playón: 20 de Junio del 2020 2 Dedicatoria El presente proyecto es dedicado con mucho amor y cariño a nuestros padres. Que gracias a ellos pudimos lograr esto. Pero en especial queremos dedicar nuestro proyecto al Señor Yonnis (padre de nuestra compañera Wuilmary) que nos presto su mano amiga y nos facilito algunos materiales para poder ejecutar nuestro proyecto. Agradecidos con ese representante aunque ya no este físicamente pero igual se le agradece por la ayuda que nos brindo mientras pudo. 3 Agradecimiento Primero que nada le damos gracias a nuestro señor Dios por darnos la vida. A nuestros padres por darnos la oportunidad de estudiar, y poder conocer cosas asombrosas que nos brinda este mundo. Tambien queremos darles las gracia a los profesores de la Universidad Politécnica Territorial del Estado Portuguesa Juan De Jesús Montilla( Extensión Santa Rosalia) por el apoyo, los consejos, las esperanzas, fuerzas y la motivación de seguir luchando por nuestros estudios. Le damos gracias también a nuestros amigos por estar ahí cuando los hemos necesitado apoyándonos a cumplir nuestros sueños y a los entes de la comunidad gracias por ayudarnos a realizar nuestro proyecto, aunque tuvimos una montaña rusa de emociones pero lo logramos con ese apoyo, dedicación y ganas de no rendirnos hasta alcanzar lo que realmente queríamos lograr. Es importante resaltar que queremos agradecerle a la profesora Jasmín Morales que a pesar de la circunstancia estuvo ayudándonos siempre, por su paciencia, dedicación y amor que nos brindo en cada momento. De igual manera le damos las gracias al profesor e Ingeniero Mecánico: Henry Escobar por tenernos paciencia y porque a pesar de las circunstancias nos apoyo bastante y nos motivo a seguir luchando por nuestra meta y para así poder demostrar lo que alguna vez una persona maravillosa como el nos enseño. También queremos agradecerle al profesor Wuilian Manzano que nos salvó cuando creímos que todo iba a terminar. Y por último pero con eso no queremos decir que no sea importante porque si lo es, agradecidos con el coordinador del plantel Manuel Timaure por siempre estar al pendiente del proceso de nuestro proyecto. Estamos agradecidos porque con esta experiencia pudimos aprender muchas cosas, que tendrán mucho significado en nuestras vidas. 4 INDICE Pág. 1. Páginas Preliminares Portadas_____________________________________________________________1 Acta de evaluación del Proyecto__________________________________________2 Dedicatoria__________________________________________________________3 Agradecimiento_______________________________________________________4 Índices (General – Cuadros Gráficos)_____________________________________5 Introducción_________________________________________________________7 Generalidades (universal, venezolana, regional)_____________________________8 diagnostico situacional_______________________________________________ 9 Planteamiento de problema_____________________________________________10 Objetivos (general y específicos)________________________________________11 Justificación________________________________________________________12 Impacto social_______________________________________________________13 Novedad del proyecto_________________________________________________13 Población beneficiada_________________________________________________14 , vinculación del Proyecto con el Plan de la Nación 2014-2019________________14 Aspectos sociales____________________________________________________15 Aspectos tecnológicos________________________________________________16 Descripción de la comunidad de impactad_________________________________16 Historia del consejo comunal___________________________________________16 Personas responsables_________________________________________________17 Ubicación Geográfica_________________________________________________17 5 Metodología de la investigación_________________________________________17 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA Antecedentes Investigativos ___________________________________________18 Bases teóricas_______________________________________________________19 Principios teóricos___________________________________________________19 Bases legales_______________________________________________________22 PROPUESTA TECNOLÓGICA Cuadro comparativo__________________________________________________24 Cálculos___________________________________________________________26 Prototipo___________________________________________________________27 Planos____________________________________________________________ 27 TRAYECTO II Descripción del elemento, equipo, herramienta o máquina.___________________29 Análisis de esfuerzo del diseño_________________________________________30 Identificar los posibles procesos de manufactura u operaciones para la fabricación_30 Implementación de las filosofías de mantenimiento_________________________30 CONCLUSIONES___________________________________________________31 RECOMENDACIONES______________________________________________32 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS____________________________________33 ANEXOS__________________________________________________________34 Cronograma de Actividades____________________________________________35 6 INTRODUCCIÓN La introducción según María Estela Raffino (2019). Es la parte inicial de un texto, ya sea en un ensayo, un libro o un artículo de investigación. En esta primera parte se sitúa el texto en un contexto determinado u por lo general expresa un resumen de lo que será explicado o desarrollado en el cuerpo del texto. En la introducción, el autor se familiariza con el tema. Los Proyectos, son el eje central de los PNF y comprenden la integración multidimensional de los saberes y conocimientos, su aplicación en la resolución de problemas, el desarrollo de Potencialidades y el mejoramiento de la calidad de vida de las comunidades, las regiones y el país. En vista de lo antes dicho este proyecto se basa en una gran gestión organizativa de parte de los estudiantes de la Universidad Politécnica Territorial del Estado Portuguesa Juan de Jesús Montilla (UPTP- Juan de Jesús Montilla). En este mismo orden de ideas podemos decir que este proyecto es de campo con acción participativa y tiene como finalidad, lograr el diseño de un brazo mecánico para efectuar cualquier tarea con funciones parecidas al brazo humano, donde se desee, como soldar, sujetar, girar, mover entre otros. Este mecanismo puede ser parte de un robot más complejo o ser independiente. Estos sistemas poseen diferentes partes que se unen y conectan para hacer sus movimientos de rotación y traslación. Con estos movimientos, los usos de estos brazos se amplían ya que permiten mayor movilidad por el diseño de sus partes. Al seleccionar este proyecto tomamos en cuenta las capacidades cualitativas que se han venido obteniendo a lo largo de todo el periodo académico. Por otra parte la tecnología cada vez avanza más y más en vía al desarrollo para hacer la vida del hombre más cómoda y segura, por eso se está implementando la robótica como punta de lanza, esto. No con el objetivo de sustituir el trabajo del hombre, sino de evitar exponer al ser humano a condiciones donde se vea afectada su salud física. Por su parte nosotros vemos todo esto como una gran oportunidad para innovar en materia tecnológica y lograr implementar diseños de nuestra casa de estudio para la comunidad el barrio 19 de marzo del Playón municipio Santa Rosalía. 7 Generalidades (universal, venezolana, regional) La tecnología es una característica propia del ser humano consistente en la capacidad de este para construir, a partir de materias primas, una gran variedad de objetos, máquinas y herramientas, así como el desarrollo y perfección de su fabricación y emplearlos con miras a modificar favorablemente el entorno o conseguir una vida más favorable, en este sentido, el desarrollo mecánico y robótico ha sido una punta de lanza en este siglo moderno para hacer trabajos donde el ser humano se ve comprometido con su salud. En nuestro país se ha visto gravemente afectado el desarrollo tecnológico, debido al alto costo y la falta de inversión de la misma, ya que estamos atravesando una crisis económica por la cual la tecnología se ha convertido en una gran complejidad por sus altos niveles de exigencia. Así mismo, en nuestro barrio 19 de marzo, la tecnología no es muy avanzada ni su cultura pero se tiene un alto deseo de superación y nuestros talleres mecánicos cuentan con las condiciones necesarias para la aplicación de este proyecto. 8 Diagnóstico situacional Según Aguirre (2007). Es el conocimiento aproximado de las diversas problemáticas de una población objetivo, a partir de la identificación e interpretación de los factores y actores que determinan su situación, un análisis de sus perspectivas y una evaluación de la misma. En viste de lo entes mencionado, después de una previa observación nos dimos cuenta del poco interés que se le ha dado al uso de la tecnología en nuestro país en general y aun mayor en el barrio 19 de Marzo. Pudimos diagnosticar que el lugar se encuentra con poco desarrollo tecnológico pero aunque las personas, no están modernizadas en cuanto a su estilo de vida pero tienen un gran deseo de superarse. Con relación a esto podemos decir que las condiciones están a nuestro favor por las condiciones del sector y de sus personas. Así mismo nosotros los estudiantes de la unidad de estudio U.P.T.P JJ Montilla, disponemos de un gran deseo y de herramientas que se han obtenido a lo largo de todo el trayecto de estudio en la institución. Los problemas existentes en el barrio son; aguas servidas, la inconstancia de electricidad y su fluctuación voltaica, así mismo no cuenta con servicio de internet y solo cuenta con un solo taller mecánico (por que el brazo lo vamos se tiene dispuesto usar en talleres mecánicos) 9 Planteamiento de problema Según Saravia (s.f), es resultado de una profunda y serena reflexión realizada por el investigador después de haber revisado detalladamente la literatura correspondiente (antecedentes teóricos y empíricos) e interiorizado los principales conceptos y proposiciones teóricas que le permiten formular con toda claridad y dominio el problema que se pretende resolver con la investigación. A este aspecto Hernandez, Fernandez y Baptista (1997) afirman que el investigador “debe ser capaz no sólo de conceptuar el problema sino también de verbalizarlo de forma clara, precisa y accesible” (p. 59). A menudo el investigador sabe lo que desea hacer pero no encuentra la manera de plasmarlo en el papel y entonces amerita un gran esfuerzo por traducir sus ideas de manera escrita en un contexto de fácil comprensión, lo cual podría también requerir la colaboración o el aporte de otras personas. Debido a las condiciones económicas actuales de nuestro país, el desarrollo tecnológico y científico se ha visto afectado gravemente. En lo particular en nuestro barrio no es la acepción, ya que nuestra comunidad está atrasada en esta área, en tal sentido que la zona no cuenta con internet, aguas servida, un buen alumbrado público, entre otros. Así mismo se pudo observar que la exposición a las altas temperaturas al momento de soldar o fundir los metales, tiende afectar la integridad física de las personas que laboran en los talleres mecánicos, de igual manera, la incidencia de los químicos y elementos radioactivos pueden afectar la salud de las mismas 10 Objetivos de investigación Los objetivos son el enunciado de los propósitos de la investigación e identifican claramente lo que se pretende lograr al finalizar el proyecto. La presentación de los objetivos de investigación lleva al investigador a tener un enunciado claro y preciso de las metas que se persiguen con la investigación. Los objetivos deben expresarse con claridad para evitar posibles desviaciones en el proceso de investigación y deben ser susceptibles de alcanzarse; son las guías del estudio y durante todo el desarrollo del mismo deben tenerse presentes. Evidentemente, los objetivos que se especifiquen han de ser congruentes entre sí. (Hernandez, Fernandez y Baptista, 1997, p. 60) Objetivo general Diseñar un brazo Meca Hidráulica como plan de desarrollo tecnológico en el Sector 19 de Marzo, Municipio Santa Rosalía, Estado Portuguesa. Objeto específico Diagnosticar la necesidad de diseñar un Brazo Meca Hidráulico, en el Sector 19 de Marzo del Municipio Santa Rosalía Estado Portuguesa. Planificar las actividades para el diseño de un Brazo Meca Hidráulico, en el Sector 19 de Marzo, Municipio Santa Rosalía, Estado Portuguesa. Diseñar el Brazo Meca Hidráulico, en el Sector 19 de Marzo, Municipio Santa Rosalía, Estado Portuguesa. Ejecutar las actividades planificadas para el diseño de un Brazo Meca Hidráulico, en el Sector 19 de Marzo, Municipio Santa Rosalía, Estado Portuguesa. Evaluar los resultados obtenidos del diseño de un brazo Meca Hidráulico en el Sector 19 de Marzo, Municipio Santa Rosalía, Estado Portuguesa. 11 Justificación Fizc (2009) en su publicación dice que la mayoría de las investigaciones se efectúan con un propósito definido. Así mismo este propósito debe ser lo suficientemente fuerte para que justifique su realización. La justificación debe contener por qué se hace la investigación y citar todos los beneficios que tendrá el trabajo. Hay que justificar el estudio de la misma, donde se explican las razones y beneficios de la investigación. En relación con lo que el autor dijo, creemos necesario hacer estas actividades para fortalecer el desarrollo de la tecnología en el sector 19 de marzo asi como también evitar daños en la salud de las personas que trabajan en talleres mecánicos. La construcción del brazo meca hidráulico con jeringas pretende demostrar más dinámicamente con elementos de poco valor el funcionamiento de la teoría de Pascal. También aplicar conceptos matemáticos y científicos básicos y utilizar materiales de poco valor para la elaboración de la mano hidráulica con jeringas. En este presente proyecto podemos demostrar que la fuerza y presión puede originar movimientos en los cuerpos. En pocas palabras se podría reducir aún más, afirmando que: “Toda presión ejercida hacia un fluido, se espaciará sobre toda la sustancia de manera uniforme”. El proyecto consiste en la representación de un brazo hidráulico que sirve para levantar objetos a distancia. Nos ha parecido interesante la realización de este proyecto, para demostrar las múltiples adaptaciones en la realización de tareas y como se pueden aplicar las leyes físicas para mejorar la eficacia en el trabajo. Los sistemas hidráulicos, han sido desde hace muchos años, algunos de los principales sistemas de automatización industrial que existen. En la actualidad, la mayoría de los robots industriales utilizan los principios de la hidráulica para mover brazos mecánicos de gran precisión combinados con sistemas de programación avanzados. Aunque también podemos generar movimiento con motores. En la realización de un brazo hidráulico implica manejar principalmente los principio de Pascal y Arquímedes con base a lo cual incluye llegar a profundizar con más información como: palanca hidráulica, presión hidrostática y fluidos para así poder 12 llegar a comprender la parte teórica y así poder seguir a la parte practica el cual incluye materiales para su correcta elaboración y así con la información recabada y la realización del proyecto llegar a comprender su importancia en su utilización. Impacto social Las áreas donde más se refleja los cambios de forma descomunal son en la parte educativa, económica, cultural y servicial. Decidimos en la parte educativa como primer punto ya que el sector “19 de marzo” no acostumbra sumarse en las actividades y programas de las universidades y nosotros a través de este proyecto hemos logrado que el sector exprese de forma directa sus necesidades e inquietudes acerca del tema tratado, no con eso pudimos fomentar y recordar esos valores que se habían perdido en la comunidad pero del mismo modo con el material presentado a sus habitantes, se pueden instruir con respecto a la ingeniería mecánica . Como segundo impacto fue en el área económica, ya que nuestro proyecto está basado en materiales de bajo costo se puede ahorrar una gran suma de dinero que bien se pude destinar en otras problemáticas. Seguidamente en la parte cultural por que el sector se nos tiene acostumbrados a un modelo de vida que solo depende de las compras externas y nosotros con este brazo mecánico buscamos cambiar la forma de ver la vida. Por último y no menos importante en el contexto servicial, ya que el lugar donde va a ejecutar el proyecto se está ofrecen do un servicio de parte de los estudiantes, cosas que nuestra sector no acostumbra a ver tan presente de manos de los estudiantes. Novedad Como todo buen proyecto, está sujeto a debilidades. Este proyecto por su parte cuenta con unas debilidades que consideramos necesarios señalar, una de ella es que nuestro brazo mecánico es de materiales de bajo costo, lo que disminuye considerablemente su capacidad al igual que su tiempo de vida útil. Otra de las 13 desventajas es en relación con el peso de carga es menor que un brazo mecánico de una industria. Población beneficiada La población beneficiada oscila entre las 854 personas y 220 familias aproximadamente. Relación con el plan nacional simón bolívar y plan patria La constitución venezolana establece como una obligación del Ejecutivo Nacional la preparación de un Plan de Desarrollo Económico y Social de la Nación, cuyas líneas generales deben ser sometidas a la aprobación de la Asamblea Nacional en el transcurso del tercer trimestre del primer año de cada período constitucional. El Plan de la Patria contempla cinco objetivos históricos que se establecen como una visión de largo plazo y de los cuales se derivan veinticuatro objetivos nacionales y ciento cincuenta objetivos estratégicos y generales. Los objetivos históricos que establecen la visión son: 1. Defender, expandir y consolidar el bien más preciado que hemos reconquistado después de 200 años: la independencia nacional. 2. Continuar construyendo el socialismo bolivariano del siglo XXI, en Venezuela, como alternativa al sistema destructivo y salvaje del capitalismo y con ello asegurar la “mayor suma de seguridad social, mayor suma de estabilidad política y la mayor suma de felicidad”, para nuestro pueblo. 3. Convertir a Venezuela en un país potencia en lo social, lo económico y lo político dentro de la gran potencia naciente de América Latina y El Caribe, que garanticen la conformación de una zona de paz en nuestra América. 4. Contribuir al desarrollo de una nueva geopolítica internacional en la cual tome cuerpo un mundo multicéntrico y pluripolar que permita lograr el equilibrio del universo y garantizar la paz planetaria. 14 5. Preservar la vida en el planeta y salvar la especie humana. Visión: "Convertir a Venezuela en un País Potencia en lo social, lo económico y lo político destacando que la idea de País Potencia fue asociada no solamente al componente económico y productivo, sino además a la dimensión social, tanto como una potencia sustentada en el componente educativo transformador, como en función de una visión de relación entre los humanos y la naturaleza en la cual esta última es considerada como sujeto y no como mero objeto mercantilizarle" A partir del 2 de febrero de 1999 se inició un proceso de cambio en nuestro país, el cual para este proceso de cambio se plantea una nueva fase de cambio. Se plasma como modelo productivo socialista: Con el fin de lograr con significado, se buscara la eliminación de su división social, de su estructura jerárquica y de la disyuntiva entre la satisfacción humana y la producción de riquezas subordinada a la producción de capital. De forma diferente pero en el mismo contexto el adjetivo 5 nos habla de la preservación de la vida en la tierra, y eso es lo que nosotros con la implementación de este proyecto buscamos. Que la sociedad se vea menos comprometida al gasto y la contaminación que implica la extracción del agua. Aspectos sociales Por la situación económica de nuestro país nos vemos en obligación de implementar estrategias que nos beneficien en nuestras actividades cotidianas, nuestro proyecto en el ámbito social se ve muy destacado ya que nos permite implementar conocimientos científicos y tecnológicos como base de herramientas para nuestra comunidad, con el adjetivo de involucrar a la comunidad en la educación y logra así la unidad de la misma. Esto se debe al alto índice de participación de los habitantes del sector. 15 Aspectos tecnológicos Debido a déficit de los servicios básicos como la internet en nuestro país y la gran dificultad que tenemos para exceder a la tecnología, no contamos con la capacidad en esta área por ello este proyecto de realizar un brazo meca hidráulico está basado en la aplicación de materiales de reciclajes para minimizar los costos y así lograr que nosotros lo estudiantes que participamos y la comunidad involucrada podamos desarrollar una buena capacidad creativa para poder beneficiar a la comunidad con los resultados obtenidos. Descripción de la comunidad de impacto El barrio 19 de Marzo municipio Santa Rosalía es un lugar donde las personas son educadas por tener buenos modales que en su gran mayoría son practicantes del evangelio, aunque las condiciones estructurales del todo acta para las personas debido a que los sistemas de aguas servidas para empezar, el alumbrado, la vialidad y el servicio de internet no funcionen como regularmente deberían. A favor de esto se puede decir que las condiciones para el desarrollo de nuestro proyecto tecnológico están dadas a nuestro favor ya que, además. Las personas se encuentran muy motivadas en l desarrollo de nuestro proyecto, por lo que manifestaron que están disgustadas por no ver el progreso tecnológico y científico como se debería. Historia del consejo comunal: Todo comenzó cuando el presidente Hugo Chávez anuncia de forma oficial la conformación de los consejos comunales en el año 2007. Sus primeros integrantes fueron Alcides Mendoza, Rosaira Morales, Juan Chirinos, Zenaida Salvaran entre otros. Durante el primer periodo del consejo comunal se realizaron obras de carácter 16 social en beneficio de la comunidad en general, como el arreglo de las calles y ejecución de puente en el sector. Soluciones evitaciones; sustitución de los denominados ranchos por viviendas, alumbrado público, aguas blancas y aguas servidas. Acera y ayudas sociales a las ayudas más necesitadas Personas responsables: Principales Jose Sueres Gusman morían Hipolita Zarraga Maria Torrealba Suplentes Brenda Vargas Elvia Marchan Esthefany Nieriz Meria Reyes Miembros unidad administrativa y financiera Principales Gty ulacio Moraima silva Suplentes Alida rodriguez Emilio Midina Ubicación del barrio 19 de Marzo Norte: con parcelamiento. Sur: con barrio nuevo. Este: calle 8 “el Playon” Este: urbanización “santa Rosalía” Metodología de la investigación Este proyecto se rige bajo la metodología de investigación de campo acción participativa y autogestión. 17 Fundamento teórico Antecedentes investigativos “Los antecedentes reflejan los avances y el Estado actual del conocimiento en un área determinada y sirven de modelo o ejemplo para futuras investigaciones.” Según Fidias Arias (2004).Se refieren a todos los trabajos de investigación que anteceden al nuestro, es decir, aquellos trabajos donde se hayan manejado las mismas variables o se hallan propuestos objetivos similares; además sirven de guía al investigador y le permiten hacer comparaciones y tener ideas sobre cómo se trató el problema en esa oportunidad. Todo investigación, toman en consideración los aportes teóricos realizados por autores y especialistas en el tema a objeto de estudio, de esta manera se podrá tener una visión amplia sobre el tema de estudio y el investigador tendrá conocimiento de los adelantos científicos en ese aspecto. RESUMEN La evolución de la robótica ha permitido la creación de dispositivos que ayudan a automatizar las tareas del ser humano, un ejemplo de esto son los brazos mecánicos, los cuales se han convertido en una herramienta para profesionales y estudiantes, debido a que permite realizar tareas complejas, peligrosas y repetitivas de manera más sencilla y eficiente. Debido a esto, la Universidad Libre Seccional Barranquilla está realizando la creación de un brazo mecánico utilizando tecnologías como la impresión 3D para las piezas, junto con hardware y software libre como el Arduino con un módulo Bluetooth, el cual es enlazado con un aplicativo móvil hecho en Android para el funcionamiento y control del brazo a distancia. Los autores de este proyecto son: Marvin Molina Cárdenas* Patty Pedroza Barrios** Kevin Mauricio Gaitán Moreno, Javier Fernando Salgado Arismendy, María Camila Ordóñez Ávila*** 18 Bases teóricas Según Bavaresco, A. (2006) sostiene que las bases teóricas tiene que ver con las teorías que brindan al investigador el apoyo inicial dentro del conocimiento del objeto de estudio, es decir, cada problema posee algún referente teórico, lo que indica, que el investigador no puede hacer abstracción por el desconocimiento, salvo que sus estudios se soporten en investigaciones puras o bien exploratorias. Así mismo, Arias (2012) afirma que “Las bases teóricas implican un desarrollo amplio de los conceptos y proposiciones que conforman el punto de vista o enfoque adoptado, para sustentar o explicar el problema planteado”. (p. 107) Que es un brazo hidráulico Como su nombre lo dice el brazo hidráulico utiliza la presión de un fluido, generalmente agua para levantar cargas. Para entender su funcionamiento se deben revisar diferentes conceptos de Física de Fluidos, así que se resumen a continuación. La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos o de la hidráulica, que estudia los fluidos en estado de equilibrio, es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. Teorías hidráulicas El principal teorema que respalda el estudio de la hidrostática es el principio de Pascal. En el Principio de Pascal se dice que la presión aplicada a un punto de un fluido estático e incomprensible encerrado en un recipiente, se transmite íntegramente a todos los puntos del fluido. Así tenemos que la presión es igual a la fuerza sobre el área (P= F/A) y que se unidades son los pascales (N/m2 = Pa). Por otro lado, el Principio de Arquímedes implica que el fluido donde se encuentra sumergido un objeto ejerce una fuerza de empuje que actúa soportando y levantando a dicho objeto. En el caso del brazo hidráulico, se pueden levantar objetos gracias a una serie de pistones. Se denomina pistón a un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro 19 mediante aros flexibles llamados segmentos. El pistón efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión y volumen o transformando en movimiento el cambio de presión y volumen del fluido. En todas las aplicaciones en que se emplea, el pistón recibe o transmite fuerzas en forma de presión de a un líquido o de a un gas. Cuando una fuerza mecánica, trabajo o potencia es aplicada a un pistón A, la presión interna desarrollada en el fluido por su la densidad ejerciendo una fuerza de empuje a un pistón B. Según la ley de Pascal la presión desarrollada en el fluido es igual en todos los puntos por la que la fuerza desarrollada en el pistón B es igual a la fuerza ejercida en el fluido por el pistón A, asumiendo que los diámetros de A y B son iguales y sin importar el ancho o largo de la distancia entre los pistones, es decir por donde transitará el fluido desde el pistón A hasta llegar al pistón B. En nuestro modelo, los pistones utilizados son jeringas interconectadas y llenas de fluidos. De esta manera, cuando uno ejerce presión sobre una jeringa, ésta se refleja hacia las demás permitiendo el movimiento de las diferentes partes del brazo hidráulico, debido a que actúan como palancas. La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de aplicaciones. Probablemente, incluso, las palancas sean uno de los primeros mecanismos ingeniados para multiplicar fuerzas. En el modelo a realizar, las palancas serán de tercer tipo o de tercer grado ya que en este tipo de palancas la fuerza aplicada debe ser mayor a la fuerza a levantar y en nuestro trabajo es de vital importancia poder levantar objetos. Además se utilizarán palancas múltiples ya que es brazo que construiremos constará de dos hasta cuatro palancas para poder lograr el cometido. Que es un fluido Un fluido es una sustancia que se deforma permanente y continuamente cuando se le aplica un esfuerzo cortante. Todos los fluidos son compresibles (los cuerpos disminuyen de volumen al someterlos a una presión) en cierto grado. No obstante, los líquidos son mucho menos compresibles que los gases. Si consideramos que la 20 densidad del fluido permanece constante, la presión en el interior del fluido dependería únicamente de la profundidad. Historia del brazo El brazo hidráulico apareció basándose en el descubrimiento de la prensa hidráulica de Pascal, la cual permite levantar grandes masas con pequeñas fuerzas que se aplica en este artefacto. En la antigüedad por la necesidad de construir grandes edificaciones crearon una herramienta para levantar y transportar grandes masas que utilizaban para la construcción; esta herramienta era un brazo de madera que giraba sobre un eje para poder levantar y llevar el material de un lugar a otro. El brazo constaba de un sistema de poleas que por la fuerza de los trabajadores que jalaban las cuerdas le permitía levantar al material y luego bajarlo cuando se disminuía la fuerza. Con el transcurso de los años este brazo fue adquiriendo mejorías tanto en materiales como en su funcionamiento. Cuando Pascal descubre la prensa hidráulica estos brazos cambiaron radicalmente ya que se comenzaron a utilizar un sistema parecido a la prensa hidráulica, las cuales permitían levantar grandes pesos con menos esfuerzo. Transmisión de presión: Una fuerza mecánica es aplicada en el pistón A. La presión interna desarrollada en el fluido por su la densidad ejerciendo una presión de empuje en el pistón B. Según la ley de Pascal la presión desarrollada en el fluido es igual en todos los puntos por la que la presión desarrollada en el pistón B es igual a la presión ejercida en el fluido por el pistón A, asumiendo que los diámetros de A y B son iguales y sin importar el ancho o largo de la distancia entre los pistones, es decir por donde transitará el fluido desde el pistón A hasta llegar al pistón B. 21 Aplicación de presión en jeringas: El largo cilindro de la figura puede ser dividido en dos cilindros individuales del mismo diámetro y colocados a distancia uno de otro conectados entre sí por una cañería. El mismo principio de transmisión de la presión puede ser aplicado, y la presión desarrollada en el pistón B va ser igual a la presión ejercida por el pistón A. Bases legales Según Autores: Villafranca D, 2002 “Las bases legales no son más que leyes que sustentan de forma legal desarrollo del proyecto.” Análisis: Son las leyes, reglamentos y normas necesarias en alguna investigación o trabajo de grado cuyo tema lo amerite La constitución de la República Bolivariana de Venezuela en su Capítulo VI De los Derechos Culturales y Educativo. Artículo 109. El Estado reconocerá la autonomía universitaria como principio y jerarquía que permite a los profesores, profesoras, estudiantes, egresados y egresadas de su comunidad dedicarse a la búsqueda del conocimiento a través de la investigación científica, humanística y tecnológica, para beneficio espiritual y material de la Nación. Las universidades autónomas se darán sus normas de gobierno, funcionamiento y la administración eficiente de su patrimonio bajo el control y vigilancia que a tales efectos establezca la ley. Se consagra la autonomía universitaria para planificar, organizar, elaborar y actualizar los programas de investigación, docencia y extensión. Se establece la inviolabilidad del recinto universitario. Las universidades nacionales experimentales alcanzarán su autonomía de conformidad con la ley. De este mismo modo, este artículo 22 en su primera pare señala que el Estado reconoce la autonomía de las universidades que permita a los docentes y estudiantes realizar investigaciones a través de la ciencia y tecnología, es por ello que nosotros los estudiantes nos hemos dado la libertad de investigar en este proyecto . Artículo 110. El Estado reconocerá el interés público de la ciencia, la tecnología, el conocimiento, la innovación y sus aplicaciones y los servicios de información necesarios por ser instrumentos fundamentales para el desarrollo económico, social y político del país, así como para la seguridad y soberanía nacional. Para el fomento y desarrollo de esas actividades, el Estado destinará recursos suficientes y creará el sistema nacional de ciencia y tecnología de acuerdo con la ley. El sector privado deberá aportar recursos para los mismos. El Estado garantizará el cumplimiento de los principios éticos y legales que deben regir las actividades de investigación científica, humanística y tecnológica. La ley determinará los modos y medios para dar cumplimiento a esta garantía. Este articulo expresa claramente que el estado apoya las actividades que tengan algo que ver con la ciencia y tecnología, la creación de un sistema para el apoyo y protección de la misma, así como la garantía de recursos para dichas actividades La Ley de Ciencia, Tecnología e Innovación de Venezuela 2001 en el capítulo I Artículo 5 dice. Las actividades de ciencia, tecnología e innovación y la utilización de los resultados, deben estar encaminadas a contribuir con el bienestar de la humanidad, la reducción de la pobreza, el respeto a la dignidad y los derechos humanos y la preservación del ambiente. Este artículo no deja claro que los resultados obtenidos deben de estar dirigidos al bienestar de las personas y al final cierra diciendo que debe preservar el ambiente. 23 Propuesta de tecnologías Un proyecto tecnológico, por lo tanto, es un plan cuya finalidad es propiciar el desarrollo o la modificación de un producto, un servicio o un proceso, con el objetivo de que su efecto sea una mejora en la calidad de vida. Lo habitual es asociar esta clase de proyectos a informática o a la electrónica, aunque la idea de tecnología es más amplia Para Bunge (1972), la tecnología encuentra su fundamento científico, principalmente por dos operaciones en su tipo de conocimiento: por la formulación tanto de reglas tecnológicas, como de teorías tecnológicas. Bunge (1.972: 694) nos amplía el concepto de regla tecnológica: “una regla es una instrucción para realizar un número finito de actos en un orden dado y con un objetivo también dado... Los enunciados de leyes son descriptivos e interpretativos, las reglas son normativas... mientras que los enunciados legal informes pueden ser más o menos verdaderos, las reglas sólo pueden ser más o menos efectivas” Cuadro comparativo: Brazo industrial Brazo del proyecto Ventajas Desventajas Características Ventajas Eficiencia Contaminación Mayor precisión, sin cansancio Reemplazamiento de mano de obra humana. Tareas peligrosas. Cambio paradigma. Se emplea para sustituir y ampliar funciones que realizaría un brazo humano. Sus funciones, así como las aplicaciones que pueden llegar a tener, se van desarrollando Realidad Ampliada. Pueden hackeados de ser por Desventajas Características Costos de Calidad media materiales Aumenta Velocidad rotación nuestra experiencia en estas áreas Tiempo de Seguridad producción confianza El diseño Nuestro brazo meca hidráulico está de construido con materiales y de bajo costos lo cual nos permite hacer y nuestro diseño con una mayor velocidad y facilidad, usando 24 Mayor velocidad. Reducción de costos. Pueden ir a donde el humano no puede. alguien para día a día. cambiar tareas. Permite, de esta manera, Pueden cambiar que los las cosas o trabajos hacerlas mal. mecánicos en las fábricas sean más sencillos para sus trabajadores, además evita Programarlos que se para ser violentos produzcan accidentes Si son utilizados laborales para seguridad relacionados social pueden con la carga de Presentar fallos y peso, entre pueden poner en otras. riesgo la vida de las personas. Se necesita menos Personal para producir jeringas que generan el movimiento del brazo. Utilizamos La calidad de menos los materiales herramientas implementados es de menor calidad Pueden hacer tareas que para el personas ser humano Las deberán enfocarse son más a las carreras mortales. tecnológicas si no se quedaran sin empleo ya que estas carreras serán fundamentales para mantener el 25 Cálculos: -La ventaja mecánica ideal es de 5, ya que las áreas son A1= 2cm y A2= 0.4 cm. -El volumen de agua utilizado es de: Jeringa (A): 0.00003 m³ Jeringa (B): 0.000035 m³ Jeringa (C): 0.000025 m³ - Las masas levantadas son de : 100 gr, 50 gr, 20 gr, 15 gr - Calculamos las fuerzas de salida para cada una de las masas. F=W F= mg/ MI F= (0.1 kg)(9.8 m/s²) /5 = 0.196 N F= (0.05 kg)(9.8 m/s²) /5 = 0.098 N F= (0.02 kg)(9.8 m/s²) /5 = 0.0392 N -Calculamos la presión H1= 7 cm jeringa 4 (parte inferior, rotación) H2= 9 cm jeringas 1, 2 y 3 (estructura de madera) P= dgh P1= (1000 kg/m³)(0.07 m)(9.8 m/s²)= 686 Pa P2= (1000 kg/ m³)(0.09m) (9.8 m/s²)= 882 Pa 26 Prototipo Nuestro brazo es un prototipo basado en jeringas de 10 y 5 c/c. Con láminas de 0,3 mm de ACERO INOXIDABLE CALIBRE 24 TIPO 304 ACABADO P3, tubos de aluminio de o, 50 pulgadas. Tornillos de 1 pulgada de lleve diez. Tiene un motor en la base y un tubo cuadrado de 5 pulgadas. Además de todo eso, tiene una lo que nosotros llamamos mano que está fabricada con plástico, nuestro brazo tiene como meta, imitar las funciones de un brazo humano y evitar la exposición del hombre en zona de peligro. Planos Según Gomes j (2006) se denomina plano a la representación de la planta de un edificio, así como a las representaciones y esquemas de los diseños industriales. Plano 2 27 Plano 3 Plano 4 . 28 TRAYECTO II Descripción del elemento, equipo, herramienta o máquina. Nuestro brazo tiene como nombre meca hidráulica porque tiene dos modalidades; en la parte inferior cuenta con un motor de 50wl, 60hz. Que permite que el brazo realice un movimiento rotatorio de 360° si se desea, este movimiento hace la función que un hombro hace en nuestro cuerpo. Seguidamente, más arriba posee otra articulación que es movida por una jeringa con un rango de movimiento de 53° y al igual que la anterior movilidad hace la semejanza del hombro humano. De esta misma manera, más arriba tiene otra articulación que es parecida al hombro humana y es movida por una jeringa más pequeña con un rango de movimiento de 90°, esta articulación permite un mayor alcance al brazo para sujetar los objetos, proporcionando a su vez equilibrio. Después posee una pinza de plástico con dos ganchos de agarre pero solo tiene movilidad en una sola paleta de la pinza. Para la elaboración usamos láminas de acero inoxidable de 0.33 pulgadas y las cortamos con un esmeril para después pulir cada una de sus piezas, de igual forma usamos un taladro para abrir los agujeros donde van los tornillos que sujetan las placas metálicas, también usamos tubos de aluminio que cortamos con una segueta y después pulimos con el esmeril, esta brazo lo empezamos en casa de nuestro compañero José Morales y después terminamos de hacerlo en la casa de nuestro compañero Pedro rodríguez por el taller mecánico que tiene su papa, hay usamos, esmeril, pulidora, alicate de presión, taladro, martillo, tenaza. El grupo está conformado por seis participantes, una mujer y cinco hombres que hemos estado en contacto directo con el proyecto. 29 Análisis de esfuerzo del diseño El brazo por ser un prototipo solo puede cargar con un peso de 550gm y se mueve a una velocidad muy lenta. Cabe destacar que la velocidad y la potencia del diseño dependen del operador Identificar los posibles procesos de manufactura u operaciones para la fabricación Creemos posible la construcción industrial y en masa de nuestro brazo por su diseño y fácil acceso a los materiales que se necesitan para su construcción como lo son: tubos de acero o aluminio, láminas de acero inoxidable o común, gatos hidráulicos con sus respectivas mangueras, bomba hidráulica, soldadura entre otros. Implementación de las filosofías de mantenimiento Para el mantenimiento de nuestro prototipo consideramos necesario renovar el fluido que se esté usando después de un tiempo, reemplazar las mangueras rotas o las jeringas que estén paralizadas, también es importante ajustar los tornillos si el esfuerzo los afloja. 30 CONCLUSIONES Para finalizar podemos decir, que este proyecto tiene como finalidad desarrollar la tecnología en el barrio 19 de marzo y así mismo evitar accidentes laborales en los talleres mecánicos, es necesario señalar que se obtuvieron buenos resultados a la hora de la practicas, pero fue necesario hacer muchas pruebas y modificaciones en el diseño del brazo meca hidráulico. 31 RECOMENDACIONES Seguir implementando proyecto de este tipo. Invertir recursos materiales y humanos para cada proyecto. Investigar sobre el uso de nuevas tecnologías. 32 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Autores: Ing. Carolina Ureña, Ing. Jorge Zamudio y Ing. Jorge Márquez Sears,Zemansky & Young, Física Universitaria, sexta edición http://trabajofisica.galeon.com/ http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/prensa/prensa.htm (64013) http://perso.gratisweb.com/grupopascal/FLUIDOS%20Profe/FLUIDOS%20Profe/Ca rpeta %20unidad/Phidrostatica/index.htm 33 ANEXOS 34 Cronograma de Actividades Según ulián Pérez Porto y María Merino (2011) El cronograma, por lo tanto, es una herramienta muy importante en la gestión de proyectos. Puede tratarse de un documento impreso o de una aplicación digital; en cualquier caso, el cronograma incluye una lista de actividades o tareas con las fechas previstas de su comienzo y final. Fecha: Actividad lugar Personas presentes 20/01/2020 Reunión para conformar los Universidad grupos Alumnos profesor 03/02/2020 Reunión para discutir título Universidad del proyecto Alumnos 10/02/2020 Reunión para definir las Universidad pautas del proyecto Alumnos profesor y y 02/03/2020 Visita del barrio 19 de Casa de willmari Alumnos marzo Navea 09/03/2020 Visita del barrio 19 de Casa de willmari Alumnos marzo Navea 22/03/2020 Recolección de materiales Casa de Alumnos Willmari Navea 18/04/2020 Recolección de materiales Casa de Morales José 12/05/2020 Construcción del brazo Casa de Morales José Alumnos 06/06/2020 Construcción del brazo Casa de Pedro Alumnos Rodríguez 07/06/2020 Últimos ajustes al brazo Casa de José Alumnos Morales 35
