ELEVADOR HIDRAULICO 1. OBJETIVO Construir un elevador utilizando los conociientos !"sicos de #$sica ec"nica de #luidos. %. Intr Introd oduc ucci ci&n &n Este 'ro(ecto da una uestra de c&o #unciona una 'arte de la ec"nica de #luido #luidoss ( ta!i) ta!i)n n ec"n ec"nica ica** edian ediante te un elevad elevador or ( as$ 'odeo 'odeoss darles darles di#erentes usos* coo los +a( en la actualidad ,ue son los -atos +idr"ulicos ( las 'rensas +idr"ulicas. . /arc /arco o te&r te&ric ico o 0u) es un 2luido3 Los l$,uidos ( los -ases tienen la ca'acidad de #luir de!ido a la ovilidad de las 'art$culas ,ue los constitu(en* 'or esta raz&n se llaan #luidos. E4e'los son el aceite* al a-ua o el aire. Los Los l$,u l$,uid idos os ( los los -ase -asess co' co'ar arte ten n al-u al-una nass 'ro' 'ro'ie ieda dade des* s* 'ero 'ero e5is e5iste ten n di#erencias i'ortantes entre ellos ,ue condicionan las a'licaciones t)cnicas de a!o a!oss #lui #luido dos. s. Veaos aos las las "s "s i'o i'orta rtant ntes es de esta estass 'ro' 'ro'ie ieda dade dess ( co'arar los l$,uidos con los -ases. 6ro'iedades de los 2luidos Viscosidad La visc viscos osid idad ad es la 'ro' 'ro'ie ieda dad d ,ue ,ue dete deter rin ina a la edi edida da de la #lui #luide dezz a deterinadas te'eraturas. A "s viscoso enos #lu(e un #luido. Cuanto "s viscoso es un #luido es "s 'astoso ( enos se desliza 'or las 'aredes del reci'iente. 6odeos decir ta!i)n ,ue es la a(or o enor resistencia ,ue o#rece un l$,uido 'ara #luir li!reente. A "s resistencia a #luir "s viscoso. 7i e5is e5iste te una una a( a(or visc viscos osid idad ad** el l$,u l$,uid ido o #lu( #lu(e e "s "s lent lenta aen ente. te. A "s "s te'eratura enos viscoso es un #luido. El ovi ovii ien ento to de los los #lui #luido doss se 'ued 'uede e ver ver li-e li-era rae ent nte e #ren #renad ado o 'or 'or el rozaiento entre sus 'art$culas en la direcci&n de su des'lazaiento. Este #en&eno es uc+o "s i'ortante en los l$,uidos ,ue su#ren una ')rdida a'recia!le de ener-$a ( de 'resi&n a edida ,ue se ueve 'or tu!er$as o canales. 2luidez Es 'arecido a la viscosidad 'ero lo contrario. Es una 'ro'iedad de l$,uidos ( -ases ,ue se caracteriza 'or el constante des'lazaiento de las 'art$culas ,ue los #oran al a'licarles una #uerza.
Los -ases se e5'anden ocu'ando todo el voluen del reci'iente ,ue les contiene* (a ,ue no dis'onen ni de voluen ni de #ora 'ro'ia. 6or esta raz&n los reci'ientes de!en estar cerrados. Los l$,uidos si antienen su voluen* aun,ue ado'tan la #ora del reci'iente +asta alcanzar un nivel deterinado* 'or lo ,ue 'ueden 'eranecer en un reci'iente cerrado. Densidad Es la cantidad de asa 'or unidad de voluen de una sustancia. 7e utiliza la letra -rie-a 8 9R+o: 'ara desi-narla. La densidad ,uiere decir ,ue entre "s asa ten-a un cuer'o en un iso voluen* a(or ser" su densidad. 8 ; asa
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
La 'osi!ilidad de co'riirse o e5'andirse de'endiendo de la 'resi&n ,ue se e4erce so!re un -as es una de las 'ro'iedades de a(or a'licaci&n t)cnica de este ti'o de #luidos. En el caso de los l$,uidos* aun,ue se auente su 'resi&n* no se odi#ica su voluen de anera si-ni#icativa* 'or lo ,ue se consideran inco'resi!les. La 6resi&n en los 2luidos Un #luido alacenado en un reci'iente e4erce una #uerza so!re sus 'aredes. Esta #uerza e4ercida 'or unidad de su'er#icie se denoina 6resi&n. 7e ide con el an&etro.
6resi&n >'? ; 2uerza >2?< 7u'er#icie >7? La unidad de 'resi&n en el sistea internacional es el 6ascal >6a?* ,ue e,uivale a 1 ne@ton 'or cada etro cuadrado. El 'ro!lea es ,ue el 'ascal es una unidad u( 'e,uea en co'araci&n con los valores +a!ituales de 'resi&n. 6or este otivo se utilizan otras unidades coo el !ar o la at&s#era. 1at ; 11. 6a 1!ar ; 1. 6a Las #uerzas de!idas a la 'resi&n del #luido actan en direcci&n 'er'endicular a las 'aredes del reci'iente en cada uno de sus 'untos. Los -ases 'resionan con la isa intensidad so!re todos los 'untos del reci'iente. 7u valor en condiciones naturales es 'e,ueo de!ido a la !a4a densidad de los -ases* aun,ue 'uede auentar al co'riirlos. La 'resi&n en los l$,uidos auenta con la 'ro#undidad de!ido al 'eso del l$,uido ,ue tiene 'or encia* 'or lo ,ue la "5ia 'resi&n se 'roduce en el #ondo del reci'iente. La 'resi&n a'licada en un 'unto de un l$,uido contenido en un reci'iente se transite con el iso valor a cada una de las 'artes del iso >6rinci'io?. Esto se utiliza 'or e4e'lo en los sisteas de #renos.
6odeos co'ro!ar ,ue la 'resi&n auenta al descender dentro de un l$,uido viendo ,ue la velocidad con la ,ue sale el l$,uido es a(or cuanto "s a!a4o est) el a-u4ero e#ectuado en la 'ared lateral del reci'iente.
El aire* el a-ua ( otros ti'os de #luidos se utilizan coo #uente de ener-$a a'rovec+ando su oviiento o la 'resi&n a la ,ue se encuentran soetidos. Ta!i)n se utilizan 'ara circuitos en eu"tica e Hidr"ulica. 6RE7IO Es la relaci&n de la a-nitud de #uerza so!re la su'er#icie donde est" siendo a'licada 6resi&n +idrost"tica Es la 'resi&n ,ue e4erce cual,uier #luido en re'oso a cual,uier 'unto se tiene en cuenta la 'ro#undidad o la altura 6rinci'io de 'ascal La 'resi&n es transitida con la isa a-nitud en todos los 'untos ( 'or todas direcciones. En #luidos Inco'resi!les 7e dice ,ue
P1 = P2
Entonces se dice ,ue la 'resi&n es la relaci&n de la #uerza so!re el "rea o la su'er#icie nos ,uedar$a asiF
6ara el e4e'lo del elevador nos ,uedar$a asi
E4e'loF
07er" ,ue a+orraos ener-$a en este diseo3 La Le( de conservaci&n de la ener-$a >terodin"ica? nos dice ,ue la ener-$a ni se crea ni se destru(e solo se trans#ora. Entonces 'odeos concluir ,ue un sistea coo este el tra!a4o es el iso es decir 7iendo G;tra!a4o 2;#uerza D ; distancia
G;2D G1 ; 21 D1 G% ; 2% D%
F 1 F 2
x 1 x 2
=A
1
= A
2
A 2
A 1
A 1 W 1 W 2
=
A 2
∗ A 2
A 1
=1
G1 ; G% .
/ATERIALE7 Jerin-as >1c%c%c? /an-uera de di"etro % llaves de 'aso v"lvulas antiretorno Balso >circular ( cuadrado? Tornillos Otros.
. 6ROCEDI/IETO 1. Circuito de la 'arte +idr"ulica
%. /ec"nica 'ara su!ir o !a4ar el elevador
Cuando la 4erin-a se encuentra en la 'osici&n inicial >esta desocu'ada? tiene ,ue estar en el 'rier 'iso
. E5'licaci&n .1 7u!ir el elevador .1.1 A!rir la llave 1 .1.% Cerrar la llave % .1. +alaos el e!olo de la 4erin-a 1. Cuando +alaos el e!olo de la 4erin-a 1 la lleneos de a-ua ,ue 'roviene de tan,ue.
.1. 'ulsaos el e!olo >+asta el "5io to'e?* el a-ua #lu(e +acia la 4erin-a * esta se llenara ( as$ correr" el e!olo a x 'osici&n. .1. 7e re'ite el 'aso .1. ( .1. 'ara se-uir su!iendo* si lo ,ue ,uiere es !a4ar el elevador ir al 'aso .% OTAF se recoienda llenar la 4erin-a >%1 l?* si esto no se +ace el e!olo se 'uede salir ( se 'uede salir el a-ua. .% Ba4ar el elevador .%.1 Cerrar la llave 1 .%.% A!rir la llave % .%. +alaos el e!olo de la 4erin-a %. Cuando +alaos el e!olo de la 4erin-a % la lleneos de a-ua ,ue 'roviene de la 4erin-a. .%. 'ulsaos el e!olo >+asta el "5io to'e?* +aciendo ,ue el a-ua #lu(a +acia el tan,ue* la 4erin-a se desocu'ara ( as$ el e!olo re-resara a x 'osici&n. .%. 7e re'ite el 'aso .%. ( .%. 'ara se-uir !a4ando* si lo ,ue ,uiere es su!ir el elevador ir al 'aso .1 .%.K OTA F se recoienda llenar la 4erin-a >%1 l?* si esto no se +ace el e!olo se 'uede salir ( se 'uede salir el a-ua. K. CALCULO7 2orula del 'rinci'io de 'ascal des'e4ada
Di"etro de la 4erin-a 1 ( % >l? ; .1% diametro
Radio >r? ;
2
;
0.012 2
; .K
Altura >+? ; . Di"etro de la 4erin-a >%l? ; .% diametro
Radio >r? ;
2
0.02
;
2
; .1
Altura >+? ; .1% rea de la 4erin-a 1 ( % ; % ¿ π ∗r ∗( h+ r ) A1;% ¿ π ∗0,006 m∗(0,055 m + 0,006 m)
A1;*%%MMN rea de la 4erin-a ; % ¿ π ∗r ∗( h+ r ) A%;% ¿ π ∗0,01 m∗(0,12 m+0,01 m) A%; *1KN 2uerza a'licada indeterinada Utilizando el 'rinci'io de 'ascal 2%;
2%;
A 2 A 1
F 1
0,008163 m ² 0,002299 m ²
F 1
2%; * 21 6odeos concluir ,ue la #uerza e4ercida en la 4erin-a de %l es * veces a(or a la e4ercida en la 4erin-a de l P. BIBLIOQRA2IA Juan Jos) Bolina-a I. ec"nica eleental de los #luidos > li!ro? %1 +tt'F<<@@@.areaciencias.co<#isica<'ro'iedadesdelos#luidos.+tl P. AEO7
