Mano Hidraúlica


Categoría: Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)
Área de participación: Ciencias de la ingeniería

Asesor: Marisa Calle Monroy.

Miembros del equipo:
Samuel Liceaga Rueda (), COPÁN,
Orestes Marlon Herrera Arguelles (), COPÁN,
Kevin Meavepeña Zurita (), COPÁN,

Resumen

Este proyecto se realizara para ver que tanto nos puede servir la energía hidráulica en nuestras vidas cotidianas usando la Teoría Pascal. La mano hidráulica utiliza la incompresibilidad del agua usándolo en un artefacto que ayude a la gente a salir de problemas de salud con simples materiales (no esta comprobado) pero puede ayudar al avance de la salud. Este trabajo también ocupa matemáticas, por el uso del tema potencia y la hidráulica ayudando a resolver operaciones. En algún momento de nuestra vida hemos sentido la presión del agua sobre nosotros, esto es ocasionado por la fuerza de nuestro cuerpo por la superficie del agua. Lo básico de este proyecto es apoyar a la gente con un mecanismo de materiales reciclados, y usando ramas auxiliares como son:
-Bioquímica
-Biofísica
-Paleontología
Pero nosotros nos basamos más en la biofísica.
El proyecto nos permite aprovechar los recursos naturales para ayudar a las personas, en este caso en una mano artificial que pueda ayudar en la vida cotidiana.
La energía hidráulica atreves de sus principios de la Teoría Pascal
Que se basa en la fuerza de un fluido.
Con todos estos datos preparamos nuestra exposición desde nuestro punto de vista.

Pregunta de Investigación

¿Como construir un mecanismo de mano hidráulica apoyándonos de la teoría Pascal?

Planteamiento del Problema

Se llama presión a la magnitud de la fuerza ejercida “perpendicular” por un área de la superficie, la presión es una fuerza que puede producir una deformación celular por toda la intensidad y el área
FORMULA:
P=f/a=n/m2
PRESION HIDRAULICA:
En síntesis presión hidráulica es aplicar el mismo concepto
De presión per distinta por que aquí aplican los fluidos de agua
FORMULA:
D=m/v

Antecedentes

Presión es la fuerza normal por unidad de área, y está dada por:

Donde P es la fuerza de presión, F es la fuerza normal es decir perpendicular a la superficie y A es el área donde se aplica la fuerza.
Las unidades de presión son:
En el Sistema Internacional de unidades (S.I.) la unidad de presión es el pascal que equivale a la fuerza normal de un newton cuando se aplica en un área de metro cuadrado. pascal = 1N/m 2 y un múltiplo muy usual es el kilo pascal (Kpa.) que equivale a 100 N/m 2 o 1000 pascales y su equivalente en el sistema inglés es de 0.145 lb./in 2 .

PRESIÓN DE UN FLUIDO

Un sólido es un cuerpo rígido y puede soportar que se le aplique fuerza sin que cambie sensiblemente su forma, un líquido solo puede soportar que se le aplique fuerza en una superficie o frontera cerrada si el fluido no esta restringido en su movimiento, empezará a fluir bajo el efecto del esfuerzo cortante en lugar de deformarse elástica mente.
La fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes del recipiente que lo contiene actúa siempre en forma perpendicular a las paredes.

Los líquidos ejercen presión en todas direcciones.

La presión de un líquido a cierta profundidad es la misma en todo el fluido a ésa profundidad y es igual al peso de la columna del fluido a esa altura.

Matemáticamente tenemos que:
W = DV Donde W es el peso de la columna del líquido D es la densidad
de peso o peso específico del mismo y V es el volumen de la columna. Pero
V = Ah, es decir área de la base por la altura, entonces W=DAh y si
P=W/A, o P= DAh/A simplificando A la presión de un líquido quedaría P = Dh o P = gh
En otras palabras, la presión del fluido en cualquier punto es directamente proporcional a la densidad del fluido y a la profundidad bajo la superficie del mismo.

Presión Atmosférica.
Es el peso de la columna de aire al nivel del mar.

P Atm. =1Atm. = 760 mm-Hg = 14.7 lb/in 2 (psi)= 30 in-Hg=2116 ln/ft 2

Presión barométrica.
Es la presión que se mide mediante un barómetro* el cual se puede usar como un altímetro y puede marcar la presión sobre o bajo el nivel del mar.
* Barómetro: Instrumento que sirve para medir la presión atmosférica.
Presión mano métrica.
Es la presión que se mide en un recipiente cerrado o tanque.
Presión Absoluta.

P ABS. = P ATM. + P MAN.
Es igual a la suma de la presión atmosférica más la presión mano métrica.

APLICACIONES.
Ley de Pascal.

“La presión ejercida sobre la superficie libre de un líquido confinado dentro de
un recipiente se transmite con la misma intensidad a todo el fluido.”

Una de las aplicaciones de esta Ley es en la “Prensa hidráulica” la cual consiste en dos cilindros conectados en su parte inferior de diferentes diámetros y que tienen dos émbolos o pistones y en los cuales si en uno de ellos se aplica una fuerza, la presión de un líquido, generalmente un aceite.
Si llamamos P e a la presión de entrada en el émbolo menor y P s a la presión de salida en el émbolo mayor, entonces la presión de entrada es igual a la presión de salida P e = P s , entonces si P=F/A
F e /A e =F s /A s o sea fuerza de entrada sobre el área de entrada es igual a la fuerza de salida entre el área de salida.

Área de
entrada

ECUACIÓN DE BERNOULLI
Formulación de la ecuación
Bernoulli en su obra Hidrodinámica (1738) expuso este principio, que expresa que, en un fluido perfecto (sin viscosidad , ni rozamiento ) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido.
La Ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente .

v = velocidad del fluido a lo largo de la línea de corriente
g = constante gravitatoria
y = altura geométrica en la dirección de la gravedad
P = presión a lo largo de la línea de corriente
? = densidad del fluido
Para aplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos:
• Viscosidad (fricción interna) = 0
• Caudal constante
• Fluido incompresible – ? es constante
• La ecuación se aplica a lo largo de una línea de corriente

El nombre de la ecuación se debe a Daniel Bernoulli , aunque en la forma arriba expuesta fue presentada en primer lugar por Leonhard Euler .

Un ejemplo de aplicación del principio lo encontramos en el Flujo de agua en tubería.

Aplicabilidad
Esta ecuación se aplica en la dinámica de fluidos. Un fluido se caracteriza por carecer de elasticidad de forma, es decir, adopta la forma del recipiente que la contiene, esto se debe a que las moléculas de los fluidos no están rígidamente unidas, como en el caso de los sólidos. Fluidos son tanto gases como líquidos.
Para llegar a la ecuación de Bernoulli se han de hacer ciertas suposiciones que nos limitan el nivel de aplicabilidad:
• El fluido se mueve en un régimen estacionario, o sea, la velocidad del flujo en un punto no varía con el tiempo.
• Se desprecia la viscosidad del fluido (que es una fuerza de rozamiento interna).
• Se considera que el líquido está bajo la acción del campo gravitatorio únicamente.
Efecto Bernoulli
El efecto Bernoulli es una consecuencia directa que surge a partir de la ecuación de Bernoulli: en el caso de que el fluído fluja en horizontal un aumento de la velocidad del flujo implica que la presión estática decrecerá.
Un ejemplo práctico es el caso de las alas de un avión, que están diseñadas para que el aire que pasa por encima del ala fluya más velozmente que el aire que pasa por debajo del ala, por lo que la presión estática es mayor en la parte inferior y el avión se levanta.

Tubo de Venturi
El caudal (o gasto) se define como el producto de la sección por la que fluye el fluido y la velocidad a la que fluye. En dinámica de fluidos existe una ecuación de continuidad que nos garantiza que en ausencia de manantiales o sumideros, este caudal es constante. Como implicación directa de esta continuidad del caudal y la ecuación de Bernoulli tenemos un tubo de Venturi.
Un tubo de Venturi es una cavidad de sección S1 por la que fluye un fluido y que en una parte se estrecha, teniendo ahora una sección
S2 >S1. Como el caudal se conserva entonces tenemos que v2>v1.
Si el tubo es horizontal entonces h1 =h2, y con la condición anterior de las velocidades vemos que, necesariamente, P1>P2. Es decir, un estrechamiento en un tubo horizontal implica que la presión estática del líquido disminuye en el estrechamiento.

MANO HIDRÁULICA

FUNCIÓN: Es la de simular y producir el movimiento de un brazo humano, a través del principio de pascal que nos dice que la presión ejercida en cualquier lugar de un fluido encerrado e incomprensible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido, es decir, la presión en todo el fluido es constante.

que ejerce una persona en el pistón de una jeringa de la mano, a otra jeringa en su interior moviendo, de esta manera, un dedo. Se desarrolla elaborando una mano y en ella colocar las jeringas con su respectiva manguera y en ellas el agua que ayuda a simular el movimiento de los dedos. Los cálculos nos dicen que el incremento de la presión aplicada a una superficie de un fluido incomprensible, contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo.

ELEMENTOS:

• Margueras.

• Agua

• Jeringas

• Cauchos

• madera.

• Cartón piedra

• Silicon

ATRIBUTOS: Simulación del movimientos de un brazo humano, coordinación en el movimiento.

AMBIENTE: A las fabricas, o cualquier otro ambiente.

ENTROPIA: Mal funcionamiento de las jeringas para simular el movimiento de los dedos de la mano, que no exista la presión suficiente para realizar el movimiento.

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 en cualquier lugar de un fluido encerrado e incompresible se transmite por igual en todas las direcciones en todo el fluido, es decir, la presión en todo el fluido es constante.
La presión en todo el fluido es constante: esta frase que resume de forma tan breve y concisa la ley de Pascal da por supuesto que el fluido está encerrado en algún recipiente, que el fluido es incompresible… 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 presión.
También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidraulicas.

APLICACIÓN DE PRINCIPIO DE PASCAL

El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los liquidos. En esta clase de fluidos la densidad es prácticamente constante, de modo que de acuerdo con la ecuación:

p = p_0 + rho g h ,

Donde:
p ,

, presión total a la profundidad
h ,

medida en Pascales (Pa).
p_0 ,
, presión sobre la superficie libre del fluido.
rho ,
, densidad del fluido.

g ,
, aceleración de la gravedad.
Si se aumenta la presión sobre la superficie libre, por ejemplo, la presión total en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que el término ρgh no varía al no hacerlo la presión total (obviamente si el fluido fuera compresible, la densidad del fluido respondería a los cambios de presión y el principio de Pascal no podría cumplirse)

PRESIÓN HIDRÁULICA

La prensa hidráulica es una máquina compleja semejante a un camión de Arquímides, que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas, frenos y muchos otros dispositivos hidráulicos de maquinaria industrial.
La prensa hidráulica constituye la aplicación fundamental del principio de Pascal y también un dispositivo que permite entender mejor su significado. Consiste, en esencia, en dos cilindros de diferente sección comunicados entre sí, y cuyo interior está completamente lleno de un líquido que puede ser agua o aceite. Dos émbolos de secciones diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos cilindros, de modo que estén en contacto con el líquido. Cuando sobre el émbolo de menor sección S1 se ejerce una fuerza F1 la presión p1 que se origina en el líquido en contacto con él se transmite íntegramente y de forma (casi) instantánea a todo el resto del líquido. Por el principio de Pascal esta presión será igual a la presión p2 que ejerce el fluido en la sección S2, es decir:

p_1 = p_2 ,

con lo que, las fuerzas fueron siendo, siendo S1 < S2 :

F_1 = p_1 S_1 < p_1 S_2 = p_2 S_2 = F_2,

y por tanto, la relación entre las fuerza resultante en el émbolo grande cuando se aplica una fuerza menor en el émbolo pequeño será tanto mayor cuanto mayor sea la relación entre las secciones:

F_1 = F_2 left( frac{S_1}{S_2} right)

Objetivo

Construir un mecanismo de mano apoyándonos de la teoría Pascal para las personas que necesiten este miembro

Justificación

Hipótesis

Si logramos construir una mano hidráulica basando nos de la teoría Pascal entonces podría realizar las funciones básicas de una mano

Método (materiales y procedimiento)

-Plantilla de mano impresa
-1 caja de cartón
-5 jeringas de 3 ml
-5 jeringas de 5 ml
-5 ligas
-Pegamento en barra
-Cinta de papel
-Manguera para pecera de 2 m
-Pistola de silicon caliente
-Tijeras y plumón
-Agua
PROCEDIMIENTO
-Lo primero es pegar la plantilla impresa en la caja de cartón para posteriormente recortarla y armarla.
Tomando la estructura tenemos que pegar todos los dedos con cinta de papel, tenemos que poner las ligas en los dedos: primero tenemos que pasarlo por la parte superior del dedo así hasta el final
PARTE DE LA HIDRÁULICA:
Tenemos que cortar las mangueras de 40 cm así hasta que queden 5 pedazos , por cada tubo tenemos que colocar 1 jeringa de 5 ml y de 3 ml , luego tenemos que retirar el embolo para meter el agua, primero tenemos que llenar las 2 jeringas igual después meter el embolo del de 5 ml haciendo presión hasta llegar a un cuarto de jeringa después meter el embolo del de 3 ml,luego tenemos que meter el tronco del embolo por dentro de los dedos colocando la liga después tapar la mano con la plantilla y ya.

Galería Método

Resultados

Al principio del proyecto el experimento no hacia la función que nosotros esperábamos, al realizar lo nuevamente logramos percibir el error pasado que fue las ligas que representaban lo ligamentos de una mano humana hasta que lo corregimos hizo la función que nosotros esperábamos y hubo otra cuestión que era la presión que poníamos en lo fluidos que provocaba una fuerza muy grande, pero al final él proyectó quedo como esperábamos y quedamos satisfechos con el resultado.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Para nuestro equipo ha sido muy difícil presentar este tema ya que no nos pusimos de acuerdo de cómo desarrollar este tema , también teniendo muchos errores en la fase experimental ya que eso no alentó el trabajo , pero al final pudimos entender y desarrollar este tema , sufrimos pero lo logramos.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli ”

http://lafisicaparatodos.wikispaces.com/PRINCIPIO+DE+PASCAL
http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisicaII/hidraulica.cfm

http://dianatgs.blogspot.mx/2010/10/mano-hidraulica.html



Mano Hidraúlica

Summary

This project will be conducted to see how much we can serve hydropower in our daily lives using the Theory Pascal. The hydraulic hand uses the incompressibility of water by using it in a device that helps people out of health problems with simple materials (not shown) but it can help advance health. This paper also addresses math, subject to the use of hydro power and helping to solve operations. At some point in our lives we have felt the pressure of water on us, this is caused by the strength of our body through the surface of the water. The basics of this project is to support people with a mechanism of recycled materials, and using auxiliary branches such as: Biochemistry, Biophysics and Paleontology. But we rely more on biophysics. The project allows us to use natural resources to help the people, in this case an artificial hand that can help in everyday life. Hydropower dare principles of the Theory Pascal It based on the strength of a fluid. With this information we prepare our discussion from our point of view.

Research Question

How to build a mechanism of hydraulic hand supporting the theory pascal?

Problem approach

Problem setting
Pressure is called , the ” perpendicular ” magnitude of the force by the covered surface area. The pressure is a force that may occur throughout the intense deformation of an area .

FORMULA:
P = f / a = n / m2

HYDRAULIC PRESSURE :
In short , hydraulic pressure is applied the same concept
Of pressure per different because here apply water fluids

FORMULA:
D = m / v

Background

Objective

Build a hand mechanism supporting the theory Pascal, for people who need this member.

Justification

We basically chose this theme due to its historical background, but above all, because of the role given to the water being used to develop a hydraulic hand with recycled materials such as cardboard, paper, rubber bands and syringes .
The project is conducted in order to help people lacking of these members demonstrating that by means of using the force of water it becomes into movement.
We also want to show what hydropower is and its formula; raise awareness on the resource we are wasting and how water has helped the world and our civilization. Finally we will set how water is essential for the human being.

Hypothesis

If we build a hydraulic hand based on the theory Pascal then we could perform the basic functions of a hand.

Method (materials and procedure)

-Cardboard
—-Hand printed (templete)
-—3 ml syringes -(5)
-—5 ml syringe -(5)
—-5 rubber bands
—-Glue Stick
—-Tape Paper
—-Hose For tank 2m
-—Silicone gun
—-Scissors
—-Water

First, glue the printed template on the cardboard to further trim and assembling.
—Taking the structure have to glue all fingers with paper tape, we have to put the rubber band on the fingers: first we have to wipe the top of the finger and to the end

Results

At the beginning of the experiment does not project into the role we expected, to do it again we perceive the past error was the leagues representing the ligaments of a human hand until you correct function hiso we expected and there was another question that was the pressure we put on the fluid that caused a very large force, but in the end the project remained as expected and were satisfied with the result

Discussion

Conclusions

For our team it has been very difficult to present this issue as wzx

Bibliography

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli ”

http://lafisicaparatodos.wikispaces.com/PRINCIPIO+DE+PASCAL
http://genesis.uag.mx/edmedia/material/fisicaII/hidraulica.cfm