Proyecto

Proyecto
“Carro Hidráulico”
PRESENTADO POR:
Dalia Emely Rodríguez Vargas
Jorge Luis Bello
Weimar Camilo Hernández
GRUPO
2A1N
PRESENTADO A:
Javier Bobadilla
ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES ECCI
FACULTAD DE INGENIERIA
TECNOLOGIA EN GESTION DE PROCESOS INDUSTRIALES

BOGOTÁ, ABRIL 2013
OBJETIVO GENERAL
Crear un Carro a pequeña escala con materiales reciclables que se mueva gracias a la energía
hidráulica, Para un recorrido y un salto entre los 50 cm y 1.20 cm, manteniendo fuerza, velocidad
y estabilidad.

OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Encontrar una estabilidad entre peso y fuerza con el agua.
 Buscar estabilidad y precisión en su movimiento recto.
 Crear un diseño que cumpla con los requerimientos de la competencia.

Antecedentes
Conceptualmente la hidráulica se puede definir de varias maneras, siempre dependiendo del
contexto en que la usemos. Si la empleamos dentro del contexto de la mecánica de los fluidos,
podemos decir que la hidráulica es la parte de la física que estudia el comportamiento de los
fluidos. La palabra hidráulica proviene del griego, Hydor, y trata de las leyes que están en
relación con el agua.
Cuando tratamos de un fluido como el aceite deberíamos hablar de oleo hidráulica, pero no es
así, normalmente empleamos el vocablo hidráulica para definir a una tecnología de ámbito
industrial que emplea el aceite como fluido y energía, y que está en estrecha relación, con las
leyes de la mecánica de los fluidos.
Por si fuera poca la confusión, además, tenemos dos vocablos más, hidrostática e
hidrodinámica. La hidrostática trata sobre las leyes que rigen a los fluidos en su estado de reposo.
La hidrodinámica trata sobre las leyes que rigen sobre los fluidos en movimiento. Los dos
vocablos se engloban dentro de la materia de la mecánica de los fluidos. Estos dos vocablos
también se utilizan en neumática para explicar el comportamiento del aire comprimido.
Características de la hidráulica.
Como todo, la hidráulica tiene sus ventajas y sus inconvenientes, su lado positivo y su lado
negativo. Respecto a lo positivo podemos decir que la hidráulica al utilizar aceites es
autolubricante, el posicionamiento de sus elementos mecánicos es ajustado y preciso, a causa de
la incomprensibilidad del aceite el movimiento es bastante uniforme, transmite la presión más
rápido que el aire comprimido, puede producir más presión que el aire comprimido. Éstas serían

las características positivas más relevantes.
Entre las negativas tenemos que destacar su suciedad, es inflamable y explosiva, es sensible a la
contaminación y a las temperaturas, sus elementos mecánicos son costosos, el aceite envejece o
sufre desgaste, tiene problemas de cavitación o entrada de aire, puede sufrir bloqueo.
Uso de la tecnología hidráulica.
El uso de la tecnología hidráulica es muy variado, no solamente la podemos encontrar en el
ámbito industrial sino también en otros ámbitos, incluso relacionados con la vida diaria.
Se emplea en la construcción, sobretodo relacionado con lo fluvial, ya sean compuertas, presas,
puentes, turbinas, etc.
También se utiliza en automóviles (pequeños cilindros para levantar el capó, etc.), grúas,
maquinaria de la construcción y de la pavimentación, en trenes de aterrizaje de aviones, en
timones de barcos y aviones, etc. Esto solo son algunos ejemplos, pero la realidad es que la
tecnología hidráulica es muy utilizada.
Desde esta sección de la web, tenéis acceso a toda la teoría relevante para el estudio de la
hidráulica u oleohidráulica.

Marco Teórico
La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura. La energía
potencial, durante la caída, se convierte en cinética. El agua pasa por las turbinas a gran
velocidad, provocando un movimiento de rotación que finalmente se transforma en energía
eléctrica por medio de los generadores.
Es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua y, una
vez utilizada, es devuelta río abajo. Su desarrollo requiere construir pantanos, presas, canales de
derivación y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para generar electricidad. Todo
ello implica la inversión de grandes sumas de dinero, por lo que no resulta competitiva en
regiones donde el carbón o el petróleo son baratos. Sin embargo, el peso de las consideraciones
medioambientales y el bajo mantenimiento que precisan una vez estén en funcionamiento
centran la atención en esta fuente de energía.
 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCION DEL CARRO
 Palos de madera
 Tubo PVC
 Tornillos y tuercas
 Una botella de 600ml
 Bíper
 Bomba de aire

 PROCEDIMIENTO PARA LA CONSTRUCCION DEL CARRO
Con los tubos de PVC y los acoples realizar la base para poner la botella de plástico.
A 10 cm de una de las partes del frente de la base ya hecha acoplar un palo de madera para
que sea la base de la botella.
Ubicar una botella de plástico de 600 ml, encima del palo de madera de tal forma que quede
inclinada con la tapa hacia abajo.
Haciendo cálculos sobre los grados de la botella para la propulsión del carrito estaría entre
los 45° – 35° para mantener la fuerza y precisión del movimiento del carrito.
 PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL CONCURSO
Después de haber diseñado y creado el carro, este participa en el concurso, el cual consiste en
saltar una rampa y caer en otra que se encuentra ubicada a 50 cm de distancia, luego 75 cm hasta
llegar a una distancia de 1.25 cm; a medida que se va logrando el objetivo, se van separando las
rampas, lo cual hace que haya una mayor medida entre las rampas. El éxito de este concurso está
en la cantidad de agua que se le proporcione a la botella (a mayor contenido de agua más largo
será su recorrido), la distancia desde donde será ubicado el carro para que inicie su recorrido
(también depende de la cantidad de agua que se le ha proporcionado a la botella), y de la presión
que le suministramos a la botella y al fluido (para esto utilizamos una bomba de aire manual con
manómetro, el cual ayuda a saber cuál es la presión indicada que se le debe aplicar al carro), de
acuerdo a la presión que se le suministre al carro así mismo será su impulso.

DEFINICION DE PRESION
Definición: 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. 1pascal = 1N/m
2 y un múltiplo muy usual es elkilopascal (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 está restringido en su movimiento, empezará a fluir bajo el
efecto del esfuerzo cortante en lugar de deformarse elásticamente.
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.
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 manométrica.
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 manométrica.

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.

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 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
Un ejemplo de aplicación del principio lo encontramos en el Flujo de agua en tubería
Obtenido de " http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Bernoulli "
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 fluido fluya 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.

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