DEPARTAMENTO DE CIENCIAS _______________________________________________________ ____________________________ __________________________________________ _______________ FÍSICA II ------------------------------------------------------------------------------------------------“CONSTRUCCION DE UN MODELO DE MINI
SUBMARINO UTILIZANDO EL SISTEMA ENGEL” “CONSTRUCTION OF A MINISUBMARINE MODEL USING THE ENGEL SYSTEM”
AUTORES: Apayco Anchelia Amelia*, Amelia*, Gaspar Arias Hans*, Ramos Fernández María*, , Zavaleta Montoya Jessica*. *UPN: Facultad de ingeniería, Escuela de ingeniería civil.
PROFESOR: Nelson Díaz Leiva
TIPO DE INVESTIGACION: I NVESTIGACION: Aplicativa
LIMA-2016
RESUMEN: Nuestro proyecto de investigación nos lleva a cabo la presentación de un mini submarino utilizando el sistema Engels lo cual nos demostrara el controlamiento de manera fina de ingreso y salida del agua, de esta manera variando la densidad del submarino permitiendo su inmersión. También se comprobara que es posible la construcción de un mini submarino con materiales de fácil disponibilidad en el mercado, incluyendo el diseño y fabricación del equipo Engels ya que en este proyecto también se puede aplicar muchos de los fundamentos teóricos de la ingeniería civil y mecánica. Mediante el tornillo sin fin se transmite la potencia del motor previamente reducida la velocidad, al buje y de este al pistón, de esta manera extrayendo o ingresando el agua de lastre dentro del cilindro. Asimismo, haciendo referencia a los temas desarrollados en física II trataremos de resolver esta problemática. El proyecto está realizado de manera de investigación y experimental, por tal motivo se aplicarán las destrezas adquiridas en los laboratorios desarrollados con anterioridad, destacando la organización, seguridad y el buen trabajo de equipo.
PALABRAS CLAVES: Engels, densidad y potencia
ABSTRACT: Our research project brings us the presentation of a mini subma rine using the Engels system which will show us the fine control of entry and exit of the water, in this way varying the density of the submarine allowing its immersion. It will also be verified that it is possible to construct a mini submarine with easily available materials on the market, including the design and manufacture of the Engels equipment as this project can also apply many of the theoretical foundations of civil and mechanical engineering. By means of the worm screw, the engine power is transmitted to the hub and the piston is reduced, thus extracting or entering the ballast water into the cylinder. Also, referring to the topics developed in physics II we will try to solve this problem. The project is carried out in a research and experimental way, so the skills acquired in the previously developed laboratories will be applied, emphasizing organization, safety and good teamwork.
KEYWORDS: Engels, density and power
INTRODUCCIÓN: En nuestro trabajo se desarrolla un diseño de un submarino para poder explicar dos fenómenos físicos, que se enuncian bajo los nombres de "Principio de Pascal" y "Principio de Arquímedes". Este proyecto nos ayudara a comprender por qué un submarino pueda flotar, tanto en superficie, como en inmersión, Asimismo aplicaremos también el sistema de Engels que nos ayudara la importancia de la parte interna del mini submarino que el de como de esta manera extrayendo o ingresando el agua del lastre dentro del cilindro. Cabe recalcar que El Deepstar 4000, es un extraordinario submarino explorador. Puede sumergirse, sin necesidad de cables, hasta una profundidad de 1200 metros y elevarse, virar y retroceder a voluntad gracias a 2 propulsores reversibles laterales junto con depósitos de aceite y fuelles flexibles. Además consigue tener una inclinación de hasta 30º gracias al trasvase de mercurio entre dos depósitos situados a popa y proa. Es un submarino autopropulsado, independiente de buque nodriza cuando está sumergido. Tripulado por tres hombres, el vehículo explora el vasto mundo submarino, saca muestras de las profundidades oceánicas, fotografía especímenes, ajusta y observa instrumentos científicos, y salva cargamentos perdidos. (http://subnacho.blogspot.pe/2013_07_01_archive.html) Así como también el AKULA RC es un modelo de 1.13 m de eslora y 9 Kg de peso es un submarino de inmersión estática, es decir, es capaz de sumergirse estando parado, En la sección de proa se halla el servo que acciona la válvula de aire y el interruptor de la bomba, el receptor, el servo de hidroplanos de proa, el regulador de velocidad y la bomba de lastre. En la sección de popa se aloja el motor (un Graupner 400 directo en este caso), el servo de hidroplanos de popa y el servo de timones de dirección. La batería de 6v, 5 que alimenta todo el sistema. (https://eltorodescapaflow.wordpress.com/2011/06/21/akula-rc2%C2%AA-parte-el-akula-de-sheerline-models/) Y por último se menciona que en nuestro Perú el primer sumergible en la historia de la Marina de Guerra del Perú fue concebido por el ingeniero Federico Blume Othon en 1866 y construido en Piura el año 1879. Exitosas pruebas en Paita y el Callao demostraron que era posible navegar bajo superficie con un triple sistema de propulsión que incorporaba la acción humana, máquina a vapor y botellas de aire comprimido. (https://www.marina.mil.pe/page/comandanciasubmarinos) Así como también este proyecto demostrara la factibilidad de construir de un sumergible utilizando materiales de uso común en el medio y su futura utilización en el estudio subacuático.
MATERIALES:
Tubo de PVC 3″ (1 unidad) Jeringa de 100 cm³ - (1 unidad) 1 esparrago de 3″/8 – ( 1 unidad) Motor reductor DC 12-24 Voltios - (1 unidad) Rele de 12V-8A A 10 A “con su base” - ( 2 unidades) Topes o finales de carrera - (2 unidades) Madera para base de Sistema Engel – (1 unidad) Tornillos y pernos – (1/2 kg)
Fig.1 Tubo de PVC
Fig. 3 Rele con su base
Fig. 2 Jeringa
Fig. 4 Esparrago
Fig.5 Motoreductor
Fig.6 Tornillos y pernos
] Fig.7 Base de madera
Fig. 8 Microswitch
MÉTODOS: Elaboración: El proceso se dividió en dos fases muy importantes los cuales están conformados por los componentes electrónicos y el armazón del submarino que son los siguientes:
1era Fase: Para la primera fase se tuvo que conseguir un motor reductor que hiciera girar un eje llamado estobol y este estará conectado mediante una pequeña placa de metal a la jeringa el cual nos permitirá que esta succione y expulse agua, a este sistema le agregamos dos topes o finales de carrera que tendrán como función el detener el ascenso de la jeringa dándole un límite de succión y también ocasionara la expulsión del agua el cual estará limitada por otro tope ubicado en la parte inferior de la jeringa. Para que la tuerca que suba y baje por el estobol se le adiciono otro componente llamado relay, el cual tiene como función el invertir las polaridades del motor reductor, este elemento estará fijado en un zócalo y mediando unos cables conectados a un swich activaremos ambas polaridades, cabe mencionar que dicho circuito estará con ectada a una fuente de energía el cual será una batería de 12 V.
Figura 9:
2da Fase: En la segunda fase del proyecto, está el armazón el cual está conformado un tubo de PVC de 3 pulgadas y de una distancia de aproximadamente 30 cm, dentro de este estará una
madera de base plana de aprox. 30 cm que servirá como base para nuestro sistema eléctrico y mecánico, dicho sistema estará completamente cerrado en ambos lados por unas tapas construidas del mismo material (tubo), en uno de sus extremos tendrá un pequeño agujera por donde saldrá la punta de la jeringa la cual succionara el agua y por ese mismo lugar hará la expulsión de esta, permitiendo de esta forma que nuestro submarino a escala se sumerja y ascienda a la superficie, y como parte final haremos un agujero en la parte superior del tubo, el cual nos permitirá como acceso de salida para los cables del sistema electrónico, dicho hueco será tapado por un perno de 1.5 cm de diámetro y de unos 2 cm de largo, a este último componente se le perforara un agujera en la parte del centro por donde permita la salida de los cables y para hermetizar completamente el sistema, lo llenaremos de pegamento en nuestro caso de soldimix, quedando así completamente sellado.
DISCUCIÓN: Según nuestro proyecto realizado se encontró varias dificultades al momento de la elaboración de dicho mini- submarino, como por ejemplo la instalación de los circuitos eléctricos, del cual es un proceso muy importante para la realización de dicho trabajo. El presente estudio cuenta con un diseño que nos muestra que Es posible construir un mini submarino con materiales de fácil disponibilidad en el mercado, incluyendo el diseño y fabricación del equipo Engel. Debe ser tomado en cuenta para futuras fabricaciones y estudios.
CONCLUSIONES:
Es posible construir un mini submarino con materiales de fácil disponibilidad en el mercado, incluyendo el diseño y fabricación del equipo Engels. El equipo Engels permite mantener un dominio total en la inmersión del submarino a través del ingreso y expulsión del agua en forma controlad a Se ha comprendido el funcionamiento de un mini s ubmarino mediante los conocimientos físicos como el Empuje el cual es el más resaltante.
AGRADECIMIENTO: Ante todo agradecer a Dios por la vida y la salud que nos proporciona día a día, ya que sin ello no se hubiera podido realizar el proyecto, en segundo lugar estamos agradecimos con el docente DIAZ LEIVA, Nelson; por su gran apoyo y conocimiento que nos a cada uno de los integrantes de este grupo y finalmente a nuestras familias por el apoyo incondicional para salir adelante como futuros profesionales.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
(http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/pbuoy.html s.f.)
(https://www.marina.mil.pe/page/comandanciasubmarinos s.f.)
(http://www.electronica-basica.com/electronica-basica.html s.f.)
(http://documents.mx/documents/sistema-engel-para-un-minisub-marino.html)
(https://www.google.com.pe/search?q=submarinos+en+el+sistema+engel&espv=2&bi w=1600&bih=770&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwig96fhycX QAhXIMSYKHXFSCjcQsAQIIA&dpr=1#imgrc=6vNGc8fQbUAHEM%3A)
