Universidad Técnica De Ambato Facultad De D e Ingeniería Ingen iería En Sistemas, Electrónica E Industrial
Control Hidráulico Y Neumático Ing. Cristian ari!o
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
DATOS INFORMATIVOS: INTEGRANTES:
Bustos Sergio Pinda Pedro Sánchez Darwin
• • •
CICLO:
Séptimo FECHA:
Ambato, 25 de Noviembre de 2!"# TEMA
$e%es &'sicas de (a Neumática % (a )idráu(ica OBJETIVOS GENERAL
*+perimentar (a compresibi(idad de( aire % de( ('uido, emp(eando -eringas % sondas para comprobar (e% de Bo%(e. /ariotte % e( Principio de Pasca(# ESPECIFICO •
•
•
0nvestigar % e+perimentar (a (e% de Bo%(e. /ariotte % e( Principio de Pasca( mediante una investigaci1n bib(iográ&ica % documenta(, para ap(icar(os a un sistema neumático e hidráu(ico#
0mp(ementar e( sistema hidráu(ico % neumático uti(izando -eringas para determinar mediante cá(cu(os (a presi1n má+ima interna ue (as -eringas pueden soportar a( ap(icar(e di&erentes pesos Ana(izar e( &uncionamiento de cada sistema a( uti(izar agua % aire para determinar (as caracter'sticas ue cada uno presenta % veri&icar cada una de (as (e%es#
"
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
Reumen
*( presente (aboratorio de contro( hidráu(ico % neumático se basa en (os principios &iscos como (e%es de gases enunciados por (os &'sicos Bo%(e. /ariotte % e( Principio de Pasca(, (os cua(es vamos a e+perimentar con (a uti(izaci1n de -eringas de di&erente diámetro % vo(umen# Además e( contro( Neumático e )idráu(ica tratan de (as (e%es ue rigen e( comportamiento % e( movimiento de (os gases % de (os ('uidos, respectivamente# *n (a actua(idad, (os sistemas hidráu(icos % neumáticos se encuentran presentes en autom1vi(es, aeronaves, máuinas.herramientas, mauinaria de construcci1n % en casi cua(uier tipo de ap(icaciones industria(es#
Palabr!
cl!"e
ontro(, Presi1n, 3o(umen, )idráu(ica, Neumática, $iuido, Aire, ompresibi(idad, 4uerza M!rco te#rico LEY DE BOYLE-MARIOTTE
*n ! 6obert Bo%(e encontr1 una re(aci1n inversa entre (a presi1n % e( vo(umen de un gas cuando su temperatura se mantiene constante# $a e+presi1n matemática de (a (e% de Bo%(e indica ue e( producto de (a presi1n de un gas por su vo(umen es constante, es decir7 “Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta” 8!9#
P3: ;
P!3!: P232
*
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
As', se puede veri&icar e+perimenta(mente ue a( aumentar (a presi1n, a temperatura constante, e( vo(umen disminu%e
= cuando disminu%e (a presi1n, e( vo(umen aumenta#
A( ap(icar (a e+presi1n de (a (e% de Bo%(e para estos tres casos se tendr'an (as e+presiones siguientes7
PRINCIPIO DE PASCAL
*( principio de Pasca( o (e% de Pasca(, es una (e% enunciada por e( &'sico % matemático &rancés B(aise Pasca( >!2?.!2@ ue se resume en (a &rase7
+
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
“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 829# ”
*( principio de Pasca( se ap(ica en (a hidrostática para reducir (as &uerzas ue deben ap(icarse en determinados casos#
$a prensa hidráu(ica es una máuina comp(e-a seme-ante a un cami1n de Aru'medes, ue permite amp(i&icar (a intensidad de (as &uerzas % constitu%e e( &undamento de e(evadores, prensas, &renos % muchos otros dispositivos hidráu(icos de mauinaria industria(# $a prensa hidráu(ica constitu%e (a ap(icaci1n &undamenta( de( principio de Pasca( % también un dispositivo ue permite entender me-or su signi&icado 829# Se puede decir ue este sistema consiste en dos ci(indros de di&erente secci1n comunicados entre s', % cu%o interior está comp(etamente ((eno de un ('uido ue puede ser agua o aceite# Dos émbo(os de secciones di&erentes se a-ustan, respectivamente, en cada uno de (os dos ci(indros, de modo ue estén en contacto con e( ('uido#
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
uando sobre e( émbo(o de menor secci1n S! se e-erce una &uerza F ! (a presi1n p! ue se origina en e( ('uido en contacto con é( se transmite 'ntegramente % de &orma >casi@ instantánea a todo e( resto de( ('uido# Por e( principio de Pasca( esta presi1n será igua( a (a presi1n p2 ue e-erce e( &(uido en (a secci1n S2, es decir7 8?9#
Metodolo$%!
*( (aboratorio se rea(iz1 mediante (a ap(icaci1n práctica de (a (e% de Bo%(e./arriote % e( Principio de Pasca( para (o cua( se emp(e1 e( eso de dos -eringas % un tubo comCnmente uti(izado en (as trans&usiones de sangre# $as -eringas &ueron adheridas a (os dos e+tremos de (a manguera con pegamento, posteriormente se carg1 con Aire e( sistema# *n (a -eringa de ma%or vo(umen se co(oc1 di&erentes pesos con e( &in de generar ma%or presi1n mientras ue (a -eringa de menor tamao se (a ten'a presionada con e( dedo pu(gar, esto se rea(izar'a hasta ue e+ista un eui(ibrio aparente entre (as dos presiones# Posteriormente con (a cantidad de presi1n conocida se ca(cu(ar'a (a presi1n má+ima interna e-ercida por (a -eringa de menor tamao, (o mismo se rea(izar'a cuando en e( interior de( sistema en (ugar de aire e+istiera so(o ('uido, con (o cua( (as condiciones cambiar'an % e( resu(tado obviamente ser'a di&erenteE de igua( manera se rea(izar'a un nuevo cá(cu(o de (a presi1n má+ima interna# -
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
E&ui'o ( M!teri!le )RAFICOS
M!teri!le
Feringa de
10 ml
Feringa de
60 ml
/anguera de cauda(
a(ibrador pie de re%
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
Pesa >!#5Gg@
E&uem!
*EY DE BOY*E
F-. /
F,
F,
+RINCI+IO DE +ASCA*
F-. /
/
F,
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
Cálculo PRINCIPIO DE PASCAL-HIDRÁULICA Datos
d 1=14.00 mm
A 1= π ∗r 1
2
(
= π
−4
A 1=1.54∗10
14 mm 2
)
2 2
=153.94 mm
2
m
d 2=26,65 mm
A 2= π ∗r 2
2
(
= π
4
−
26.65 mm
A 2=5.58∗10 m
2
)= 2
2
557.81 mm
2
Calculo 1 con una masa de 1.5 kg
0
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC# F 1= m1∗g
F 1= 1.5 Kg∗9.8
m 2
s
F 1= 14.7 N F 1 A 1
=
F 2 A2
14.7 N −
1.54∗10
4
2
m
=
F 2 −
5.58∗10
4
m
2
4
m
F 2 =53.26 N Calculo con una masa de !." kg
F 1= m1∗g
F 1= 3.0 Kg∗9.8
m s
2
F 1= 29.4 N F 1 A 1
=
F 2 A2
29.4 N −
1.54∗10
4
2
m
=
F 2 −
5.58∗10
2
F 2 =106.53 N Calculo ! con una masa de #.5 kg
F 1= m1∗g
1
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
F 1= 4.5 Kg∗9.8
m s
2
F 1= 44.1 N F 1 A 1
=
F 2 A2
44.1 N −
1.54∗10
4
2
m
=
F 2 −
5.58∗10
4
2
m
F 2 =159.79 N
PRINCIPIO DE PASCAL- NEU$Á%ICA Datos
d 1=14.00 mm
A 1= π ∗r 1
2
(
= π
−4
A 1=1.54∗10
14 mm 2
)
2 2
=153.94 mm
2
m
d 2=26,65 mm
A 2= π ∗r 2
2
(
= π
26.65 mm
4
−
2
A 2=5.58∗10 m
)= 2
2
557.81 mm
2
Calculo 1 con una masa de 1.5 kg
F 1= m1∗g
F 1= 1.5 Kg∗9.8
m 2
s
"2
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC# F 1= 14.7 N F 1 A 1
=
F 2 A2
14.7 N −
1.54∗10
4
2
m
=
F 2 −
5.58∗10
4
m
2
4
m
F 2 =53.26 N Calculo con una masa de !." kg
F 1= m1∗g
F 1= 3.0 Kg∗9.8
m s
2
F 1= 29.4 N F 1 A 1
=
F 2 A2
29.4 N −
1.54∗10
4
2
m
=
F 2 −
5.58∗10
2
F 2 =106.53 N Calculo ! con una masa de #.5 kg
F 1= m1∗g
F 1= 4.5 Kg∗9.8
m s
2
F 1= 44.1 N
""
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC# F 1 A 1
=
F 2 A2
44.1 N −
1.54∗10
4
2
m
=
F 2 −
5.58∗10
4
2
m
F 2 =159.79 N
LE& DE 'O&LE Datos
T =18 °C ( constante ) d 1=14.00 mm
A 1= π ∗r 1
2
(
= π
−4
A 1=1.54∗10
14 mm 2
)
2 2
=153.94 mm
2
m
d 2=26,65 mm
A 2= π ∗r 2
2
(
= π
4
−
26.65 mm
A 2=5.58∗10 m
2
)= 2
2
557.81 mm
2
Patm=1 atm h1=75 mm 2
V 1 jeringa= A 1 h1=153.94 mm ∗75 mm 3
3
V 1 jeringa=11.54∗10 mm
Calculo 1 con una masa de 1.5 kg
"*
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC# F 1= 14.7 N h2=19 mm V 2 jeringa= A 2 h2 =557.81 mm 3
2
∗19 mm
3
V 2 jeringa=10.6∗10 mm
Pmed =
F 1 A 1
=
14.7 N −4 2 1.54 10 m
∗
Pmed =95454.55 Pa=0.94 atm P1= Patm+ P med P1=1.94 atm P1 V 1= P 2 V 2
(
P2=
P1∗V 1 V 2
)=
∗( 11.54∗10 mm ) 10.6∗10 mm 3
1.94 atm
3
3
3
P2=2.11 atm P2=2.14 bares
Calculo con una masa de ! kg
F 1= 29.4 N h2=16 mm V 2 jeringa= A 2 h2 =557.81 mm
2
∗16 mm
"+
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC# 3
3
V 2 jeringa=8.92∗10 mm
Pmed =
F 1 A 1
=
29.4 N −4 2 1.54 10 m
∗
Pmed =190909.09 Pa =1.88 atm P1= Patm+ P med P1=2.88 atm P1 V 1= P 2 V 2
(
P2=
P1∗V 1 V 2
)=
∗( 11.54∗10 mm ) 8.92∗10 mm 3
2.88 atm
3
3
3
P2=3.72 atm P2=3.76 bares Calculo ! con una masa de #.5 kg
F 1= 44.1 N h2=12 mm
V 2 jeringa= A 2 h2 =557.81 mm 3
2 ∗
12 mm
3
V 2 jeringa=6.69∗10 mm
Pmed =
F 1 A 1
=
44.1 N −4 2 1.54 10 m
∗
Pmed =286363.63 Pa =2.82 atm
"
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC# P1= Patm+ P med P1=3.82 atm P1 V 1= P 2 V 2
(
P2=
P1∗V 1 V 2
)=
∗( 11.54∗10 mm ) 6.69∗ 10 mm 3
3.82 atm
3
3
3
P2=6.58 atm P2=6.66 bares
Reult!do S0SH*/A )0D6I<$0J •
Principio de Pasca(#
asa34 Area"3 g5 m 5 2
".-
Area*3 m
2
F"3
F*3
5
N 5
1.54
∗10
−4 5.5 10
14.7
∗
N
5
53.26
+.2
1.54
∗10
−4 5.5 10
29.4
106.53
.-
1.54
∗10
−4 5.5 10
44.1
159.79
∗ ∗
S0SH*/A N*
Principio de Pasca( .
asa34 Area"3 g5 m 5 2
".+.2
Area*3 m
2
5
F"3 N
F*3 N 5
5
1.54
∗10
−4 5.5 10
14.7
53.26
1.54
∗10
−4 5.5 10
29.4
106.53
∗ ∗
"-
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC# .•
1.54
−4 5.5 10
∗10
∗
44.1
159.79
$e% de Bo%(e#
asa34 6"3 g5 mm
5
".-
∗
3
1.94
2.11
2.14
∗
3
2.88
3.72
3.76
3
3.82
6.58
3
6*3 m
3
7"3 atm 5
5
11.54 1 10.6∗10
+.2
11.54 1 8.92∗10
.-
11.54 1
∗
∗
7*3
6.69 10
7*3bare s5
atm 5
6.66
Concluione
*n conc(usi1n se puede decir ue e( principio de pasca( se ap(ica en (as prensas % gatos hidráu(icos, mediante (a ap(icaci1n de (a (e% de pasca( se puede e(evar grandes pesos sin necesidad de mucha &uerza# *+perimentando con (a (e% de Bo%(e, es decir teniendo en e( sistema, aire, no se (ograra e(evar e( mucha carga debido a ue e( aire tiene (a propiedad de compresibi(idad (o ue evita ue (a &uerza de entrada se transmitida con ma%or intensidad hacia (a sa(ida, sino ue so(amente comprime e( aire de( sistema#
Recomend!cione •
$as cargas como (as pesa uti(izadas deben tener super&icies p(anas para poder apo%ar(as de me-or manera sobre e( área de( embo(o de (a -eringa
•
a( momento de rea(izar (a práctica# $a sonda se debe co(ocar &i-amente en (as entradas de( &(uido de (as -eringui((as uti(izando pegamento &uerte de manera ue no &i(tre e( aire o agua#
"
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC#
Bi0lio$r!1%!
8!9 A# 3# /áruez, Articu(os &isica, $ima7 $imusa, 2# 829 /# NCez, 4isica 2, $ima7 $imusa, 2K# 8?9 /# eci(ia, Principio de &uncionamiento de (a prensa hidrau(ica, Barrera7 Addison. Les(e%, 2M#
Ane2o
"/
C#$T%#& 'ID%(U&IC# ) $EU(TIC# Fig1. Sistema neumático.
Fig2. Sistema hidráulico.
"0
