G A T O
H I D R A U L I C O
En este proyecto se espera saber más sobre el gato hidráulico, que tiene que
ver con el principio de pascal, La revolución industrial y como funciona una máquina
de vapor. Se espera que la información dada y mediante las siguientes preguntas
se tengan más conocimientos sobre el funcionamiento industrial.
¿Qué es la revolución industrial?
¿Cómo funciona una máquina de vapor?
¿Por qué ya no se fabrican los trenes y barcos de
vapor?
¿Cómo funciona un gato hidráulico?
¿Qué otros sistemas aplican el principio de pascal?
REVOLUCION INDUSTRIAL
En el siglo XVII y particularmente en Inglaterra inicio uno de
los momentos históricos más transcendentes para la conformación de nuestro
mundo actual: La revolución industrial.
Se le llama revolución porque sufrió un profundo cambio
en la forma en que los seres humanos producían sus bienes materiales y se provenían
de sus servicios.
Este acontecimiento se da a partir de la transformación del trabajo del ser humano que
utilizaba herramientas muy rudimentarias como las maquinas simples (polea,
palanca, plano inclinado, etc.). Estas máquinas simples dan origen a máquina
compuestas por maquinas con motores de vapor, facilitando el trabajo del ser
humano y en acciones sustituyendo la mano de obra (barco de vapor, trenes, etc.)
uso de nuevas tecnologías ha facilitado la vida cotidiana del ser humano de la
industrialización con el inicio de la máquina de vapor y sus elementos
fundamentales son:
·
El fuego que es la fuente de energía para
que la máquina funcione
·
Agua, el agua debe estar contenida en un
deposito que al calentarse produce vapor
·
Pistón elemento químico que sube y baja por
la fuerza de vapor
·
Rueda la máquina de vapor que sirve por el
impulso del pistón.
Una máquina de vapor es un motor de calor que realiza el trabajo mecánico
usando el vapor como fluido de trabajo.
Las primeras aplicaciones de las máquinas de vapor fueron en las minas retirando el agua. En
1781 James Watt patento una máquina de vapor que produce el movimiento rotativo
continuo, hoy en día las turbinas de vapor generan el 90% de energía eléctrica
en estados Unidos utilizan una variedad de fuentes de calor.
Los motores de vapor son motores de combustión externa
es decir; donde el fluido de trabajo es independiente de los productos de
combustión. Algunas de sus aplicaciones de estos motores fueron los motores de
bombeo, motores estacionarios estacionales (las mayores aplicaciones de este
motor fueron en industrias motores marinos, las locomotoras de vapor, las
turbinas de vapor.
Otros componentes que debe de contener una máquina de
vapor son:
Fuente de calor: el calor necesario para hervir el agua
y suministrar el vapor lo más comúnmente de la que es de materiales
combustibles con un adecuado de aire en un espacio creado.
Calderas: son recipientes a presión que contienen agua
para ser hervidos algún tipo de mecanismo para transferir el calor al agua con
el fin de hervir.
Unidades motoras: es el mecanismo que funciona con el
suministro de vapor de agua y alta presión y temperatura utilizando como gran
parte de la diferencia de energía de vapor para ser posible un trabajo mecánico
y son de tipo pistón.
TRENES
Y BARCOS DE VAPOR.
En la actualidad ya no se fabrican trenes y barcos de
vapor ya que sus beneficios eran menos que sus desventajas además de la
ineficiencia, el peligro que causaban y sus costos de fabricación eran muy
elevados. A continuación se mencionaran algunas ventajas y desventajas:
Ventajas:
·
Tuvo un aoje tecnológico
·
Se facilitó el transporte de personas en su
época
·
El comercio de grandes cantidades de
productos se hizo más accesible
·
Se produjo mayor mercancía a mayor
velocidad
·
Se crearon nuevas herramientas de trabajo
·
El trabajo pesado era más fácil
·
Se ampliaron los recursos y se acortaron
distancias.
Desventajas:
·
Gran contaminación
·
Peligro al utilizar grandes temperaturas y
altas presiones
·
Consumo excesivo de carbón mineral y
natural
·
Devastación en mantos acuíferos ya que se
utilizaban grandes cantidades de agua.
·
Mano de obra excesiva
·
Necesitaban grandes almacenes de
combustible
·
Grandes pérdidas naturales.
·
Por más desventajas que ventajas fue que en
la actualidad ya se dejaron de fabricar barcos y trenes de vapor.
GATO
HIDRÁULICO
A lo largo de la historia se ha realizado diversos
descubrimientos e inventos tecnológicos que han facilitado la vida del ser
humano. Así como la máquina de vapor en su tiempo fue un punto de desarrollo
tecnológico y provoco la llamada revolución industrial. Otros descubrimientos
que han repercutido en el ser humano y sus labores.
Un invento debe tener siempre beneficio para el ser
humano, sin dejar de lado el efecto que tendrá en la naturaleza, es decir que
no utilice fuentes no renovables de energía como son: minerales, petróleo, gas
natural, etc.
Las fuentes que debe utilizar un invento son fuentes de
recursos renovables como: electricidad natural; luz solar, eólica, hidráulica,
etc.
Algunos descubrimientos que se han hecho a lo largo del
tiempo o han seguido vigentes, como es el gato hidráulico a través del
principio de pascal el cual nos dice; En un fluido encerrado, en reposo , los
cambios de presión se transmiten sin disminución a todos los puntos en el
fluido y actúan en todas direcciones.
Es fácil comprender este principio cuando se aplica el
principio de conservación de energía al funcionamiento de una máquina, por
ejemplo: un gato hidráulico. Si un tubo en U contiene líquido, hay un
equilibrio de presión entre sus extremos porque ambos están al mismo nivel; por
consiguiente, la presión en el extremo de entrada (Pent ) es igual a
la presión en el extremo de salida (Psal), y ya que la presión es
igual a la fuerza aplicada(F) por
unidad de área (A), entonces:
Pent = Psal
Fent
= Fsal
Aent
= Asal
Esta fórmula de equilibrio de presión sugiere que en
una maquina hidráulica, al aplicar una fuerza de entrada pequeña, puede
obtenerse una fuerza de salida grande, a costa de una mayor área de salida, y
viceversa:
Fent = Fsal
Aent Asal
PRINCIPIO DE PASCAL
El principio de Pascal es la base en la que se apoya el funcionamiento de las máquinas hidráulicas: la prensa, el freno, la grúa, el ascensor, el gato,...
La prensa hidráulica, permite
prensar, levantar pesos o estampar metales ejerciendo pequeñas fuerzas. Veamos cómo
funciona: La figura representa una prensa hidráulica en la que un fluido llena un circuito, que consta de dos cuellos de diferente sección cerrados con sendos émbolos (pistones) ajustados, capaces de desplazarse dentro de los tubos (cilindros). Si se ejerce una fuerza (F1) sobre el pistón pequeño (A1), la presión ejercida se transmite a todos los puntos del fluido dentro del recinto y produce fuerzas perpendiculares a las paredes.
En particular, la porción de pared representada por el pistón grande (A2) recibe una fuerza (F2) de forma que mientras el pistón pequeño baja, el pistón grande sube. La presión sobre los pistones es la misma:
Sin embargo las fuerzas no lo van a ser, para ello
tengamos en cuenta que la presión se obtiene dividiendo la fuerza por la
superficie. Por lo tanto:
Por lo que si la superficie del pistón grande es
diez veces mayor que la del pequeño, entonces el módulo de la fuerza obtenida
será diez veces mayor que la ejercida sobre el pistón pequeño. Dicho de otra
forma para levantar el vehículo habrá que aplicar una fuerza diez veces menor
utilizando esta prensa hidráulica que si lo quisiéramos levantar directamente.
Esta máquina reduce la fuerza necesaria, pero no te
confundas, no multiplica la energía. El volumen de líquido desplazado por el
pistón pequeño se distribuye en una capa delgada en el pistón grande, de modo
que el producto de la fuerza por el desplazamiento (el trabajo) es igual en
ambos pistones. Se entenderá mejor viendo la siguiente imagen:
 |
Otra aplicación del principio de Pascal son los sistemas
de frenado:
Los frenos de un automóvil son un
conjunto de mecanismos que permiten reducir la velocidad y parar el vehículo
mientras se conduce.
Casi todos los vehículos usan este tipo de sistema, que
utiliza presión hidráulica para hacer funcionar los frenos en cada una de las
ruedas, Tanto da que sean frenos de tambor, prácticamente en desuso, o frenos
de disco, que son los que actualmente montan casi todos los automóviles. El
principio de funcionamiento es similar al de la prensa hidráulica.
En concusión se espera que se le haya brindado la información
suficiente sobre las preguntas anteriormente planteadas.
Elaborado por:
Libia Shader Sánchez Guzmán
Karen Itzel Pichardo Iniestra
