PUENTE LEVADIZO - Sustancia gris

PUENTE LEVADIZO PROYECTO DE TECNOLOGÍA ARIANNA GIANCOLA MARTA MAROTO MAROTO EVA ROMEO LACOMA ANA MARINA ROMEU CERVANTES ÍNDICE Tabla de contenido 1. Pliego de condiciones 1.1. Condiciones generales 1.2. Condiciones particulares 2. Bocetos 3. Relación de materiales 4. Relación de herramientas 5. Hoja de procesos 5.1. Hoja de proceso 5.2. Fotos del proceso 5.3. Fases del desarrollo del proyecto 6. Hoja de cálculos 7. Presupuesto 8. Planos 9. Foto final del producto 10. Bibliografía 1. Pliego de condiciones 1.1. Condiciones generales Este documento tiene como objetivo explicar las condiciones generales y el proceso de fabricación de un puente levadizo hidráulico y con inspiración decorativa en una maqueta del Tower Bridge de Londres. El proceso podría dividirse en dos bloques que son la creación mecánica del puente y posteriormente la fabricación de los elementos decorativos. En esta memoria quedan reflejado también las especificaciones del diseño como son los bocetos y planos, la relación de materiales, herramientas y las fases de desarrollo necesarias para su fabricación así como los cálculos y el presupuesto final del proyecto. Condiciones técnicas La propuesta de trabajo consiste en la creación de un puente levadizo y como condición se nos proporcionan unas medidas, las cuales el puente no debe superar, estas medidas son una caja de 420x297x260 mm. Condiciones económicas Las condiciones económicas de este proyecto dependen del coste de los materiales necesarios para su realización, por ello y ya que este proyecto lo permite se escogen todos los materiales reciclados a excepción de las cartulinas que si son compradas. 1.2. Condiciones particulares Concepto del proyecto Con el fin de que en 4° ESO los alumnos entiendan mejor los conceptos explicados en el bloque de “Neumatica e hidraulica” el proyecto trata del planteamiento y realización de un “Puente hidráulico”. Definición del producto El puente hidráulico consta de dos plataformas enfrentadas y funciona por medio de unas jeringuillas pegadas en la base de las plataformas elevables y conectadas a otras jeringuillas, las cuales son las que se manejan para accionar el mecanismo. El circuito hidráulico está lleno de agua permitiendo que al apretar el vástago de la jeringuilla empuja al de la jeringuilla contraria pegada a la base de la plataforma provocando su elevación, de la misma forma se produce el proceso contrario. Facilidad de fabricación Para el puente se puede usar herramientas comunes de un taller como son la sierra de marquetería, cutter, lijas, tijeras, etc. Los elementos del circuito hidráulico pueden ser comprados aunque en nuestro caso se solicitaron a una clínica la cual nos los dio. Parte estética Para que el proyecto resulte más atractivo se propone una recreación del puente de Londres y así verle una aplicación directa del tema en un puente real. Un poco de historia sobre el puente de londres El mecanismo ​
hidráulico​
original utilizaba agua a presión almacenada en seis acumuladores. El agua era bombeada dentro de los acumuladores mediante motores de vapor. Actualmente, la maquinaria hidráulica original todavía abre el puente, aunque ha sido modificado para utilizar aceite en lugar de agua, y motores eléctricos han sustituido el lugar de las máquinas de vapor y los acumuladores. 2. Bocetos En este apartado se presentan los bocetos de todas las ideas que se propusieron para la realización del proyecto y en la cual finalmente fue elegida el puente hidráulico. PROPUESTA 1: Puente levadizo con poleas y motor.
PROPUESTA 2: Puente levadizo con mecanismo hidráulico articulado, plataforma simple. PROPUESTA 3: Puente levadizo con mecanismo hidráulico, doble plataforma y recreación del Tower Bridge de Londres. 3. Relación de materiales Para la realización de este proyecto serán necesarios los siguientes materiales: Material para el puente ­ Dos rectangulos de porexpan de 12x12x7 cm ­ Palitos de madera de brocheta de 3 mm de diámetro para la realización de las cerchas ­ Palillos redondos de mesa ­ Cartón en lamina ­ Cartulina negra, gris y azul ­ Celo ­ Cinta adhesiva por las dos caras ­ Cinta adhesiva de una cara. ­ Pegamento en barra Material para las torres ­ Impresión a color del archivo “Hojas maqueta Tower Bridge.ppt” ­ Rectángulos de cartón Material para el sistema hidráulico ­ 2 jeringas de 20 ml ­ 2 jeringas de 1 ml ­ Manguera de venoclisis ­ Agua Herramientas y equipos ­ Cutter grande ­ Regla, escuadra y cartabón ­ Pistola de silicona caliente ­ Lija ­ Lapiz ­ Goma ­ Tijeras ­ Sierra de marqueteria 4. Relación de herramientas Herramientas y equipos ­ Cutter grande ­ Regla, escuadra y cartabón ­ Pistola de silicona caliente ­ Lija ­ Lápiz ­ Goma ­ Tijeras ­ Sierra de marqueteria 5. Hoja de procesos 5.1. Hoja de proceso Nº de Fase Fase de desarrollo Materiales Herramientas Tiempo 1 Construcción de la base de porexpan porexpan Sierra de marquetería 10 min Lija 2 Construcción del puente elevable con sus cerchas Cartón en lámina Palitos de brocheta Palillos de mesa Sierra de marquetería 3 h Lija Cutter Regla, escuadra y cartabón Pistola de silicona. Lápiz 3 Colocación del 2 jeringas de 20 ml sistema hidráulico con 2 jeringas de 1 ml jeringuillas en la base Manguera de venoclisis Agua Regla, escuadra y cartabón Lápiz 4 h 4 Presentación y unión de las bases de porexpan y las plataformas del puente Cinta adhesiva Cartón en lámina Cartulina negra y gris Celo Pegamento de barra Pistola de silicona. Tijeras Regla, escuadra y cartabón 40 min 5 Construcción de las torres Cartón en lámina Impresión a color del archivo “Hojas maqueta Tower Bridge.ppt” Pegamento de barra Celo Tijeras Cutter 1 h 6 Preparación de la base de la maqueta y unión con las bases del puente Cartón en lámina Cartulina azul Cinta adhesiva de doble cara Cutter Tijeras Lápiz Goma 10 min 7 Colocación de torres Pistola de silicona. 5 min 5.2. Fotos del proceso 5.3. Fases del desarrollo del proyecto
1. Construcción de la base de porexpan 2. Construcción del puente elevable y sus cerchas 3. Colocación del sistema hidráulico de jeringuillas en la base 4. Presentación y unión de las bases de porexpan y las plataformas del puente puente 5. Construcción de las torres 6. Preparación de la base de la maqueta y unión con las bases del puente 7. Colocación de las torres 1. Construcción de la base de porexpan El porexpan utilizado pertenece a una caja de embalaje por tanto es necesario cortar las piezas necesarias para que formen la base de las plataformas elevables, éstas plataformas irán unidas a la base de porexpan impidiendo que se desplacen al accionarse el puente. La elección de porexpan se debe a que en esta bases se perfora un hueco con inclinación en el cual van las jeringuillas que empujan las plataformas. Para obtener las piezas de porexpan se cortan con una sierra de marquetería con las medidas previstas y se lija la zona cortada para obtener un acabado más liso. 2. Construcción del puente elevable y sus cerchas De los palillos de brocheta cortamos con el cutter 4 piezas de 12.5 cm, otras 4 de 12 cm y otras de 3 cm. Se lijan los extremos para un mejor acabado y para dar una inclinación para mejor pegado. Pegamos con silicona los palillos de 3 cm en un extremo de los palillos de 12 cm, formando un ángulo de 90 grados. Los palitos de 12.5 cm unirán a los extremos de los anteriores formando un triángulo Cortamos los palillos de mesa para formar los montantes y diagonales interiores que darán firmeza al puente, pegamos todo con silicona. Las 4 cerchas tendrán el siguiente aspecto: Una vez construidas se pegaran al rectangulo de carton que hace de carretera 3. Colocación del sistema hidráulico de jeringuillas en la base Realizamos una perforación a cada base, con un alambre metálico en un ángulo aproximado de 45 grados, desde una altura de 2.5 cm hasta la parte de abajo. Una vez realizada la perforación con el ángulo deseado, agrandamos el hueco para poder introducir una jeringuilla de 1ml, colocamos el puente para verificar la profundidad a la que deberán quedar las jeringuillas, según los cálculos debería sobresalir unos 3.5 cm. Las retiramos para construir el circuito hidráulico completo. Para ello utilizaremos la manguera del equipo de venoclisis y las 4 jeringuillas El Teorema de Pascal se aplica en el sentido que el líquido contenido en la jeringa de 20 ml se utiliza para impulsar el émbolo de la jeringuilla pequeña. Las jeringuillas deberán estar interconectadas de acuerdo al siguiente diagrama: 1. Conectamos un extremo de la manguera en la jeringuilla de 20 ml, quitamos el émbolo de la jeringuilla y la llenamos de agua totalmente incluyendo la manguera, que una vez llena taparemos el extremo libre con el dedo para que no se escape agua al introducir de nuevo el émbolo. 2. Colocamos la jeringuilla de 1ml en la perforación realizada a la base y quitamos su émbolo, la conectamos al extremo libre de la manguera llena de agua. 3. Presionamos el vástago de la jeringuilla de 20 ml hasta que salga un poco de agua por la jeringuilla de 1ml, cuando esto suceda introducimos el émbolo de la jeringuilla de 1ml procurando que no entre aire. 4. Probamos el sistema verificando que el émbolo de las jeringuilla pequeña se mueva hacia fuera al empujar el émbolo de la jeringuilla grande y se mueva hacia dentro al tirar del émbolo de la jeringuilla grande. 5. Para ocultar la manguera en la parte de abajo de la base realizamos un canal y lo tapamos con cinta adhesiva 4. Presentación y unión de las bases de porexpan y las plataformas del puente Juntamos el puente realizado con la base para verificar las dimensiones de ambos. La altura debe ser adecuada para que el puente pueda subir y bajar sin problemas. Posteriormente fijamos la superficie completa de uno de los puentes a la base mediante cinta adhesiva a modo de bisagra, pegamos la cartulina que hace de calzada tapando dicha cinta y forramos el corcho mediante papel de embalar. Al mismo tiempo realizamos los pasos de la sesión anterior para crear el otro puente. Una vez terminado el primero comprobamos que el funcionamiento sigue siendo el correcto. 5. Construcción de las torres Se recortan las siluetas de las torres y resto de piezas, que se pegan sobre un cartón para darle consistencia a la hora de montarlas. Ultimamos los acabados del puente, los elementos estéticos de este, como son la unión de las piezas de las torres, un bordeado en las calzadas a modo de barandillas y se cubren las bases con cartulina gris para que resulte más estético. 6. Preparación de la base de la maqueta y unión con las bases del puente. Se recorta una base plana de cartón y se cubre con cartulina azul simulando el agua y en ella se fijan las dos plataformas uniendolas con cinta adhesiva de doble cara. Una vez hecha esta unión, pegamos las plataformas encima de las bases de porexpan. 8. Colocación de las torres Fijamos las torres a las bases de porexpan con silicona caliente. 6. Hoja de cálculos Nuestra maqueta de puente levadizo utiliza la mecánica de fluidos y se basa en el principio del físico­matemático francés Blaise Pascal o ​
ley de Pascal​
que indica lo siguiente: “La presión ejercida por un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido” En pocas palabras, toda presión ejercida hacia un fluido, se esparcirá sobre toda la sustancia de manera integral. 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 velocidad y por lo tanto con la misma presión. También podemos observar aplicaciones del principio de Pascal en las ​
prensas hidráulicas​
, en los elevadores hidráulicos, en los frenos hidráulicos y en los puentes hidráulicos, como es nuestro caso. La prensa hidráulica permite amplificar las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores​
, prensas hidráulicas, ​
frenos​
y muchos otros dispositivos hidráulicos. La prensa hidráulica constituye la aplicación fundamental del principio de Pascal. 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 S​
se ejerce una fuerza F​
la presión p​
que se A​
A​
A​
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 p​
B que ejerce el fluido en la sección S​
​
B, es decir: ​
FA
p​
= p​
⇒​
A ​
B ​
​
S
A
=
FB
SB
con lo que la relación entre las fuerzas será: F​
= F​
< F​
puesto que S​
A = p​
​ A S​
​ A < p​
​ AS​
​ B = p​
​
AS​
​ B = p​
​
BS​
​ B ​
B ⇒ ​
F​
​A ​
B ​
A < S​
​
B Por tanto, la ​
relación ​
entre la 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: SB
F​
=F​
xS B​
A ​
A
En el caso del puente hidráulico no es tan importante la diferencia de las fuerzas sino la diferencia de desplazamiento del émbolo, que será el que eleve la plataforma. En un cilindro de menor sección podremos obtener mayor desplazamiento con un ligero movimiento de un cilindro de sección grande. Además cuanto más cerca esté el punto de aplicación de la fuerza del cilindro del punto de articulación de la pasarela menor será el desplazamiento necesario, aunque mayor será la fuerza. Las siguientes imágenes realizadas en 3D muestran como una pequeña carrera del vástago colocada estratégicamente puede elevar el puente: En las imágenes anteriores la camisa del cilindro tiene las terminaciones articuladas, sin embargo en nuestro proyecto debido a las escasas dimensiones hemos considerado el extremo inferior fijo, esto nos facilita la colocación del cilindro, en nuestro caso jeringuilla, para ver cual es el punto óptimo de posicionamiento y su ángulo, hemos realizado los siguientes cálculos:
Con el paquete de diseño 3D obtenemos valores similares:
7. Presupuesto CANTIDAD MATERIALES PRECIO UNITARIO (€) IMPORTE(€) 4 Rectangulo de Porexpan (15x3 cm) 1,24 4,96 3 Cartulina gris, negra y azul 0,24 0,72 1 Palitos de madera de 3 mm de diámetro y 30 cm de 1,53 largo (paquete) 1,53 1 Palillos redondos de mesa (paquete) 0,85 0,85 1 Tipex 2,30 2,30 1 Pegamento en barra blanco 1,21 1,21 1 Celo 1,15 1,15 1 Cinta adhesiva doble de 5m 4,20 4,20 1 Cartón de 3 mm o 4 mm de espesor 1,25 1,25 2 Jeringas 20 ml 0,65 1,30 2 Jeringas 1 ml 0,48 0,96 1 Manguera de suero 1,92 1,92 Agua 0,00 10 Impresión a color del archivo "Hojas maqueta Tower Bridge.ppt" 0,25 2,50 1 Pegamento imedio 1,30 1,30 HERRAMIENTAS Y EQUIPOS 1 Cutter grande 3,59 3,59 1 Regla, escuadra y cartabón 4,35 4,35 1 Pistola de silicona 9,95 9,95 1 Lija 0,32 0,32 1 Lapiz 0,59 0,59 1 Goma 0,17 0,17 1 Sierra de marqueteria 3,72 3,72 1 Tijeras para cartón 5,85 5,85 TOTAL 54,69 8. Planos 9. Foto final del producto La presión ejercida a la jeringuilla grande, es transmitida al líquido contenido en ella, el cual se transmite través de las manguera, lo que ocasiona que el émbolo de la jeringuilla pequeña se mueva y haga que el puente se levante; demostrando con ello la teoría de Pascal. Podemos ver el video del proyecto en el siguiente enlace https://www.youtube.com/watch?v=Q6nuQZaUP0E 10. Bibliografía http://nice.mex.tl/frameset.php?url=/​
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Registrandose en ella podemos descargar las plantillas de la maqueta. https://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_la_Torre​
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Medidas e información histórica del Puente de Londres http://www.youtube.com/watch?v=vJoWDdkr1Tw Puente elevadizo hidráulico del que se tomó la idea del movimiento. https://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Pascal​
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Teoria de Pascal http://proyecto­gato­hidraulico.webnode.es/album/fotogaleria/jeringa­jpg/ https://ecommerce.unceta.es/