1) El documento describe un experimento sobre el brazo hidráulico realizado por estudiantes para demostrar el levantamiento de cargas mediante presiones hidráulicas. 2) Explica conceptos clave de la hidráulica como presión, trabajo, y principio de Pascal. 3) Detalla las partes y operación de un brazo hidráulico así como las propiedades de los fluidos y su aplicación en la mecánica de fluidos.

1. CURSO DE NIVELACION “SNNA”
TEMA:
ENSAYO DEL BRAZO HIDRAULICO
ING. TATIANA TOROMOTENO
INTEGRANTES:
Santiago Almeida.
Henry Carrera.
Alejandra Muñoz.
Patricio Sulca.
Alejandro Vasco

2. INTRODUCCIÓN
La gran movilidad de las moléculas de agua es la causa de que la presión que
sobre ellos ejerce, sea transmitida no solo en el sentido en que actúa la fuerza,
como sucede en los solidos sino que también en todas direcciones.
Todos hemos sentido la presión del agua en el fondo de una piscina. Esta
presión es causada por la cantidad de líquido que se encuentra encima de
nosotros (y a los lados y por abajo, como veremos más adelante). Así, a un
metro de profundidad, sostenemos una columna de agua de un metro de largo;
a 50 metros de profundidad, la columna es mucho mayor, por lo tanto, la
presión aumenta considerablemente. El peso del agua que provoca presión
cuando nos sumergimos es causado por la fuerza de gravedad terrestre. El
brazo hidráulico es el mismo proceso de la prensa hidráulica ya que esta
levanta grandes masas con pequeña fuerzas
General
-Demostrar el levantamiento de cargas mediante presiones hidráulicas
Específicos
-Construcción y operación de un brazo mediante un sistema hidráulico
-Movimientos del brazo mediante la aplicación de fuerzas mediante fluidos.
-Construir un brazo hidráulico y mediante este observar las diversas ramas de
la física que se aplican en este sistema.

3. 1. DESARROLLO
En el brazo hidráulico se analizan los siguientes temas y sus aplicaciones:
1.1HIDRÁULICA
La palabra hidráulica viene del griego (hydraulikós) que significa «tubo de
agua» y de él se deriva que la hidráulica es”: EL USO DE LOS LIQUIDOS
PARA REALIZAR UN TRABAJO”
Además de ser una rama de la mecánica de fluidos y ampliamente presente en
la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los
líquidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a
las condiciones a que esté sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de
este y en la cual se aplican los siguientes conceptos básicos para su
aplicación:
Fuerza = Es la causa que produce un cambio de dirección velocidad
Presión = Es la fuerza ejercida en un área determinada
Trabajo = Es la fuerza necesaria para desplazar un elemento en una
distancia determinada.
Flujo = Es el movimiento del liquido
Caudal = Es volumen desplazado en una unidad de tiempo
Área = Es la superficie largo X ancho.
1.2TRABAJO
Es una magnitud física escalar que se representa con la letra (del inglés
Work) y se expresa en unidades de energía, esto es en julios o joules (J).En
mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a
la energía necesaria para desplazar este cuerpo.
Como idea general, hablamos de trabajo cuando una fuerza (expresada en
newton) mueve un cuerpo y libera la energía potencial de este; es decir, un
hombre o una maquina realiza un trabajo cuando vence una resistencia a lo
largo de un camino.
Por ejemplo, para levantar una caja hay que vencer una resistencia, el peso P
del objeto, a lo largo de un camino, la altura d a la que se levanta la caja. El
trabajo T realizado es el producto de la fuerza P por la distancia recorrida d.
T = F · d Trabajo = Fuerza • Distancia
Aquí debemos hacer una aclaración.
Como vemos, y según la fórmula precedente, Trabajo es el producto (la
multiplicación) de la distancia (d) (el desplazamiento) recorrida por un cuerpo

4. por el valor de la fuerza (F) aplicada en esa distancia y es una magnitud
escalar, que también se expresa en Joule (igual que la energía).
De modo más simple:
La unidad de trabajo (en Joule) se obtiene multiplicando la unidad de fuerza (en
Newton) por la unidad de longitud (en metro).
Aparece aquí la expresión “dirección de la fuerza” la cual puede ser horizontal,
oblicua o vertical respecto a la dirección en que se mueve el objeto sobre el
cual se aplica la fuerza.
En tal sentido, la “dirección de la fuerza” y la “dirección del movimiento” pueden
formar un ángulo (o no formarlo si ambas son paralelas).
Si forman un ángulo (α), debemos incorporar ese dato en nuestra fórmula para
calcular el trabajo, para quedar así:
Lo cual se lee: Trabajo = fuerza por coseno de alfa por distancia
OJO: El valor del coseno lo obtenemos usando la calculadora.
Si el ángulo es recto (90º) el coseno es igual a cero (0).
Si el ángulo es Cero (fuerza y movimiento son paralelos) el coseno es igual a
Uno (1).
1.3MECANICA DE FLUIDOS
Mecánica de fluidos, es la parte de la física que se ocupa de la acción de los
fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos
de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en
campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería química, civil e
industrial, la meteorología, las construcciones navales y la oceanografía.
La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la
estática de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la
dinámica de fluidos, que trata de los fluidos en movimiento. El término de
hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja
velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente
incompresible. La aerodinámica, o dinámica de gases, se ocupa del
comportamiento de los gases cuando los cambios de velocidad y presión son lo
suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la
compresibilidad.

5. Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a chorro,
las turbinas, los compresores y las bombas. La hidráulica estudia la utilización
en ingeniería de la presión del agua o del aceite.
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Los fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades físicas que permiten
caracterizar y cuantificar su comportamiento así como distinguirlos de otros.
Algunas de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son típicas
de todas las sustancias. Características como la viscosidad, tensión superficial
y presión de vapor solo se pueden definir en los líquidos y gasas. Sin embargo
la masa específica, el peso específico y la densidad son atributos de cualquier
materia.
Masa específica, peso específico y densidad.
Se denomina masa específica a la cantidad de materia por unidad de volumen
de una sustancia. Se designa por P y se define: P = lim ( m/ v)
V->0
El peso específico corresponde a la fuerza con que la tierra atrae a una
unidad de volumen. Se designa por ß. La masa y el peso específico están
relacionados por:
ß = gP
Donde g representa la intensidad del campo gravitacional.
Se denomina densidad a la relación que exista entre la masa específica de
una sustancia cualquiera y una sustancia de referencia. Para los líquidos se
utiliza la masa especifica del agua a 4°C como referencia, que corresponde a
1g/cm3 y para los gases se utiliza al aire con masa especifica a 20°C 1 1,013
bar de presión es 1,204 kg/m3.
Viscosidad.
La viscosidad es una propiedad distintiva de los fluidos. Esta ligada a la
resistencia que opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le
somete a un esfuerzo de corte. Esta propiedad es utilizada para distinguir el
comportamiento entre fluidos y sólidos. Además los fluidos pueden ser en
general clasificados de acuerdo a la relación que exista entre el esfuerzo de
corte aplicado y la velocidad de deformación.
Compresibilidad.
La compresibilidad representa la relación entre los cambios de volumen y los
cambios de presión a que está sometido un fluido. Las variaciones de volumen
pueden relacionarse directamente con variaciones de la masa específica si la
cantidad de masa permanece constante

6. Presión de vapor.
Los fluidos en fase liquida o gaseosa dependiendo de las condiciones en que
se encuentren. Las sustancias puras pueden pasar por las cuatro fases, desde
sólido a plasma, según las condiciones de presión y temperatura a que estén
sometidas. Se acostumbra designar líquidos a aquellos materias que bajo las
condicione normales de presión y temperatura en que se encuentran en la
naturaleza están en esa fase.
Cuando un líquido se le disminuye la presión a la que está sometido hasta
llegar a un nivel en el que comienza a bullir, se dice que alcanzado la presión
de vapor. Esta presión depende de la temperatura.
Tensión superficial.
Se ha observado que entre la interface de dos fluidos que no se mezclan se
comportan como si fuera una membrana tensa. La tensión superficial es la
fuerza que se requiere para mantener en equilibrio una longitud unitaria de esta
película. El valor de ella dependerá de los fluidos en contacto y de la
temperatura. Los efectos de la superficial solo apreciables en fenómenos de
pequeñas dimensiones, como es el caso de tubos capilares, burbujas, gotas y
situaciones similares.
HIPÓTESIS BÁSICAS.
Como en todas las ramas de la ciencia, en la mecánica de fluidos se parte de
hipótesis en función de las cuales se desarrollan todos los conceptos. En
particular, en la mecánica de fluidos se asume que los fluidos verifican las
siguientes leyes:
Conservación de la masa y de la cantidad de movimiento.
Primera y segunda ley de la termodinámica.
HIPÓTESIS DEL MEDIO CONTINUO
La hipótesis del medio continuo es la hipótesis fundamental de la mecánica de
fluidos y en general de toda la mecánica de medios continuos. En esta
hipótesis se considera que el fluido es continuo a lo largo del espacio que
ocupa, ignorando por tanto su estructura molecular y las discontinuidades
asociadas a esta. Con esta hipótesis se puede considerar que las propiedades
del fluido (densidad, temperatura, etc.) son funciones continuas.
La teoría de la dinámica de los fluidos puede ser desarrollada desde dos
puntos de vista.
El microscópico:
Aquí la estructura molecular del medio es tenida en cuenta explícitamente.
Ejemplos son la teoría cinética de los gases y la mecánica estadística, que
tienen en enfoque estadístico.

7. El macroscópico:
En este enfoque no se toma en cuenta explícitamente la estructura molecular
del medio, solo se consideran las propiedades gruesas de la materia. Las
propiedades físicas del medio se miden directamente por los instrumentos.
1.4PRESIÓN
La presión se define como fuerza por unidad de área. Para describir la
influencia sobre el comportamiento de un fluido, usualmente es más
conveniente usar la presión que la fuerza. La unidad estándar de presión es el
Pascal, el cual es un Newton por metro cuadrado.
Para un objeto descansando sobre una superficie, la fuerza que presiona sobre
la superficie es el peso del objeto, pero en distintas orientaciones, podría tener
un área de contacto con la superficie diferente y de esta forma ejercer diferente
presión.
Al estudiar la presión de un líquido en reposo el medio es tratado como una
distribución continua de la materia. Pero si tratamos con la presión de gas,
debe entenderse como una presión media de las colisiones moleculares contra
las paredes del recipiente.
La presión en un fluido se puede ver como una medida de la energía por
unidad de volumen por medio de la definición de trabajo. Esta energía se
relaciona con las otras formas de energía del fluido por medio de la ecuación
de Bernoulli.
Principio de Pascal
En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el
físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la
frase: la presión ejercida sobre 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.1
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 ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas
hidráulicas, en los elevadores hidráulicos y en los frenos hidráulicos.

8. Como un ejemple de este principio tenemos la prensa hidráulica s
una máquina compleja que permite amplificar la intensidad de las fuerzas y
constituye el fundamento de elevadores, prensas hidráulicas, frenos y muchos
otros dispositivos hidráulicos de maquinaria industrial.
La prensa hidráulica constituye la aplicación fundamental del principio de
Pascal y también un dispositivo que permite entender mejor su significado.
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 S1 se ejerce una fuerza F1 la
presión p1 que se 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 p2 que ejerce el fluido
en la sección S2, es decir:
Con lo que las fuerzas serán, siendo, S1 < S2:
Y 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:
1.5 Desplazamiento
El desplazamiento se refiere a la distancia y la dirección de la posición final
respecto a la posición inicial de un objeto. Al igual que la distancia, el
desplazamiento es una medida de longitud por lo que el metro es la unidad de
medida. Sin embargo, al expresar el desplazamiento se hace en términos de la
magnitud con su respectiva unidad de medida y la dirección. El desplazamiento
es una cantidad de tipo vectorial. Los vectores se describen a partir de la
magnitud y de la dirección. Vamos a considerar la misma figura del ejemplo
anterior.

9. Observa que recorres 8m en dirección Norte, luego 12 m en dirección Este y
por último 8 m en dirección Sur. Para el desplazamiento solo importa el punto
de inicio y el punto final por lo que el vector entrecortado muestra el
desplazamiento. El resultado es 12m en dirección Este. Para esto recorres
una distancia de 28m.
Matemáticamente, el desplazamiento (Δd) se calcula como:
df – di = Δd
Donde df es la posición final y di es la posición inicial del objeto. El signo del
resultado de la operación indica la dirección del desplazamiento según el
sistema de coordenadas definido. En el caso anterior, el desplazamiento
hubiese sido +12m al este.
Cuando el objeto termina en el mismo lugar de inicio el desplazamiento será
cero aunque la distancia no necesariamente lo sea. A esta trayectoria en la
que la posición final e inicial son iguales, se conoce como un paso cerrado
PRINCIPIO DE ARQUIMIDES
El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido
experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del volumen de fluido
desplazado por dicho cuerpo. Esto explica por qué flota un barco muy cargado;
el peso del agua desplazada por el barco equivale a la fuerza hacia arriba que
mantiene el barco a flote.
El punto sobre el que puede considerarse que actúan todas las fuerzas que
producen el efecto de flotación se llama centro de flotación, y corresponde al
centro de gravedad del fluido desplazado. El centro de flotación de un cuerpo
que flota está situado exactamente encima de su centro de gravedad. Cuanto
mayor sea la distancia entre ambos, mayor es la estabilidad del cuerpo.

10. El principio de Arquímedes permite determinar la densidad de un objeto cuya
forma es tan irregular que su volumen no puede medirse directamente. Si el
objeto se pesa primero en el aire y luego en el agua, la diferencia de peso será
igual al peso del volumen de agua desplazado, y este volumen es igual al
volumen del objeto, si éste está totalmente sumergido. Así puede determinarse
fácilmente la densidad del objeto (masa dividida por volumen) Si se requiere
una precisión muy elevada, también hay que tener en cuenta el peso del aire
desplazado para obtener el volumen y la densidad correctos.
Para el autor John Muller, Arquímedes fuel más grande investigador de
mecánica de fluidos de todos los tiempos; ya que él fue quien descubrió las
propiedades de los fluidos sometidos a diversas circunstancias. Además el
desarrollo como nadie mas, le mayor numero de postulados fundamentales
acerca del tema.

11. REALIZACIÓN DEL PROYECTO
Materiales y Elaboración
Ø Jeringas: serán utilizadas para hacer funcionar el brazo hidráulico ya que
gracias a ellas el brazo tendrá movimiento y es lo más esencial que necesita el
brazo para funcionar.
Ø Clavos: serán utilizados para poder construir el carrito del brazo, también para
fijar los rieles en la base y también como eje de gira miento del brazo hacia los
lados.
Ø Tornillos Y Tuercas: Los tornillos serán utilizados como pasadores para que el
brazo se mueva de arriba hacia abajo, mientras que las tuercas se fijaran a los
tornillos para sostenerlos.
Ø Madera: es lo esencial para poder elaborar el brazo hidráulico ya que gracias a
la madera se podrá dar forma al brazo y construir el carrito para que tenga
movilidad horizontal.
Ø Mangueras De Suero: se utilizara para unir las jeringas para poder darle
movimiento al brazo, también se utilizara para que pase el líquido de una
jeringa a otra.
Ø Agua: será utilizado para demostrar que un líquido con poca densidad es
necesario aplicar mayor fuerza.
Ø Pintura: se utilizara para darle color al brazo.
Ø Lijas: se utilizara para lijar la madera y quitar las astillas que esta tenga
PROCEDIMIENTO
Cortaremos la madera en forma rectangular para que sea la base de todo el
proyecto, posteriormente se procederá a dibujar en la madera restante las
piezas que serán el cuerpo del brazo hidráulico, una vez dibujado las partes
procederemos a cortarlas y prepáralas para la pintura, pintaremos el brazo con
el color elegido, luego ensamblaremos las piezas para darle forma al brazo,
una vez ensamblada las piezas comprobaremos que tenga movilidad y
comprobaremos que todo este acorde al plano, tomaremos las jeringas ,las
mangueras y las uniremos, una vez unidas pondremos el liquido de freno o
agua y probaremos que tengan el suficiente liquido para que pueda funcionar,
luego las adaptaremos al brazo y probaremos que las mismas hagan funcionar
al brazo. Pondremos jeringas en la base circular y probaremos que estas
muevan el brazo de lado a lado, colocaremos el brazo ya antes armado en la
base circular y lo haremos funcionar para poder ver errores en el mismo y
poderlo corregir, una vez hecho todo esto comprobaremos que este brazo sea
capaz de levantar algún objeto y de transportarlo de un lugar a otro.

12. Anexos:

13. NET GRAFÍA
http://www.monografias.com/trabajos32/pascal-arquimedes-bernoulli/pascal-
arquimedes-bernoulli.shtml#ixzz2lxvj6t5W
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%A1ulica
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trabajo.png