Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de

Servicios No. 11

Proyecto: Elevador hidráulico

Maestra: María Ivone Vidal

Equipo 10

Estrada Aboytia Pedro

Rodríguez Robles Alondra

Valencia Flores Melissa Isabel

Índice Introducción ............................................................................................................. 2

Importancia y Justificación del estudio .................................................................... 3

Antecedentes .......................................................................................................... 3

El principio de Pascal o la ley de Pascal ............... ¡Error! Marcador no definido.

Desarrollo ................................................................................................................ 5

Historia .................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

Funcionamiento en subida y bajada..................................................................... 5

Componentes ....................................................................................................... 6

Tipos de elevadores hidráulicos ........................................................................... 7

Entrevista a Everardo Flores Estrella ................................................................... 9

Materiales utilizados ........................................................................................... 15

Procedimiento .................................................................................................... 15

Evidencias .......................................................................................................... 16

Presupuesto ....................................................................................................... 19

Conclusión............................................................................................................. 20

Bibliografías ........................................................................................................... 20

Anexo de términos ................................................................................................ 20

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Introducción

Los líquidos no tienen forma propia, adquieren la forma del recipiente que los contiene, por

lo tanto el aceite puede circular en cualquier dirección y a través de tuberías y ductos de

cualquier diámetro o sección. Los líquidos no son comprensibles, transmiten en todas la

direcciones la presión que se les aplica y permiten multiplicar la fuerza aplicada.

El fundamento de la transmisión de presión en un fluido es la ley fundamental de la

hidrostática: “La diferencia de presión entre dos puntos de un líquido en equilibrio es

proporcional a la densidad del líquido y al desnivel de los puntos”. Como consecuencia de

lo anterior el principio de Pascal establece que: “la presión aplicada a un fluido confinado e

transmite sin disminución a cada punto del fluido y de las paredes del recipiente”.

Los elevadores hidráulicos utilizan la transmisión de presión a través de un fluido,

generalmente aceite. Son aparatos mecánicos que se utilizan para levantar objetos

pesados. Varias industrias usan elevadores hidráulicos para levantar aviones, autos de

carreras y camionetas.

El elevador hidráulico utiliza un líquido incompresible para transmitir la fuerza, y permite que

una pequeña fuerza aplicada a lo largo de una gran distancia tenga el mismo efecto que

una gran fuerza aplicada a lo largo de una distancia pequeña.

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Importancia y Justificación del estudio

Este proyecto se realiza, principalmente con el fin de hacernos entender, a nosotros

los estudiantes el principio de Pascal, para así llevar a cabo los propósitos de

aprendizaje de la materia, así como las metas que nosotros mismos como equipo

nos hemos puesto. Consideramos nuestro proyecto importante debido a que es algo

que no se hace en todas las materias ni en todos los semestres, de hecho, es algo

que no habíamos realizado, un proyecto exigente que presentaremos a nuestros

invitados, es una actividad que, al menos nosotros hemos tomado como un reto que

pensamos superar para así continuar creciendo académicamente.

Antecedentes Historia

Aunque pensemos que los ascensores son un invento muy moderno, la necesidad

de utilizar aparatos que ayudaran a personas o cosas a subir o a bajar es muy

antigua.

En 1872, un trabajador de la compañía Otis, C. W. Baldwin, inventó el elevador

hidráulico, a pesar de que no empezó a producirse hasta al cabo de dos años. Este

nuevo tipo de ascensor retiró el de vapor. Y hasta el 1904 los elevadores hidráulicos

fueron el sistema dominante en los edificios, aunque ya desde 1880 se empezaron

a instalar los primeros ascensores eléctricos de engranajes. Al principio, muy lentos

y solo aptos para edificios con poca altura. Pero en 1904, se instalaron las primeras

máquinas sin engranajes y estos desbancaron los hidráulicos.

Estos nuevos ascensores, rápidos y con límites de altura elevadísimos, causaron la

revolución de los rascacielos. Su funcionamiento era tan bueno, que hasta el 1948

se siguieron usando.

A principios del siglo XIX los ascensores de pistón hidráulico ya se utilizaban en

algunas fábricas europeas. La cabina estaba montada sobre un émbolo

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de acero hueco que llegaba en una perforación cilíndrica ubicada en el suelo. El

agua impulsada a presión dentro del cilindro hacía subir el émbolo y la cabina, que

caían debido a la gravedad cuando el agua se liberaba de dicha presión.

En las primeras instalaciones, la válvula principal para controlar la corriente de agua

se manejaba de forma manual mediante sistemas de cuerdas que funcionaban

verticalmente a través de la cabina.

Debido a su funcionamiento más suave y a su mayor rendimiento, el ascensor

hidráulico reemplazó de forma general al modelo de una cuerda enrollada en un

tambor giratorio.

El control de palanca y las válvulas piloto que regulaban la aceleración y la

desaceleración fueron mejoras posteriores.

Blaise Pascal fue un matemático y físico francés que vivió entre los años 1623 y

1662. También fue filósofo y escritor, y ha contribuido al mundo de las matemáticas,

ciencias naturales y física con grandes descubrimientos, pero sobre todo Pascal es

conocido por sus investigaciones sobre los fluidos y el estudio de conceptos como

la presión y el vacío. Gracias a todas estas investigaciones, Pascal enunció su ley

más importante: La Ley De Pascal o lo que es lo mismo El Principio De Blaise

Pascal.

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Desarrollo ¿Qué es la hidráulica?

Es una rama de la física y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades

mecánicas de los fluidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la

masa (fuerza) y empuje de la misma.

Funcionamiento en subida y bajada Para subir

El grupo motor-bomba bombea el fluido de la central a través del grupo de válvulas (y la

conducción) hacia el pistón. Cuando una de las válvulas se abre, el fluido presurizado

escoge el camino que ofrece menos resistencia y regresa al depósito de la central. Pero

cuando la válvula se cierra, el fluido no tiene más remedio que ir hacia el cilindro. Al

acumularse el fluido en el cilindro, la presión empuja el pistón hacia arriba elevando la

cabina del ascensor. Cuando la cabina se acerca al piso correcto, el sistema de control

envía una señal al motor eléctrico para parar la bomba gradualmente. Con la bomba parada,

no hay más aceite que fluya, y el que ya estaba en el cilindro no puede escapar). El vástago

se apoya sobre el fluido y la cabina se queda allí donde está.

Para bajar

Para bajar la cabina, el sistema de control del ascensor envía una señal a la válvula.

Cuando la válvula se abre, el fluido que estaba en el cilindro fluye hacia el depósito de la

central. Gracias a la fuerza de gravedad, el peso de la cabina (y la carga, en caso de que

la haya) empuja el cilindro hacia abajo y conduce el fluido al depósito, haciendo descender

el ascensor gradualmente. De este modo el ascensor solo consume energía en el ascenso,

ya que desciende por gravedad. Para detener la cabina en un piso inferior, el sistema de

control cierra la válvula de nuevo.

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Componentes Pistón principal: En la punta del pistón lleva una polea por dónde van los

cables de tracción. El pistón está instalado fijo en el hueco y lo que sube

y baja es el pistón que hay en el interior. En el extremo de la polea tiene

una barra que va cogida a las guías, y que llevan rozaderas instaladas

para poder deslizarse por las guías. La velocidad de

desplazamiento del pistón se ajusta mediante una válvula, para

poder decidir a qué velocidad es la óptima para una instalación

determinada.

Existen dos tipos de accionamientos del pistón hidráulico:

Acción indirecta: la cabina es impulsada por el pistón por medio de cables.

Acción directa: la cabina es impulsada directamente por el pistón.

Máquina hidráulica: La función que tiene la máquina hidráulica es la de aumentar

o disminuir la presión del pistón. La máquina hidráulica está llena de aceite, cuando

sube el ascensor expulsa el aceite y cuando baja el ascensor absorbe el aceite.

La manguera por donde va el aceite desde la máquina hidráulica hasta el pistón no

puede ser muy larga ya que puede

afectar a su funcionamiento normal.

La máquina hidráulica va conectada al

cuadro de maniobra, el cual pone en

funcionamiento el elevador cuando se le

pulsa un botón desde el ascensor.

En el extremo de la polea tiene una barra

que va cogida a las guías, y que llevan

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rozaderas instaladas para poder deslizarse por las guías. La velocidad de

desplazamiento del pistón se ajusta mediante una válvula, para poder decidir a qué

velocidad es la óptima para una instalación

determinada.

Bloque de válvulas: El bloque de válvulas,

que generalmente se instala sobre el

depósito de aceite del grupo impulsor, está

compuesto por las válvulas de maniobra del

circuito hidráulico del ascensor. Algunas son

de accionamiento electromagnético

abriéndose o cerrándose, comandadas por

la maniobra eléctrica del ascensor.

Conducción: Une el grupo de válvulas y el

pistón, puede ser rígida o flexible, dependiendo de las características de la

instalación.

Tipos de elevadores hidráulicos

Hay varios tipos de elevadores hidráulicos que son utilizados para diferentes fines:

Gatos de botella

Elevadores de aviones

Autos de carrera

Bombas de mano: son tomas hidráulicas que están disponibles hoy en día.

De impulsión directa, si el hueco no llega a los 4 metros es necesario que en el

hueco del ascensor tenga foso, ya que el pistón irá instalado ahí. Este tipo de

maniobra es recomendable para pocas alturas.

Después están los de impulsión diferencial, que se instalan en recorridos de más de

4 metros, este tipo de instalación no necesita tener foso, ya que el pistón se instala

en un lateral del hueco. Este tipo de elevadores hidráulicos, es recomendable si se

instala para más paradas de pisos

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Estos dos tipos de elevadores funcionan a dos velocidades, por lo que las paradas

de pisos se hacen más suaves. Los tipos de puertas de cabina y de exterior, pueden

variar depende de cada empresa, pero se pueden poner depende del espacio del

hueco, con puertas automáticas, semiautomáticas, o puertas batientes.

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El elevador hidráulico se basa en el principio de que el trabajo necesario para

mover un objeto es el producto de la fuerza por la distancia que recorre el objeto.

La mayor presión producida por un

compresor se transmite por el aire hasta

la superficie del aceite que hay en un

depósito subterráneo. A su vez el aceite

trasmite la presión a un pistón que sube

el automóvil. La presión del aire es

aproximadamente la que tienen los neumáticos.

Un pistón de sección pequeña a, se utiliza para ejercer directamente una pequeña

fuerza f sobre un líquido, tal como el aceite. La presión P=f/a se transmite a lo

largo de un ducto a un cilindro mayor provisto también de un pistón más ancho de

área a. Puesto que la presión es la misma en ambos cilindros:

Se concluye por lo tanto, que la fuerza transmitida F es igual a la fuerza aplicada f

multiplicada por un factor que relaciona las áreas A/a.

Los ascensores hidráulicos convencionales se montan directamente sobre un

émbolo o pistón que se mueve dentro de un cilindro enterrado, cuya profundidad

debe ser igual a la del recorrido del ascensor. Este sistema, relativamente sencillo,

requiere una bomba eléctrica que introduzca aceite a presión en el cilindro para

así levantar la cabina. La bajada se consigue mediante un dispositivo de válvulas,

reguladas eléctricamente, el cual hace que el líquido salga del cilindro de forma

controlada permitiendo el descenso del émbolo.

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Los ascensores hidráulicos con relación, gracias a la multiplicación producida por

un sistema de poleas y cables de acero logran que la cabina se mueva al doble de

velocidad que el pistón.

El principio de Pascal o la ley de Pascal

El principio de Pascal es la explicación primaria al funcionamiento de los

elevadores hidráulicos. Este principio establece que la presión contenida en un

recipiente es igual en todos los puntos.

Es decir, la fuerza que recibe un elemento de área será transmitida en su

integridad al elemento siguiente. Y este al

siguiente y a las paredes contiguas.

.

Si se trasmite la presión ejercida sobre un fluido con igual intensidad, esto no

quiere decir que el fluido tiene una única presión al variar en profundidad.

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En el caso que del paso de un elemento de área a otro existan otras fuerzas

involucradas, como por ejemplo el peso, la siguiente capa aparte de sentir la

presión generada por la fuerza externa, siente la presión del peso que hay sobre

ella.

El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la

ecuación fundamental de la hidrostática y del carácter incompresible de los

líquidos. En esta clase de fluidos la densidad es constante, de modo que de

acuerdo con la ecuación p = po + · g · h si se aumenta la presión en la superficie

libre, por ejemplo, la presión en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya

que · g · h no varía al no hacerlo h.

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

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¿Qué quiere decir esto?

Imaginemos que tenemos una bola hueca como la de la imagen que ves a

continuación y esta bola tiene diferentes agujeros. Si llenamos una jeringuilla de

agua o cualquier otro fluido poco compresible y metemos la jeringuilla en uno de

los agujeros de la bola y presionamos el fluido veremos cómo este fluido sale por

todos los agujeros de la bola con la misma intensidad y presión. Ésta sería una

explicación práctica del principio de Pascal. La presión que ejercemos sobre la

jeringuilla que se transmite al líquido que hay dentro se transmite con igual

intensidad en todas las direcciones y todos los puntos de ese fluido.

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De la misma manera que en la siguiente imagen podemos explicar cómo si

tenemos una vasija rellena de agua (o cualquier otro fluido poco compresible) con

dos tapones de corcho y aplicamos una fuerza con un martillo a uno de los 2

tapones de corcho vemos como el otro tapón sale disparado exactamente con la

misma fuerza que hemos aplicado en el primer corcho. Los corchos deben estar

en contacto con el líquido y el recipiente completamente lleno de agua. Puedes

hacer este ejemplo en casa, con cuidado siempre de no hacerte daño con el

martillo. Si eres menor de edad, pregúntales siempre antes a tus padres o algún

mayor que esté cerca para ayudarte. Éste ejemplo es muy parecido a lo que se

conoce como Prensa Hidráulica, que es lo que mejor explica el principio de

Pascal.

¿Para qué sirve el principio de Pascal?

El Principio de Pascal nos sirve fundamentalmente para levantar pesos muy

grandes con muy poca fuerza como se demuestra en las prensas hidráulicas,

elevadores, frenos etcétera. En el sector de la maquinaria industrial el Principio De

Pascal se utiliza muchísimo.

Entrevista a Everardo Flores Estrella 1. ¿Cuánto cuesta un elevador hidráulico?

Depende, hay muchos tipos de elevadores. Hay de

botella, de patín, etc. Los más económicos pueden

costar alrededor de quinientos pesos y los más caros

llegan a costar alrededor de cuatro mil.

2. ¿Para qué se usa cada uno de ellos?

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Se utilizan para levantar unidades pesadas como un picap o un camión. El gato hidráulico

funciona para levantar desde uno a cinco toneladas y el elevador vertical, por su forma

permite levantar cosas que están muy estrechas, pero este

levanta hasta dos toneladas.

3. ¿Qué diferencia tiene éste tipo de elevador con otros?

La diferencia está en la cantidad de peso que pueden soportar y

en que se utilizan para levantar diferentes tipos de autos, como

autos compactos.

4. ¿Qué es un auto compacto?

Es un auto pequeño. Para levantar un auto compacto se utiliza

un elevador de patín, ya que son más cómodos y de fácil

instalación.

5. ¿Cuáles son todos los tipos de elevador que ha utilizado en el taller?

Gato hidráulico y elevador de botella.

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6. ¿Por qué no usar uno solo para diferentes funciones?

Es por cuestiones de seguridad que usamos diferentes elevadores, ya que están hechos

para diferentes capacidades y pesos.

Materiales utilizados

Una caja pequeña

Una bandeja de cualquier material

Silicón

Manguera de plástico

2 jeringas

Procedimiento

1-Primero se hacen dos agujeros en la bandeja donde irán fijas

las jeringas

2-Cortar un cuadrado de madera el cual se pegara a una de las

jeringas sirviendo como plataforma

3-Se pegan las jeringas (haciendo que el movimiento de meter

agua y sacarla para que siga funcionando).

4-Se sella bien, al haber presión es posible que pueda tener

fugas.

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5-Se conectan las jeringas por medio del tubo de plástico

6-Se llena de agua y se procede a probarlo.

Evidencias

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Presupuesto

Material Costo

Jeringas $13.00

Silicón $12.00

Pintura Reutilizado

Manguera $17.00

Brocha $15.00

Soporte Reutilizado

Madera Reutilizado

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Conclusión En resumen en este proyecto de Física II vimos de una manera bastante práctica la forma

en que funciona el elevador hidráulico, su creación y los fines que tiene en diversas

situaciones de la sociedad; hemos logrado ver cómo es que ésta invención ha sido de gran

ayuda para la humanidad, facilitando diversas tareas en las distintas empresas y

comercios. Con este tipo de proyectos que llevamos a cabo los alumnos de bachilleres

podemos detenernos a analizar que la física juega un papel importante en el desarrollo de

las técnicas para avanzar como civilización.

Bibliografías 1. HEWITT, Paul. Física Conceptual. México, Pearson Educación, 2004. 258-259 p.

2. Iván Darío Aristizábal Torres. (2009). Sistema hidráulico. 13/09/2015, de

Universidad Nacional de Colombia Sitio web:

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/medellin/3007073/und_6/html/funcione

s_apli.html

3. Steven Miller. (2004). ¿Qué es un elevador hidráulico?. 16 de septiembre

del 2015, de eHow Sitio web: http://www.ehowenespanol.com/elevador-

hidraulico-hechos_312027/

4. Paul Allen Tipler. (2007). Física para la ciencia y la tecnología. Barcelona:

REVERTÉ.

5. AreaCiencias. (2005). Principio de Pascal. 17 septiembre del 2015, de Área

Ciencias Sitio web: http://www.areaciencias.com/fisica/principio-de-

pascal.html

Anexo de términos

Liquido incomprensible. Un flujo se caracteriza como incompresible

dependiendo siempre de la variación de la densidad del fluido y de la

velocidad que desarrolle, es decir, si la densidad del flujo no varía a lo largo

del fluido, se caracteriza directamente como incompresible.

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Presurizar. Mantener la presión atmosférica normal en un recinto,

independientemente de la presión exterior, como en la cabina de pasajeros

de un avión.