ACTUADORES HIDRULICOS

COLEGIO NACIONAL NICOLS ESGUERRA, BOGOTA DC.

Profesor: Csar Augusto Navarrete Lombana.

MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA

CONSTRUCCIN DE MODELOS CON

OBJETIVO. Disear y construir un objeto

tecnolgico que logre trasportar

un objeto, de un lugar a otro

utilizando actudores hidrulicos.

TIEMPO. 4 sesiones de clase de 1 hora.

TRABAJO

EN

EQUIPO.

Grupos mximo de tres

estudiantes, para el desarrollo

del proyecto.

REFERENTES TERICOS:

HIDRULICA: Aplicacin de la mecnica de fluidos en ingeniera,

para construir dispositivos que funcionan con lquidos,

por lo general agua o aceite. La hidrulica resuelve

problemas como el flujo de fluidos por conductos o

canales abiertos y el diseo de presas de embalse,

bombas y turbinas. En otros dispositivos como

boquillas, vlvulas, surtidores y medidores se encarga

del control y utilizacin de lquidos.

Las dos aplicaciones ms importantes de la hidrulica se centran en el diseo de

activadores y prensas. Su fundamento es el principio de Pascal, que establece

que la presin aplicada en un punto de un fluido se transmite con la misma

intensidad a cada punto del mismo. Como la fuerza es igual a la presin

multiplicada por la superficie, la fuerza se amplifica mucho si se aplica a un fluido

encerrado entre dos pistones de rea diferente.

NOMBRE CURSO

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Profesor: Csar Augusto Navarrete Lombana.

MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA

CONSTRUCCIN DE MODELOS CON

Si, por ejemplo, un pistn tiene un rea de

1 y el otro de 10, al aplicar una fuerza de

1 al pistn pequeo se ejerce una presin

de 1, que tendr como resultado una

fuerza de 10 en el pistn grande. Este

fenmeno mecnico se aprovecha en

activadores hidrulicos como los

utilizados en los frenos de un automvil,

donde una fuerza relativamente pequea

aplicada al pedal se multiplica para

transmitir una fuerza grande a la zapata

del freno. Los alerones de control de los

aviones tambin se activan con sistemas

hidrulicos similares. Los gatos y

elevadores hidrulicos se utilizan para

levantar vehculos en los talleres y para

elevar cargas pesadas en la industria de

la construccin.

ELEVADOR HIDRULICO El elevador hidrulico 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. El elevador hidrulico utiliza un

lquido incompresible para transmitir la fuerza, y

permite que una pequea fuerza aplicada a lo

largo de una gran distancia tenga el mismo

efecto que una gran fuerza aplicada a lo largo de

una distancia pequea. Esto hace que pueda

emplearse una pequea bomba de mano para

levantar un automvil.

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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA

CONSTRUCCIN DE MODELOS CON

ACTUADOR: Se denominan actuadores a

aquellos elementos que

pueden provocar un efecto

sobre un proceso

automatizado.

Los actuadores son

dispositivos capaces de

generar una fuerza a partir

de lquidos, de energa

elctrica y gaseosa. El

actuador recibe la orden de

un regulador o controlador y

da una salida necesaria

para activar a un elemento

final de control como lo son

las vlvulas.

Existen tres tipos de

actuadores:

Hidrulicos Neumticos Elctricos

Los actuadores hidrulicos, neumticos

y elctricos son usados para manejar

aparatos mecatrnicos. Por lo general,

los actuadores hidrulicos se emplean

cuando lo que se necesita es potencia,

y los neumticos son simples

posicionamientos. Sin embargo, los

hidrulicos requieren mucho equipo

para suministro de energa, as como

de mantenimiento peridico. Por otro

lado, las aplicaciones de los modelos

neumticos tambin son limitadas

desde el punto de vista de precisin y

mantenimiento.

Los actuadores hidrulicos, que son los

de mayor antigedad, pueden ser

clasificados de acuerdo con la forma de

operacin, funcionan en base a fluidos

a presin. Existen tres grandes grupos:

cilindro hidrulico motor hidrulico motor hidrulico de oscilacin

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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA

CONSTRUCCIN DE MODELOS CON

CILINDRO HIDRULICO

De acuerdo con su funcin podemos

clasificar a los cilindros hidrulicos en 2

tipos: de Efecto simple y de accin doble.

En el primer tipo se utiliza fuerza hidrulica

para empujar y una fuerza externa,

diferente, para contraer. El segundo tipo se

emplea la fuerza hidrulica para efectuar

ambas acciones.

Cuando sobre una superficie plana de rea

A se aplica una fuerza normal F de manera

uniforme y perpendicularmente a la

superficie, la presin P viene dada por:

PROPIEDADES DE LA PRESIN EN UN MEDIO

FLUIDO 1.La presin en un punto de un fluido en reposo es igual en todas

las direcciones (principio de Pascal).

2.La presin en todos los puntos situados en un mismo plano

horizontal en el seno de un fluido en reposo (y situado en un

campo gravitatorio constante) es la misma.

3.En un fluido en reposo la fuerza de contacto que ejerce en el

interior del fluido una parte de este sobre la otra es normal a la

superficie de contacto (Corolario: en un fluido en reposo la fuerza

de contacto que ejerce el fluido sobre la superficie slida que lo

contiene es normal a sta).

4.La fuerza asociada a la presin en un fluido ordinario en reposo

se dirige siempre hacia el exterior del fluido, por lo que debido al

principio de accin reaccin, resulta en una compresin para el

fluido, jams una traccin.

5.La superficie libre de un lquido en reposo (y situado en un

campo gravitatiorio constante) es siempre horizontal. Eso es

cierto slo en la superficie de la Tierra y a simple vista, debido a

la accin de la gravedad no es constante. Si no hay acciones

gravitatorias, la superficie de un fluido es esfrica y, por tanto, no

horizontal.

6.En los fluidos en reposo, un punto cualquiera de una masa

lquida est sometida a una presin en funcin nicamente de la

profundidad a la que se encuentra el punto. Otro punto a la

misma profundidad, tendr la misma presin. A la superficie

imaginaria que pasa por ambos puntos se llama superficie

equipotencial de presin o superficie isobrica.

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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA

CONSTRUCCIN DE MODELOS CON

PROCESO DE CONSTRUCCION PASO A PASO

Paso nmero 1: Construccin del

actuador hidrulico.

MATERIALES: Dos jeringas de diferente tamao

30 cm de cnula (manguera siliconada)

Una barra de silicona. Un rollo de cinta de tefln. Un recipiente con agua

HERRAMIENTAS: Bistur Pistola de silicona Regla y escuadras. lpiz

Paso 1

Paso 2

cnula jeringas

Llene la jeringa grande

totalmente de

agua.

Llene la jeringa pequea de agua

en un tercio 1/3

de su capacidad.

Envuelva o enrolle tefln en el extremo de

las dos jeringas

teniendo cuidado de no

tapar el agujero. Nota: el teflon es para que la

manguera o cnula entre a presin

en el extremo de la jeringa,

entonces enrolle tanto teflon como

sea necesario para que al unir la

cnula con las jeringas estas

queden ajustadas a presin

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CONSTRUCCIN DE MODELOS CON

Paso 3 Conecte los extremos de la cnula a cada una de

las jeringas teniendo

cuidado que quede a

presin.

Si coloco demasiado teflon y la cnula no entra,

retire una parte sobrante

hasta que esta ajuste, lo

importante es que la

cnula entre con fuerza en

el extremo de la jeringa

Ahora pegue con silicona la cnula a la jeringa en cada

uno de sus extremos como se

muestra en la grfica.

Presione la jeringa pequea de tal forma que su contenido

llene el interior de la manguera

o cnula.

Felicitaciones en este punto ha

terminado de construir su primer

actuador hidrulico

Paso 4

Paso 5

NOTA: cada grupo debe desarrollar

como minino tres actuadores

hidrulicos para el movimiento de

objeto tecnolgico.

Si encuentra problemas en la

construccin del actuador

hidrulico, dirjase al profesor de

tecnologa con la duda o problema

puntual que ocurri en su

construccin.

El principio de accin y reaccin se hace

evidente en el actuador hidrulico, ya que

como se muestra en la grfica, al ejercer

una fuerza sobre un embolo, el fluido se

desplaza por la cnula, causando el efecto

de desplazamiento del embolo contrario en

el extremo del actuador hidrulico.

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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA

CONSTRUCCIN DE MODELOS CON

CONSTRUCCIN DE LA ESTRUCTURA DEL

BRAZO ROBTICO.

Realizando una analoga, un brazo robtico funciona similarmente a un brazo humano, donde los

actuadores hidrulicos hacen las veces de los msculos, que proporcionan el movimiento.

Por lo tanto la construccin de la estructura del brazo, es decir el conjunto de partes que lo sostienen y

permiten su funcionamiento se pueden relacionar con el brazo humano en el sistema seo de brazo,

para los cual es necesario tener en cuenta que partes son las que componen un brazo humano.

Brazo.

El antebrazo. La mano. Los dedos.

El proceso de construccin de la estructura del brazo robtico con funcionamiento hidrulico se describe a continuacin.

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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA

CONSTRUCCIN DE MODELOS CON

MATERIALES: Cuatro barras de silicona.

Laminas de madera balso

HERRAMIENTAS: Bistur Pistola de silicona Regla y escuadras. lpiz

PRIMERO: ya que el diseo y construccin del brazo robtico

debe ser desarrollado por cada

una de las empresas productoras

de prototipos Robticos, se realiza

un diagrama general del brazo

mecnico con funcionamiento

hidrulico, para que los grupos

encargados de su diseo y

construccin lo tomen como

elemento de gua, del

funcionamiento o ejemplo.

NOTA IMPORTANTE: el siguiente grfico ilustra una

posibilidad de construccin del

brazo mecnico, y el diseo

desarrollado por cada grupo

puede basarse en su

funcionamiento, pero no puede

realizar una copia exacta ni de

su estructura ni de la

disposicin de los actuadores

hidraulicos.

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MODELO PEDAGGICO DE INSTRUCCIN DIRECTA

CONSTRUCCIN DE MODELOS CON

ALGUNOS EJEMPLOS