GUÍA DE ESTUDIO
GRADO DÉCIMO
SEGUNDO PERIODO
5 de Diciembre/16 al 24 de Marzo/17
SISTEMAS HIDRÁULICAS
implementaciones de sistema hidráulico a escala.
SISTEMAS HIDRÁULICAS
¿Qué es un sistema hidráulico?
Componentes básicos de un sistema hidráulico
Análisis de máquinas que funcionan bajo principios de la hidráulica.
ESTÁNDAR: Resuelvo problemas
tecnológicos y evalúo las soluciones teniendo en cuenta las condiciones,
restricciones y especificaciones del problema planteado.
COMPONENTES DE ÁREA: SOLUCIÓN DE PROBLEMAS CON TECNOLOGÍA
COMPETENCIAS
Conceptual
Nombra y explica diferentes componentes
presentes en un sistema hidráulico, según sus funciones y características
Analiza diferentes máquinas y mecanismos que
funcionan bajo los principios de la hidráulica.
Procedimental
Elabora un proyecto
académico en el que utiliza diferentes componentes, para el diseño e
implementación de un sistema hidráulico a escala.
Actitudinal
Manifiesta interés por aprender más acerca de la
tecnología y sus campos de aplicaciones.
Clase 1:
Clase de presentación del segundo
periodo y sus temas, se realiza una
introducción, dando a conocer los objetivos, planteando normas, ejes
temáticos, competencias y/o habilidades que se pretenden alcanzar.
Clase 2:
Recapitularemos los
conceptos vistos en el primer periodo y se presenta el tema que es un sistema
hidráulico.
Sistemas
Hidráulicos
Los fluidos,
ya sean líquidos o gases son importantes medios para transmitir señales y/o
potencias, y tienen un amplio campo de aplicación en las estructuras productivas.
Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un líquido se llaman sistemas hidráulicos.
El líquido puede ser, agua, aceites, o substancias no
oxidantes y lubricantes, para evitar problemas de oxidación y facilitar el
desplazamiento de las piezas en movimiento.
Los sistemas
hidráulicos tienen un amplio campo de aplicación, podemos mencionar, además de
la prensa hidráulica, el sistema hidráulico de accionamiento de los frenos,
elevadores hidráulicos, el gato hidráulico, los comandos de máquinas
herramientas o de los sistemas mecánicos de los aviones, etc., en estos casos
el líquido es aceite.
Estos mecanismos constan de una bomba con pistón de
diámetro relativamente pequeño, que al trabajar genera una presión en el
líquido, la que al actuar sobre un pistón de diámetro mucho mayor produce una
fuerza mayor que la aplicada al pistón chico, y que es la fuerza utilizable.
Los circuitos
hidráulicos básicos están formados por cuatro componentes: un depósito para
guardar el fluido hidráulico, una bomba para forzar el fluido a través del
circuito, válvulas para controlar la presión del fluido y su flujo, y uno o más
actuadores que convierten la energía hidráulica en mecánica. Los actuadores
realizan la función opuesta a la de las bombas. El depósito, la bomba, las
válvulas de control y los actuado-res son dispositivos mecánicos.
Actividad:
Toma apuntes del tema y realiza el mapa conceptual en tu cuaderno.
http://www.slideshare.net/margayllon/componentes-en-un-sistema-hidralico
Este es un ejemplo de elevador hidráulico:
Clase 4:
Veremos el tema ventajas de los sistemas hidráulicos y realizaremos la actividad propuesta y toma de apuntes.
Ventajas y desventajas de los sistemas hidráulicos
Algunas ventajas:
El fluido hidráulico actúa como lubricante y además puede transportar el calor generado hacia un intercambiador.
Los actuadores, aun pequeños, pueden desarrollar grandes fuerzas o pares.; operar en forma continua sin dañarse; etc.
Algunas desventajas:
La potencia hidráulica no es tan fácilmente disponible, en comparación con la potencia eléctrica.
El costo de un sistema hidráulico en general es mayor que el de un sistema eléctrico semejante que cumpla la misma función; etc.
Ventajas de la Oleo hidráulica
Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o mementos de giro. El aceite empleado en el sistema es fácilmente recuperable. Velocidad de actuación fácilmente controlable. Instalaciones compactas. Protección simple contra sobrecargas. Cambios rápidos de sentido
Desventajas de la Oleo hidráulica
El fluido es más caro. Perdidas de carga. Personal especializado para la manutención. Fluido muy sensible a la contaminación.
Actividad
Selecciona la respuesta correcta y completa en tu cuaderno.
Toma de apuntes y taller.
vídeo:Cómo hacer un puente Hidráulico?
Sistema de pistones
Deberán construir una solución a esta problemática usando la hidráulica como sistema de desarrollo principal y realizar un informe de los pasos a seguir y su funcionamiento, con normas Icontec y un vídeo para exponer como apoyo. Máximo grupos de tres integrantes.
Toma apuntes del tema y realiza el mapa conceptual en tu cuaderno.
Clase 3:
Trabajaremos
el tema componentes básicos de un sistema hidráulico mediante un vídeo y circuitos hidráulicos que encontrarás abajo. Toma apuntes del tema en tu cuaderno para ser revisados en clase.
http://www.slideshare.net/margayllon/componentes-en-un-sistema-hidralico
Circuitos hidráulicos
En los circuitos
hidráulicos el fluido es un líquido, que es capaz de transmitir presión
a lo largo de un circuito cerrado (En los circuitos
hidráulicos el liquido retorna al depósito después de realizar un trabajo).
Este es un ejemplo de elevador hidráulico:
Veremos el tema ventajas de los sistemas hidráulicos y realizaremos la actividad propuesta y toma de apuntes.
Ventajas y desventajas de los sistemas hidráulicos
Algunas ventajas:
El fluido hidráulico actúa como lubricante y además puede transportar el calor generado hacia un intercambiador.
Los actuadores, aun pequeños, pueden desarrollar grandes fuerzas o pares.; operar en forma continua sin dañarse; etc.
Algunas desventajas:
La potencia hidráulica no es tan fácilmente disponible, en comparación con la potencia eléctrica.
El costo de un sistema hidráulico en general es mayor que el de un sistema eléctrico semejante que cumpla la misma función; etc.
Ventajas de la Oleo hidráulica
Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o mementos de giro. El aceite empleado en el sistema es fácilmente recuperable. Velocidad de actuación fácilmente controlable. Instalaciones compactas. Protección simple contra sobrecargas. Cambios rápidos de sentido
Desventajas de la Oleo hidráulica
El fluido es más caro. Perdidas de carga. Personal especializado para la manutención. Fluido muy sensible a la contaminación.
Actividad
Selecciona la respuesta correcta y completa en tu cuaderno.
Mecanismo
conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferente área
que, mediante pequeñas fuerzas, permite obtener otras mayores.
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Componente
para guardar el fluido hidráulico en un circuito.
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Convierten
la energía hidráulica en mecánica
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Rama
de la física y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades
mecánicas de los fluidos.
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Los
sistemas en el que el fluido puesto en juego es un líquido.
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Al
trabajar genera una presión en el líquido.
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Controlar
la presión del fluido y su flujo.
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Bomba
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Clase
5:
Iniciaremos con el vídeo centrales hidroeléctricas.
Toma de apuntes y taller.
vídeo:Cómo hacer un puente Hidráulico?
Clase 6, 7:
Aprenderemos sobre máquinas hidráulicas y
realizaremos toma de apuntes y dibujo de cada una.
MÁQUINAS HIDRÁULICAS
Las máquinas hidráulicas funcionan por la presión de los líquidos. Para ello utilizan un juego de dos o más cilindros conectados por tubos que contienen el fluido hidráulico. En cada uno de los cilindros hay un pistón. Para que la máquina funcione se aplica una fuerza a uno de los cilindros, llamado cilindro vertical, que eleva la presión del fluido a través de todo el sistema y los pistones de los cilindros restantes (llamados cilindros esclavos) se mueven hacia afuera, realizando una función útil. La fuerza que produce cada uno de los cilindros esclavos depende de su diámetro.
Las máquinas hidráulicas funcionan por los mismos principios que las palancas y engranajes, de modo que cuanto más ancho es el cilindro esclavo, tanto mayor es la fuerza que aplica y tanto menor la distancia que recorre.
FRENOS HIDRÁULICOS
Con excepción del freno de mano, que se acciona por medio de un cable, los carros utilizan sistema de frenos hidráulicos. El pedal del freno mueve el pistón del cilindro principal, elevando uniformemente la presión del líquido de frenos a través de todo el sistema. Entonces, la alta presión del líquido hace que los pistones de los cilindros de la rueda se desplacen con gran fuerza, accionando las pastillas de frenos o las zapatas. La fricción generada por este proceso hace que el vehículo disminuya su velocidad.
Sistema de pistones
ARIETE HIDRÁULICO
El sistema se basa en el fenómeno conocido en la hidráulica como golpe de ariete, el cual se observa cuando se interrumpe el flujo de agua cerrando bruscamente una tubería. La energía cinética, que trae el agua en movimiento, al ser detenida, origina un aumento brusco o golpe de presión.
Con el ariete hidráulico se producen continuamente estos golpes en un tubo que se alimenta con agua de una presa, de un río o cualquier desnivel, y se aprovechan los aumentos de presión para mandar una parte del agua que pasa por el tubo a una altura superior.
En el esquema se muestran los elementos esenciales para el funcionamiento del ariete hidráulico, que son:
–La presa, un río o cualquier otro medio que permite crear un desnivel en relación con el ariete (generalmente de 0,5 m como mínimo).
–El tubo de impulso. Según las reglas convencionales debe tener un largo entre 100 y 500 veces el diámetro del tubo, y un mínimo de 2 y hasta 7 veces la altura de la presa, según el tipo de ariete.
–La válvula de impulso (válvula 3) con su cámara, que según las mismas reglas, debe tener como mínimo el doble del diámetro del tubo de impulso.
–La válvula de retención (válvula 4), la cual generalmente es la mitad del diámetro de la válvula anterior, depende en primer lugar del caudal de bombeo y la frecuencia de los golpes.
–Encima de la válvula de retención se encuentra la cámara de aire (5) que debe tener un mínimo de 10 veces el volumen del agua que entra por golpe.
–Por último se observa el tubo de bombeo, generalmente de la mitad del diámetro del tubo de impulso, aunque es más lógico determinarlo según el caudal de bombeo, el largo del tubo y la potencia disponible.
Cuando se llena el sistema, la válvula de impulso se cierra por la presión de la carga inicial de la presa y el agua sube a través de la válvula de retención, que se abre por la misma presión, hasta el nivel de la presa por el principio de los vasos comunicantes.
Se abre la válvula de impulso manualmente y el agua en el tubo de impulso comienza a acelerarse hasta que tiene suficiente velocidad para cerrar esta válvula. En este momento ocurre el golpe de ariete que produce la apertura de la válvula de retención, permite la descarga de energía del agua en movimiento y la entrada de agua en la cámara de aire, y de ahí en el tubo de bombeo, donde sube el agua a un nivel superior.
Al cesar el empuje del agua en el tubo de impulso, se cierra la válvula 2 por la presión que tiene encima.
Al repetir algunas veces la apertura manual de la válvula de impulso, la presión en el tubo de bombeo sube tanto que la columna de agua del tubo de impulso sufre una resistencia para entrar en la cámara de aire, y comienza a actuar como un martillo que golpea una superficie dura.
Es decir, la columna en el tubo de impulso golpea y "rebota", o retrocede (por la flexibilidad de los materiales), lo que hace que se produzca un flujo inverso hacia la entrada del tubo de impulso.
En este momento el agua ejerce una succión en el interior del tubo de impulso, por lo cual se abre la válvula de impulso y se reinicia la aceleración de la columna hasta que se cierra la válvula de impulso de nuevo.
De esta forma continúa el funcionamiento automáticamente, de día y de noche.
El ariete hidráulico puede ser considerado como un motor hidráulico, y en su versión convencional funciona al mismo tiempo como bomba. Para un acercamiento fácil y práctico al cálculo general de este aparato, es más cómodo compararlo con un transformador eléctrico.
El transformador eléctrico recibe una tensión baja (en voltios) con una corriente eléctrica (en amperes) relativamente alta, y lo transforma en un régimen de mayor tensión y menor intensidad de corriente.
Algo similar ocurre a nivel hidráulico en una instalación con un ariete. El aparato recibe el gran caudal con la carga moderada o baja y lo transforma en un régimen de mayor presión con un menor caudal.
Leyenda:
1. Fuente de alimentación
2. Tubería de impulso
3. Válvula de impulso
4. Válvula de retención
5. Cámara de aire
6. Caja de válvulas
7. Tubería de descarga
8. Tanque de abastecimiento
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MONTACARGAS HIDRÁULICO
El montacargas hidráulico de un taller mecánico, puede levantar con facilidad la pesada carga que representa un carro para su inspección. Pese a que solo tiene un pistón, éste funciona hidráulicamente. El aire es bombeado por medio de un compresor a un depósito de aceite, aumentando la presión del aceite. El depósito de aceite actúa como un cilindro principal. Luego, el aceite altamente presurizado fluye hacia la base del cilindro, empujando el pistón hacia arriba y levantando el vehículo. Cerrando la válvula de aceite se puede mantener el pistón encendido. Para hacer descender el vehículo, se debe abrir la válvula de aire para desalojar el aire comprimido del depósito de aceite, con lo que se reduce la presión de éste permitiendo así el descenso del pistón.
La mayoría de las escuelas Colombianas no están preparadas para recibir a miles de chicos y chicas
con capacidades motrices diferentes. Esta situación aumenta la
segregación que sufren habitualmente, además de tener que soportar las
frustraciones de sentirse distintos en una sociedad poco inclusiva, teniendo
menos posibilidades de educarse.
Clase 8:
Realizaremos en grupos una posible solución a un problema propuesto:
Situación
Problema N°1
“Igualdad
de Oportunidades”
Situación Problema N°2
“El tránsito de cada día”
El acceso a nuestra ciudad desde la zona sur o norte, cada vez resulta más difícil debido a la cantidad de vehículos que se aglomeran en dichos accesos. Esto genera demoras, malestar y en muchos casos accidentes de tránsito.
Sabemos que la tecnología es una actividad social que brinda respuestas a las demandas de la sociedad. Ustedes como futuros ciudadanos ingeniosos deberán armar equipos de trabajo, investigar y proponer una solución a esta problemática con los saberes que poseen desarrollando un producto tecnológico.
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Elevador Hidráulico: https://youtu.be/ovbZop37oeM
Puente levadizo hidráulico: https://youtu.be/V41yHjhBHgU
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