Autores:
o Esther Pintó Pagès. epinto@xtec.cato Maria Neus Borras Filella
o Marta Escolà Ribes
o Adrià Fabra Amorós
o David Romero de Ávila
o Roman Treyak
MARCO TEÓRICO: Para entender los contenidos del tema de hidráulica, se han diseñado y construido diferentes dispositivos hidráulicos como una prensa, una mano y un brazo o robot hidráulico accionado con jeringas, poniendo en juego los principios físicos en los que se basan los circuitos hidráulicos utilizados por numerosas máquinas y herramientas.
Cuántas veces hemos visto una grúa, una excavadora, una pala, un elevador… pues bien, todas funcionan de la misma forma que el proyecto que se ha construido. Vamos a estudiar principios físicos aplicables a los fluidos, concretamente a los líquidos, como son el concepto de presión y el principio de PASCAL, realizando una serie de experimentos que se muestran a continuación.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO: Funciona aplicando el PRINCIPIO DE PASCAL.
Es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase:
Los cambios de presión en un fluido incomprensible (líquido) 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.
EXPERIMENTO “ESFERA PERFORADA”: El principio de Pascal se ha comprobado utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y conectada a una jeringa. Al llenar la esfera con agua y ejercer una fuerza sobre el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros a la misma velocidad y por tanto con la misma presión.
EXPERIMENTO “PRENSA HIDRÁULICA”: También se ha comprobado dicho principio, utilizando dos jeringas conectadas entre sí por un tubo, se presiona el émbolo de una jeringa y la presión hace levantar la otra. Este experimento nos ha permitido determinar la sección para multiplicar la fuerza en el otro émbolo.
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MANO HIDRÁULICO. Se ha construido una mano a escala 2:1 donde los movimientos de los dedos se consiguen mediante el accionamiento de unas jeringuillas de 5ml de capacidad. A la vez, cada uno de los dedos es accionado por otra jeringuilla de la misma capacidad y conectado con un tubo del mismo diámetro que la salida de la misma.
o DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN BRAZO HIDRÁULICO: Este proyecto ha consistido en el diseño y la construcción de un brazo hidráulico hecho con materiales reciclados. Los materiales utilizados han sido: cartón, cinta aislante de color negro , palillos de brocheta, palos de helado, alambre, tubo de goma de acuario y jeringuillas. El proyecto consiste en un brazo mecánico que sirve para levantar y desplazar pequeños objetos. A continuación, se han montado todos los componentes como se puede ver en el vídeo dando lugar a dos partes. La primera, una parte fija, donde se encuentran los mandos de accionamiento del brazo, y la segunda, una parte móvil que consta de tres movimientos diferentes, el de apertura de la pinza, el de elevación y el de giro. Esta última está formada por una pinza en el extremo, y otras dos partes con dos articulaciones, que simulan el hombro y el codo de un brazo humano. Todo ello funciona a partir de la presión que se trasmite desde unas jeringuillas de control hasta otras que forman el brazo mediante el principio de Pascal.
¿Qué se pretende demostrar?
Diferentes experimentos que permiten trabajar con el concepto de presión y el Principio de Pascal.
La aplicación al diseño y construcción de tres proyectos concretos, la prensa, la mano hidráulica y el brazo hidráulico.
Dirigido a:
Gran Público
Primaria
Secundaria
Materiales necesarios:
Jeringas de diferentes diámetros y capacidades, de 5ml, de 10ml, de 20 ml y 60 ml.
Disoluciones acuosas de diferentes colores realizadas a partir de colorantes alimentarios.
Tubo de PVC transparente del diámetro de las diferentes jeringuillas para conectarlas entre sí.
Pesas de diferentes masas para realizar el movimiento de la prensa.
Diferentes materiales reciclados como cartón, cinta aislante, palillos, goma “eva” y otros.
Todos estos materiales pueden verse en las fotografías que se adjuntan.
Riesgos:
Los proyectos descritos anteriormente no presentan ningún riesgo.
Enlaces:
Vídeos donde se pueden visualizar los diferentes proyectos.
Para saber más:
Para poder observar con más detalle los proyectos realizados, se puede visitar el canal de tecnología del instituto Torre Vicens.