los gatos hidraúlicos

Revolución Industrial:

Preguntas iniciales:

1.- ¿Qué es la Revolución Industrial?

2.- ¿Cómo funciona una máquina de vapor?

3.- ¿Por qué ya no se fabrican los trenes y barcos de vapor?

4.- ¿Cómo funciona un gato hidráulico?

5.- ¿Qué otros sistemas aplican el Principio de Pascal?

A lo largo de la historia del ser humano se han realizado diversos descubrimientos e inventos tecnológicos que han facilitado la vida del ser humano. Así como la máquina de vapor en su tiempo fue un auge tecnológico y provocó la denominada: "Revolución Industrial"; ha habido otros descubrimientos que han repecutido en el ser humano y sus labores. Un invento debe de tener siempre impactoen beneficio del ser humano, sin dejar a un lado la naturaleza, es decir, usar fuentes renovables de energía y no contaminantes de energia, ni recursos no renobables: petróleo, gas natural y carbón mineral.
Las fuentes que debe usar un invento son recursos renovables NO contaminantes: luz solar, electricidad, eólica, agua, geotérmica.

Algunos descubrimientos que se han hecho a lo largo del tiempo han seguido vigentes, como son: el gato hidráulico a través del Principio de Pascal, el cual nos menciona: "En un fluido encerrado, en reposo, los cambios de presión se transmiten sin disminución a todos los puntos en el fluido y actúan en todas direcciones"

Cómo funciona una máquina de vapor:

Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica. En esencia, el ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:

Se genera vapor de agua en una caldera cerrada por calentamiento, lo cual produce la expansión del volumen de un cilindro empujando un pistón. Mediante un mecanismo de biela - manivela, el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro se transforma en un movimiento de rotación que acciona, por ejemplo, las ruedas de una locomotora o el rotor de un generador eléctrico. Una vez alcanzado el final de carrera el émbolo retorna a su posición inicial y expulsa el vapor de agua utilizando la energía cinética de un volante de inercia.
El vapor a presión se controla mediante una serie de válvulas de entrada y salida que regulan la renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor hacia y desde el cilindro.

El motor o máquina de vapor se utilizó extensamente durante la Revolución Industrial, en cuyo desarrollo tuvo un papel relevante para mover máquinas y aparatos tan diversos como bombas, locomotoras, motores marinos, etc. Las modernas máquinas de vapor utilizadas en la generación de energía eléctrica no son ya de émbolo o desplazamiento positivo como las descritas, sino que son turbomáquinas; es decir, son atravesadas por un flujo continuo de vapor y reciben la denominación genérica de turbinas de vapor. En la actualidad la máquina de vapor alternativa es un motor muy poco usado salvo para servicios auxiliares, ya que se ha visto desplazado especialmente por el motor eléctrico en la maquinaria industrial y por el motor de combustión interna en el transporte.

En pocas palabras, es un motor de calor que realiza el trabajo mecánico, usando el vapor como fluido de trabajo. Las primeras máquinas de vapor, fueron usadas en las minas para que retiraran el agua. En 1781 James Watt patentó una máquina de vapor que preoduce el moviento rotativo. Hoy en día las turbinas de vapor generan e 90% de la energía eléctrica en los Estado Unidos de Nortamérica usando una variedad de fuentes de calor . Los motores de vapor son motores de combustión externa, es decir, donde el fluido de trabajo es independiente de los productos de la combustión, algunas de las aplicaviones de estos motores fueron: los motores de bombeo, los motores estacionarios, motores horizontales (las mayores aplicaciones de este motor son en la industria), los motores marinos, las locomotoras de vapor y las turbinas de vapor.

Porque ya no se fabrican trenes y barcos de vapor:

Actualmente ya no se fabrican trenes y barcos de vapor debido a que requieren mucho carbón mineral, aparte, debido a la existencia de nuevas y mejores tecnologías las personas preferimos usar medios de transporte más eficientes.
El ferrocarril es el medio de transporte de la primera revolucion industrial.gracias a el se desarrollan los mercados nacionales e internacionales unicos.pero desde los años 60 se comienzan a electrificar todas las vías, dando al medio seguridad y rapidez.
Los barcos de vapor aparecieron tras la utilizacion del motor de explosion diesel, ya que liberó los buques de una parte muy importante de la carga que era ocupada por el carbón.

Los gatos hidráulicos:

Los gatos más potentes utilizan la energía hidráulica para proporcionar más sustentación a grandes distancias y pueden estar clasificados para muchas toneladas de carga. El gato hidráulico dispone de una prensa hidráulica para obtener la ventaja mecánica necesaria. Utiliza un fluido, que es impulsado a un cilindro mediante el émbolo de una bomba.
El aceite es usado debido a su capacidad de auto-lubricarse y a su estabilidad. Cuando el émbolo va hacia atrás, arrastra aceite fuera de la reserve a través de una válvula para ser introducido a la cámara de la bomba. Cuando el émbolo va hacia adelante, empuja el aceite mediante una descarga de la válvula hacia el cilindro. La válvula de succión se encuentra al lado de cámara de la bomba y se abre con cada movimiento del émbolo. La válvula de descarga está fuera de la cámara y se abre cuando el aceite es enviado al cilindro. En este punto, la válvula de succión es impulsada y la presión del aceite crece en el cilindro. El funcionamiento del gato hidráulico responde al principio de Pascal, que establece que la presión en un contenedor cerrado es siempre la misma en todos sus puntos. Se le da el nombre de gato “hidráulico” por la utilización de un líquido, generalmente un aceite, para ejercer presión sobre un cilindro que empujará a otro de diferente tamaño para lograr la elevación del brazo.
Cuando el fluido, que en este caso en un aceite, es impulsado hacia un cilindro por acción de una bomba, se somete a una fuerza como la presión.
Para ejercer la presión se “inyecta” aire al aceite para desplazarlo y el cilindro de menor tamaño empujará al de mayor tamaño. Así, la presión ejercida sobre el primero será igual en el segundo, con la diferencia de que el mayor tamaño de éste logrará un incremento de la fuerza para que el brazo lleve a cabo la elevación.
Esta forma de trabajar del gato hidráulico es muy similar a la que tiene una jeringa que impulsa su contenido por acción de la presión a la que es sometido.
La presión del aceite permite que el brazo del gato hidráulico se eleve a una determinada altura, esto permitirá maniobrar debajo del aparato o cuerpo que se quiera elevar.
Los gatos hidráulicos cuentan con un seguro que impedirá la entrada del aire si no se está utilizando el gato o que la facilitarán para invertir el proceso y hacer que descienda el brazo.
En el gato de suelo (también conocido como 'gato de carretilla), un pistón horizontal empuja en el extremo corto de una palanca acodada, con el brazo largo proporcionando el movimiento vertical a una almohadilla de elevación, que se mantiene horizontal gracias a una unión horizontal. Los gatos de suelo por lo general incluyen ruedas y llantas, lo que permite una compensación por el arco tomada por el cojín elevador. Este mecanismo proporciona un perfil bajo cuando se colapsa, para facilitar las maniobras por debajo del vehículo, al tiempo que permite una extensión considerable.

Cómo funcionan:

El funcionamiento del gato hidráulico está descrito muy precisamente por el principio de Pascal, que establece que una fuerza aplicada a un fluido cerrado es transferida igualmente por todo el fluido. Esto significa que el fluido no debe estar comprimido. Cuando la bomba del gato se activa, aplica presión al fluido hidráulico, lo que llena el cilindro. La presión escapa por el lugar más fácil: empuja hacia arriba en la placa del gato, expulsando fuerza. La bomba básicamente empuja una pequeña fuerza en el fluido de manera continua hasta que el fluido tenga suficiente presión para empujar el gato, lo que levanta cualquier cosa en ese momento. Esto significa que el gato hidráulico puede realizar mucha fuerza con simplemente una bomba. Sin embargo, los gatos hidráulicos deben estar creados de manera tal que la presión dentro del cilindro, que se vuelve muy alta, no se libere por una falla estructural del cilindro o de la válvula que conecta el cilindro a la bomba mientras el gato está en operación. Para liberar la presión del gato, la válvula de un sentido es simplemente liberada para que el fluido fluya fuera del cilindro.

Sistema de fuerzas de un gato hidráulico.

Componentes:

Un gato hidráulico es un dispositivo muy simple considerando su utilidad. Está compuesto de un cilindro, que lleva fluido hidráulico y un sistema de bombeo para mover el fluido. Generalmente se usa aceite como fluido hidráulico porque alivia la necesidad de lubricar los componentes del gato. El sistema de bombeo generalmente está compuesto de algún tipo de bomba, ya sea a mano o mecánica, que sirve para aplicar presión al fluido. El sistema de bombeo empuja el fluido hidráulico a través de una válvula de un sentido que permite que el fluido pase al cilindro del gato, pero no permite que vuelva. Obviamente, el gato tiene algún tipo de base y una placa que se mueve por el cilindro cuando se activa.

Fórmula de presión:

Pent = Psal (Pa [pascales])

Fent Fsal (N [Newtons])

____ = _____

Aent Asal (U2 [unidades cuadradas])

Otros sistemas que aplican el principio de Pascal:

Es fácil entender el Principio de Pascal cuando se aplica el Principio de conservación de la energía, al funcionamiento de una máquina, por ejemplo: gato hidráulico. Si un tubo en U contiene líquido, hay un equilibrio de presión entre sus extremos porque ambos están al mismo nivel; por consiguiente la presión en el extremo de entrada (Pent) es igual a la presión en el extremo de salida (Psal).

Observa que la relación entre la presión y el agua son inversamente proporcionales. Esto significa que para un misma fuerza aplicada:

Pent = Psal (Pa [pascales])

Fent Fsal (N [Newtons])

____ = _____

Aent Asal                         (U2 [unidades cuadradas])

Esta fórmula de equilibrio de presión sugiere que en una máquina hidráulica pasa esto:

Fent                           Fsal
_____ =         _____

Aent Asal

La prensa hidráulica es una máquina compleja que permite amplificar las fuerzas y constituye el fundamento de elevadores, prensas hidráulicas, frenos y muchos otros dispositivos hidráulicos .
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:

$p_1 = p_2 \,$

con lo que las fuerzas serán, siendo, S₁ < S₂:

$F_1 = p_1 S_1 < p_1 S_2 = p_2 S_2 = F_2\,$

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:

$F_1 = F_2 \left( \frac{S_1}{S_2} \right)$

Ventajas y desventajas:

	VENTAJAS		DESVENTAJAS
En su época tuvo un gran auge		Gran contaminación.
tecnológico.
Se facilitó el transporte de personas		Gran peligro al utilizar temperaturas
en su época.		y presiones muy altas.
Se facilitó el transporte de cargas		Consumo excesivo de carbón mineral
pesadas.		y natural.
Se produjo más mercancía en menor		Grandes cantidades de agua.
tiempo.
Se ampliaron los mercados.		Mano de obra pesada excesiva.

		Necesitaba grandes almacenes de
		combustible.

Conclusión:

La Revolución Industrial trajo consigo grandes aportes para la humanidad la cual facilitó su vida cotidiana, agilizando sus medios de transporte así como su producción industrial.

Hecho por:

1.- Betzabeth Baez Bernal.

2.- Javier Islas Martínez.

3.- Daniel Antonio Nava García.

4.- Jacob Alonso Ortíz Peña.

5.- Uziel Ojeda Velásquez.

2° "C" ESFIC.

¡¡Gracias por su atención!!.