TECNOLOGIA EN PROCESOS INDUSTRIALES: INFORME … · Web viewAuthor: win7 Created Date: 05/25/2015 20:19:00 Title: TECNOLOGIA EN PROCESOS INDUSTRIALES: INFORME PROYECTO COHETERIA

TECNOLOGIA EN PROCESOS INDUSTRIALES: INFORME PROYECTO COHETERIA HIDRAULICA

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Diseñar y crear un cohete hidráulico con botellas pet de 600 ml totalmente reciclables, con el propósito de determinar los diferentes factores que hacen que este pueda funcionar; teniendo en cuenta las diferentes aplicaciones y temas vistos en clase para determinar cuáles son las variables a tener en cuenta al momento de hacer funcionar el cohete.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Comprender el funcionamiento de la tercera ley de Newton, comprendida como el principio de acción y reacción.

Aplicar y desarrollar el principio de pascal. analizar e implementar las leyes de movimiento como lo es el

tiro parabólico para lograr una caída perfecta. Entender y aplicar la caída libre de rozamiento. Implementar la Aerodinámica en el cohete hidraulico.

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MARCO TEÓRICO

Un cohete de agua o un cohete de botella es un tipo de cohete de modelismo que usa agua como proponente de reacción. La cámara de presión, motor del cohete, es generalmente una botella de plástico o PET. El agua es lanzada fuera por un gas a presión, normalmente aire comprimido, lo que impulsa el cohete según la 3° Ley de Newton o principio de acción-reacción.

Consiste en un cuerpo cilíndrico dentro del cual se aloja una cámara de presión (generalmente una botella de PET), y sus alas.

Para comprender el funcionamiento del cohete hidráulico, hay que comprender el funcionamiento de varios principios físicos mencionados anteriormente en los objetivos, tales son:

PRINCIPIO DE PASCAL:

Es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise pascal(1623–1662) que se resume en la frase: la presion ejercida por un fluido incompresible y 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.

El principio de Pascal se aplica en la hidrostática para reducir las fuerzas que deben aplicarse en determinados casos. Un ejemplo del Principio de Pascal puede verse en la prensa.

TERCERA LEY DE NEWTON:

Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero. Con frecuencia se enuncia como “A cada acción siempre se opone una reacción igual”. En cualquier interacción hay un par de fuerzas de acción y

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reacción, cuya magnitud es igual y sus direcciones son opuestas. Las fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de acción y reacción forman una interacción entre dos objetos.

TIRO PARABOLICO:

Cuando lanzamos un cuerpo con una velocidad que forma un ángulo con la horizontal, éste describe una trayectoria parabólica. En su obra Dialogo sobre los Sistemas del Mundo (1633), Galileo Galilei expone que el movimiento de un proyectil puede considerarse el resultado de componer dos movimientos simultáneos e independientes entre sí: uno, horizontal y uniforme; otro, vertical y uniformemente acelerado.

Se denomina movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una parábola. Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme.

AERODINAMICA:

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Aerodinámica es la parte de la mecánica de fluidos que estudia los gases en movimiento y las fuerzas o reacciones a las que están sometidos los cuerpos que se hallan en su seno. A la importancia propia de la aerodinámica hay que añadir el valor de su aportación a la aeronáutica. De acuerdo con el número de Mach o velocidad relativa de un móvil con respecto al aire, la aerodinámica se divide en subsónica y supersónica según que dicho número sea inferior o superior a la unidad.

Hay ciertas leyes de la aerodinámica, aplicables a cualquier objeto moviéndose a través del aire, que explican el vuelo de objetos más pesados que el aire. Para el estudio del vuelo, es lo mismo considerar que es el objeto el que se mueve a través del aire, como que este objeto esté inmóvil y es el aire el que se mueve (de esta ultima forma se prueban en los túneles de viento prototipos de aviones).

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Existen cuatro fuerzas básicas que predominan en un cohete

1. El peso:fuerza generada por la atracción gravitacional de la tierra.2. El empuje:es la fuerza que impulsa hacia arriba y genera movimiento en el

cohete.3. La sustentación aerodinámica: se produce por la acción de las superficies

de sustentación cuando el cohete se desplaza.4. La resistencia aerodinámica:es generada por el rozamiento del cuerpo del

cohete con el aire, y se opone al movimiento vertical. (ARTUSA, 2014)

El principio que explica la propulsión de un cohete de agua es la ley de la conservación de la cantidad de movimiento, que es otra forma de llamar a la 3ª ley de Newton o principio de acción-reacción. Este principio establece que en ausencia de fuerzas externas la cantidad de movimiento de un sistema, p, que es el producto de su masa por su velocidad, permanece constante o lo que es lo mismo su derivada es igual a cero.

PROCESO DE ELABORACION DEL COHETE

Primero se toman dos botellas de plástico de 600ml, nosotros usamos de agua Manantial; una se corta desde la boquilla aproximadamente un tercio de su tamaño y se añade a la otra con cinta y silicona tal y como se muestra en la figura(1).

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Con el restante de la botella cortada y algunos retales de plástico de hace el fuselaje del cohete o la parte del cuerpo tal y como se muestra en la figura(2).

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http://es.wikipedia.org/wiki/Derivada

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Masa


Hay varias formas de lanzar un cohete a presión, pero por tratarse de un experimento de presicion decidimos medir y controlar algunas de las variables para que el lanzamiento de nuestro cohete obtuviera unos resultados muy cercanos a la meta, por tanto controlamos monitoreando 3 variables como fueron: el agua, la presión del aire, y el angulo de lanzamiento.

PROCESO ELABORACION LANZADERA

Creamos lo que en cohetería se llama una “lanzadera”, consiste en una estructura donde se instala el cohete y además de las variables que queremos controlar, vamos a controlar el el momento de expulsión y de lanzamiento del cohete, esta misma estructura nos sirve para inyectar y medir la presión del aire al cohete, mostraremos las fotos del paso a paso a continuación:

Fig(3)Punto de conexión bomba de aire fig(4) punto de conexión manómetro análogo.

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Fig(5)Conexiones de bomba inyectora de aire y manometro

Fig(6)Punto de agarre controlador de cohete fig(7) lanzadera completa

Fig (8)Lanzadera con el cohete montado

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Control de angulo de lanzamiento

Treinta grados cuarenta y cinco grados sesenta grados

PRUEBAS

PRESION AGUA

GRADOS

16 psi 30 ml 4517 psi 30 ml 4518 psi 30 ml 4520 psi 30 ml 4525 psi 30 ml 45

Realizamos purebas con nuestro cohete en donde partimos de una variacion de presion esto nos ayudo a destacar cual era la cantidad de presion mas adecuada para el lanzamiento dedujimos según las purebas que con una presion sobre los 20 psi podiamos alcanzar nuestro objetivo.

PRESION AGUA

GRADOS


Nuestra segunda tabla nos muestra una variacion sobre la cantidad de agua para introducir al cohete al igual que la tabla anterior determinamos que teniendo en cuenta

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la proximidad que hizo el cohete y al ya tener una presion determinada la distancia nos alcanzaba alrededor de lo 13 y 15 metros que era el objetivo

PRESION AGUA

GRADOS


La variacion de los grados nos ayudo a determinar que como se habian hecho al principio un angulo de 45 grados era la mejor opcion ya que al generar un cambio en estas variables elobjetivo a alcanzar ya se alejaba mucho y para poder realizar un cambio en esta variable uqe nos dejara lo mas aproximado posible teniamos que replantear tambn un cambio en las dos anteriores.

Ya con esto pudimos determinar que los datos que nos dejaban lo mas aproximado posible al objetivo era 20 psi, 30 ml y un angulo de 45 grados generandonos la mayor posibilidad de cumplir las metas.

CONCLUSIONES

Durante el desarrollo del proyecto pudimos evidenciar la aplicación de la física y los temas vistos en clase con el objetivo de empezar a realizar análisis y cálculos con variables presentes en el medio ambiente que influyeron para la generación de un tiro parabólico.

Para nuestro modo de ver la mejor aplicación de la física es generación datos contundentes y realizar prácticas constantes para llevar estadísticas de tiro ensayo error.

Pudimos evidenciar la estabilidad que debe tener la presión ejercida en la botella la cantidad de agua y el grado de inclinación de la base para poder generar una adecuada distancia para nuestro caso no fue fortuna el tiro.

Lo más grato es saber que la física hasta nuestro días la podemos aplicar en cualquier campo cosas tan elementales como lo es un cohete con propulsión de agua.

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