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Principios de funcionamiento de la prensa hidráulica

Principios de funcionamiento de la prensa hidráulica


Que es una prensa hidráulica?

Una prensa hidráulica es un mecanismo conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferente área que, mediante pequeñas fuerzas, permite obtener otras mayores. Los pistones son llamados pistones de agua, ya que son hidráulicos. Estos hacen funcionar conjuntamente a las prensas hidráulicas por medio de motores.







Antigua prensa hidráulica.

En el siglo XVII, en Francia, el matemático y filósofo Blaise Pascal comenzó una investigación referente al principio mediante el cual la presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite con la misma intensidad en todas direcciones. Gracias a este principio se pueden obtener fuerzas muy grandes utilizando otras relativamente pequeñas. Uno de los aparatos más comunes para alcanzar lo anteriormente mencionado es la prensa hidráulica, la cual está basada en el principio de Pascal.

El rendimiento de la prensa hidráulica guarda similitudes con el de la palanca, pues se obtienen fuerzas mayores que las ejercidas pero se aminora la velocidad y la longitud de desplazamiento, en similar proporción.


Teoría

Para poder comprender el funcionamiento debemos saber que:

Presión: es la relación que hay entre la fuerza aplicada (F) y el área de la superficie sobre la que se aplica (S). Esta magnitud escalar se calcula de la siguiente manera:

P = F / S


La unidad más utilizada es el Pascal (Pa) = N / m2


Utilización en la vida cotidiana


Sirve para multiplicar fuerzas. Nos permite que al aplicar fuerzas pequeñas, obtengamos fuerzas
grandes.
Se utiliza tanto para prensar como para levantar objetos pesados.
Este sistema es utilizado en los frenos hidráulicos. Cuando el freno del vehículo es presionado, un
cilindro conocido como “maestro”, que se encuentra dentro del auto se encarga de impulsar el
líquido de frenos a través de una tubería hasta los frenos situados en las ruedas, la presión ejercida por el líquido produce la fuerza necesaria para detener el vehículo.

A menor superficie sobre la que se aplica la fuerza, mayor será la presión
ejercida en el fluido y por lo tanto la fuerza obtenida en el segundo tubo también será mayor y
podrá frenar una rueda en movimiento.









Comprobación


El experimento consiste en tres tubos de distintos diámetros, conectados entre sí, que contienen
agua en su interior. Sobre cada tubo se encuentra un cilindro de teflón en barra, del mismo diámetro de manera tal de que no haya pérdida de agua.

En el primer tubo (el de menor diámetro) se ejerce una fuerza que se multiplicará y podrá frenar las ruedas en movimiento, ubicadas por encima de los otros dos tubos.

Materiales


· Tubos de polipropileno. Uno de 13 cm. de largo y 1,7 cm. de diámetro y dos de 7,5 cm. de largo y
3,2 cm. de diámetro
· Una base de madera de 46 cm. de largo por 20 cm. de ancho.
· Agua
· Dos ruedas
· Teflón
· Tornillos
· 2 grampas
· Tres palos de madera. El primero de 14 cm. de largo, el segundo de 20 cm. y el tercero de 32 cm.
Se recomienda que el segundo palo se encuentre sobre una base de madera.
· Tres rectángulos de madera. Uno de 12 cm. de largo por 7 cm. de ancho y los otros dos de 7 cm.
de largo por 7 cm. de ancho.
· Cinta adhesiva.
· Destornillador
· Adhesivo de contacto.
· 2 barras de teflón
· Goma
· Un cilindro de hierro de 1,6 cm. de diámetro, con un tornillo que asegure una gomita de 1,7 cm.
de diámetro, para que al presionarla se ajuste a la pared del tubo

Pasos a seguir para la elaboración del experimento

1) Poner teflón en las roscas de los caños, girando los mismos en sentido horario. Nota: observar
bien de no colocarlo en sentido contrario, por que se aflojará al enroscar los caños.

2) Enroscar los caños, los tres tubos deben quedar mirando hacia arriba.

3) Agregar agua y comprobar si no hay pérdidas. En caso de pérdidas repetir pasos 1 y 2.

4) Engrapar los tubos a la base de madera con la grampa y los tornillos.

5) A las bases de las 2 barras de teflón atornillarlas con una gomita de 3,2 cm. de diámetro, para
que al presionarlas se ajusten a las paredes, permitiendo su movimiento.

6) Ubicar dentro de cada tubo sus respectivas barras de teflón. Asegurarse que el sistema se
encuentre totalmente hermético para que no haya una pérdida del fluido.

7) Situar un palo de madera de 20 cm. de largo sobre la base, ubicado al lado del último tubo (de
3,2 cm. de diámetro)

8) Colocar una maderita por encima de la unión entre el primer y el segundo tubo, sostenida por
dos planchas de madera de 7 cm. de largo por 7 cm. de ancho, que se encuentren pegadas a la
base del sistema.

9) Fijar un segundo palo de 13 cm. de altura sobre la maderita colocada en el paso 7.

10) Poner un tercer palo de 32 cm., que una al primero con el segundo e insertar las rueditas.

11) Colocar cinta adhesiva a ambos lados de las rueditas para evitar que estas cambien de posición.
Nota: las rueditas deben quedar por encima de los tubos de mayor diámetro.3

12) Por último ubicar una pesita de ½ Kg. en el primer tubo para observar este fenómeno.


Resultados obtenidos


La fuerza ejercida en los dos tubos de mayor diámetro frenó las rueditas al instante.

Datos importantes:

La fuerza aplicada al inicio fue de ½ Kg. fuerza. Esta se aplicó sobre una superficie de 1,13 cm2, por lo que la presión en el fluido fue de 0,44 Kg. /cm2, es decir 44,24 Kg. / m2. 0,5 Kg. / 1,13 cm2 = 0,44 Kg. / cm2

La presión se trasmitió con igual intensidad hacia todos los puntos del fluido, por lo que la fuerza
producida en el tubo de 3,2 cm2 de diámetro fue de 1,7688 Kg. fuerza. 0,44 Kg. / cm2 x 4,02 cm2
= 1,77 Kg. fuerza aproximadamente.

Se observa que la fuerza inicial se ha multiplicado al 354%, es decir que la fuerza obtenida es tres
veces y media mayor.



Espero que les haya parecido útil la info


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