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Funcionamiento de mecanismo manipulador .pdf



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Autor: SONY

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Funcionamiento de mecanismo manipulador.
Un brazo hidráulico es una estructura o aparato mecánico que se divide en tres partes unidas entre si y que
se pueden mover independientemente una de la otra y dichos movimientos son realizados por aumento o
disminución de la presión ejercida por un medio liquido y un medio gaseoso, su nombre se deriva porque es
parecido a un brazo donde las tres partes serian la mano con sus dedos, el brazo y el antebrazo y las partes
donde se unen serian la muñeca y el codo, ahora hidráulico es porque como ya se dijo que los movimientos
son por medio de presión de un liquido que es su caso es agua, aceite mecánico o un gas que están bajo
presión, entonces si unimos los términos nos queda brazo hidráulico.
Al aumentar la presión el brazo se extiende y al disminuir la presión el brazo se extiende o recoge, el brazo
hidráulico, la utilización más común de esta técnica es la garra para sujetar muñecos en maquinas de monedas
también es la pieza que tienen atrás muchas palas mecánicas y la cual le permite sacar material formando una
zanja.
OBJETIVOS:
 Construcción y operación de un brazo mediante un sistema hidráulico.

Principios de un brazo hidráulico:
o ORIGEN DEL BRAZO HIDRAULICO:
Apareció basándose en el descubrimiento de la prensa hidráulica de Pascal la cual permite levantar grandes
masas con pequeñas fuerzas que se aplica en el brazo hidráulico. En la antigüedad por la necesidad de
construir grandes edificaciones crearon una herramienta para levantar y transportar grandes masas que
utilizaban para la construcción; esta herramienta era un brazo de madera que giraba sobre un eje para poder
levantar y llevar el material de un lugar a otro.
El brazo constaba de un sistema de poleas que por la fuerza de los trabajadores que jalaban las cuerdas le
permitía levantar al material y luego bajarlo cuando se disminuía la fuerza. Con el transcurso de los años este
brazo fue adquiriendo mejorías tanto en materiales como en su funcionamiento. Cuando Pascal descubre la
prensa hidráulica estos brazos cambiaron radicalmente ya que se comenzaron a utilizar un sistema parecido a
la prensa hidráulica, las cuales permitían levantar grandes pesos con menos esfuerzo.
En nuestra época estos brazos hidráulicos son utilizados para diferentes objetivos como son: para las
construcciones, para el transporte de carga, para la simulación del funcionamiento de las partes del cuerpo
humano como dedos, antebrazos, brazos, piernas, etc.
o FLUIDOS:
 CONCEPTO:
Es la parte de la física que estudia la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, tanto como sus
aplicaciones y mecanismos que se aplican en los fluidos. Es la parte de la mecánica que estudia el
comportamiento de los fluidos en equilibrio (Hidrostática) y en movimiento (Hidrodinámica). Esta es una
ciencia básica de la Ingeniería la cual tomó sus principios de las Leyes de Newton y estudia la estática, la
cinemática y la dinámica de los fluidos.
 HIDROSTATICA:
La hidrostática es la rama de la mecánica de fluidos o de la hidráulica, que estudia los fluidos en estado de
equilibrio, es decir, sin que existan fuerzas que alteren su movimiento o posición. Los principales teoremas
que respaldan el estudio de la hidrostática son el principio de Pascal y el principio de Arquímedes.
 PRINCIPIO DE PASCAL:
En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático francés Blaise
Pascal (1623-1662) que se resume en la frase: “el incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido
incompresible (líquido), contenido en un recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una
de las partes del mismo”. Es decir que si en el interior de un líquido se origina una presión, estas se transmiten
con igual intensidad en todas direcciones y sentidos. En el sistema internacional, la unidad de presión es 1
Pascal (Pa), que se define como la fuerza ejercida por 1 newton sobre la superficie de 1 metro cuadrado.

 PRESION HIDROSTATICA:
Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes, sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la
superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática, provoca, en fluidos
en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin
importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya
no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido
en cuestión
 DENSIDAD DE LOS FLUIDOS:
La densidad de una sustancia se define como el cociente de su masa entre el volumen que ocupa. La unidad
de medida en el S.I. de Unidades es kg/m3, también se utiliza la unidad g/cm3.
Sustancia
DENSIDAD EN Kg/m3
Agua
1000
Aire
1,3
o PISTONES:
 CONCEPTO DE PISTON:
Se denomina pistón Se trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros
flexibles llamados segmentos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a
modificar su presión y volumen o transformando en movimiento el cambio de presión y volumen del fluido. En
todas las aplicaciones en que se emplea, el pistón recibe o transmite fuerzas en forma de presión de a un
líquido o de a un gas.
 TRANSMISION DE POTENCIA:
Una fuerza mecánica, trabajo o potencia es aplicada en el pistón A. La
presión interna desarrollada en el fluido por su la densidad ejerciendo una
fuerza de empuje en el pistón B. Según la ley de Pascal la presión
desarrollada en el fluido es igual en todos los puntos por la que la fuerza
desarrollada en el pistón B es igual a la fuerza ejercida en el fluido por el
pistón A, asumiendo que los diámetros de A y B son iguales y sin importar
el ancho o largo de la distancia entre los pistones, es decir por donde
transitará el fluido desde el pistón A hasta llegar al pistón B.
 APLICACION DE POTENCIA EN JERINGAS:
Suponiendo que los dos cilindros individuales son mismo diámetro y
colocados a distancia uno de otro conectados entre sí por una tubo. El mismo
principio de transmisión de la fuerza puede ser aplicado, y la fuerza
desarrollada en el pistón B va ser igual a la fuerza ejercida por el pistón A. Aun
doblando esquinas, pueden transmitirse a través de tuberías relativamente
pequeñas con pequeñas perdidas de potencia.
o PALANCAS:
 CONCEPTO DE PALANCA:
La palanca es una máquina simple que se emplea en una gran variedad de
aplicaciones. Probablemente, incluso, las palancas sean uno de los primeros
mecanismos ingeniados para multiplicar fuerzas. Es cosa de imaginarse el
colocar una gran roca como puerta a una caverna o al revés, sacar grandes
rocas para habilitar una caverna. Con una buena palanca es posible mover los
más grandes pesos y también aquellos que por ser tan pequeños también representan dificultad para
tratarlos.

Básicamente está constituida por una barra rígida, un punto de apoyo o Fulcro y dos o más fuerzas
presentes: una fuerza a la que hay que vencer, normalmente es un peso a sostener o a levantar o a mover, y la
fuerza que se aplica para realizar la acción que se menciona. La distancia que hay entre el punto de apoyo y el
lugar donde está aplicada cada fuerza, en la barra rígida, se denomina brazo. Así, a cada fuerza le corresponde
un cierto brazo. Como en casi todos los casos de máquinas simples, con la palanca se trata de vencer una
resistencia, situada en un extremo de la barra, aplicando una fuerza de valor más pequeño que se denomina
potencia, en el otro extremo de la barra.
 PRINCIPIO DE GALILEO GALILEI:
Se cuenta que el propio Galileo Galilei habría dicho: "Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo". En
realidad, obtenido ese punto de apoyo y usando una palanca suficientemente larga, eso es posible. En nuestro
diario vivir son muchas las veces que “estamos haciendo palanca”. Desde mover un dedo o un brazo o un pie
hasta tomar la cuchara para beber la sopa involucra el hacer palanca de una u otra forma. Ni hablar de cosas
más evidentes como jugar al balancín, hacer funcionar una balanza, usar un cortaúñas, unas tijeras, un
sacaclavos, etc. Casi siempre que se pregunta respecto a la utilidad de una palanca, la respuesta va por el lado
de que “sirve para multiplicar una fuerza”.
 APLICACION DE LAS PALANCAS AL BRAZO HIDRAULICO:
Las palancas que vamos a utilizar en nuestro proyecto serán de tercer tipo o de tercer grado ya que en este
tipo de palancas la fuerza aplicada debe ser mayor a la fuerza a levantar y en nuestro trabajo es de vital
importancia poder levantar objetos. Además se utilizarán palancas múltiples ya que el brazo que
construiremos constará de dos hasta cuatro palancas para poder lograr el cometido. Las palancas que
utilizaremos serán hechas de un material resistente preferiblemente de madera y sostenidas en sus ejes por
piezas metálicas, que permitirán obtener un movimiento circular en cada una de las palancas y un movimiento
rotatorio en su eje para poder girar el brazo en distintas direcciones.
 MOVIMIENTOS DEL BRAZO HIDRAULICO:
El movimiento vertical consiste en desplazar arriba o abajo el brazo mecánico mediante una extensión o una
flexión de las articulaciones.
El movimiento rotatorio de 180° es el que se basa en un eje de giro y radio constante: la trayectoria será una
circunferencia. Si, además, la velocidad de giro es constante, se produce el movimiento circular uniforme, que
es un caso particular de movimiento circular, con radio fijo y velocidad angular constante.
El movimiento de las garras se logra mediante la sujeción de las mismas a sus respectivas jeringas que al
extenderse o distenderse, empuja o jalan las garras.


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