Buscar

Projecte al taller: Ascensor hidràulic (definitiu)

Mercè López, Laura Manyer, Josep Minguez
14 mar 2016
6 Min. de lectura

1. Tema

Tema: hidràulica i pneumàtica.

Bloc curricular: electrònica, pneumàtica i hidràulica, de 4t d’ESO.

La Hidràulica és la tecnologia que empra un líquid, bé aigua o oli (normalment olis especials), com a manera de transmissió de l'energia necessària per moure i fer funcionar mecanismes. Bàsicament consisteix a fer augmentar la pressió d'aquest fluid (líquid) per mitjà d'elements del circuit hidràulic (compressor) per utilitzar-la com un treball útil, normalment en un element de sortida anomenat cilindre. L'augment d'aquesta pressió es pot mesurar i estudiar mitjançant el principi de Pascal.

Els cilindres solament tenen recorregut d'avanç i reculada en moviment rectilini. És per això que si volem un altre moviment, haurem d'acoblar al cilindre un mecanisme que faci el canvi de moviment.

En un sistema hidràulic el líquid substitueix a l'aire comprimit que s'usa en pneumàtica. Moltes excavadores, el camió de les escombraries, els cotxes, etc. utilitzen sistemes hidràulics per moure mecanismes que estan units a un cilindre hidràulic mogut per oli.

Si comparem els sistemes pneumàtics amb els hidràulics, podem apreciar el següent:

El sistema hidràulic al funcionar amb oli (o un altre líquid) admet molta més pressió, amb el que també es pot efectuar més força. Per tant, quan necessitem un sistema amb molta força usarem el sistema hidràulic i no el pneumàtic.
Al sistema hidràulic, és més fàcil regular la velocitat d'avanç o reculada dels cilindres, fins i tot es pot arribar a detenir el cilindre.
En els sistemes hidràulics, el líquid és en un circuit tancat.
Els sistemes hidràulics tenen el desavantatge de què són més bruts que els pneumàtics, que l'oli és inflamable i explosiu, que els elements dels circuits són més costosos que els pneumàtics, que l'oli és més sensible als canvis de la temperatura que l'aire, i que cal canviar l'oli cada cert temps amb la consegüent despesa afegida.

Els circuits pneumàtics i hidràulics ens permeten moure o elevar càrregues pesades amb un mínim esforç.

Les aplicacions mecàniques de l’oleohidràulica són cada cop més nombroses, degut principalment, a la gran facilitat amb què permeten d’efectuar la transmissió de petits i grans esforços i d’aconseguir els més variats moviments: grues, premses, elevadors, excavadores, pala, elevador,...

Plantejament del projecte: com es modela i construeix el moviment d'un mecanisme industrial bàsic a menor escala mitjançant els principis físics de la hidràulica.

Per entendre els continguts del tema d’hidràulica i pneumàtica, proposem muntar un elevador (veure imatge següent), posant en joc els principis físics en els quals es basen els circuits hidràulics, amb la qual cosa s'intenta apropar a l'alumne al seu entorn quotidià. Haurà de tenir un moviment vertical (en sentir ascendent i descendent) i l’estructura serà feta de peces unides entre sí creant una retícula. Les xeringues simularan el sistema hidràulic o pneumàtic i controlaran el moviment. L’objectiu serà aguantar i elevar un objecte i tornar a baixar-lo.

2. Objectius formatius

Al finalitzar la pràctica l’estudiant serà capaç de:

Observar i reconèixer els mecanismes bàsics d’un sistema hidràulic.
Experimentar amb el Principi de Pascal.
Implementar i utilitzar els símbols bàsics d’un esquema hidràulic.
Desenvolupar un esquema hidràulic.
Dissenyar i crear un ascensor hidràulic.
Seguir les fases del procés tecnològic.
Ser capaç del treball en grup respectant la feina i opinió dels companys i col·laborant en les tasques realitzades.
Abordar amb autonomia i creativitat, individualment i en grup, la resolució de problemes tecnològics.
Tenir una actitud adequada durant el treball al taller, tot respectant les normes de seguretat de l’aula de tecnologia.
Demostrar el funcionament dels mecanismes hidràulics i identificar com les diferents variacions (volum, densitat, pressió, pes, àrea i força) afecten el rendiment del mecanisme.

3. Procediment

3.1. Materials i eines

Es lliurarà a l’alumne tot el material necessari per a realitzar la pràctica:

Filferro prim
Pals plans (tipus els dels gelats)
Pals cilíndrics (de pinxo)
Base rígida de fusta o cartó
Capsa de cartró o fusta petita
Xeringues de diferents mides (10ml, 20ml i 60 ml)
Tubs de plàstic
Cola universal

Les eines que es faran servir, i que es trobaran al taller, són:

Barrina
Alicates de punta rodona o colzada
Alicates de tall
Serra de marqueteria
Cola termo-fusible

3.2. Normes seguretat

Normes de seguretat generals a tenir en compte a l’aula taller:

Abans de posar-te a treballar, si portes el cabell llarg has de recollir-t’ho per evitar que s’enganxi en eines o materials; el mateix amb bufandes, mocadors, penjolls, etc., has de treure-te’ls abans de començar a treballar.
És obligatori que sàpigues com és el tauler d’eines assignat al teu equip i has d’utilitzar solament les eines del teu equip. S’han d’utilitzar les eines per a l’ús que ha estat concebuda. En cas de trencament de la mateixa degut al seu mal ús, l’alumne l’haurà d’abonar o reparar
Cal que utilitzis els elements de protecció com les pantalles protectores de les pròpies màquines, guants, ulleres i davantals.
Has de romandre en el teu espai i per moure’t a una altra zona del taller has de demanar permís al professor.
Per evitar accidents no es pot jugar MAI amb cap eina. No has de fer bromes a un company que està treballant amb qualsevol eina; la seva distracció pot produir un accident.
No està permès utilitzar màquines-eines tals com a trepants, serres elèctriques, etc. sense el permís del professor. En cap cas hi haurà més de dues persones al voltant.

Les normes de seguretat específiques per a cada eina a fer servir són les següents:

Alicates:
No s’han de col·locar mai els dits entre el mànec a la part més propera a la punta.

Alicates de tall:
Pel fet de ser una eina de tall, hem de vigilar al moment d’usar-la.
Cal tenir en compte la posició correcta de la mà, que varia segons el tipus de tisores.

Barrina:
Us heu d'assegurar que la unió de la tija amb el mànec és sòlida. Si no és així, podria provocar lesions a la mà.
La punta està afilada, per tant cal anar amb compte amb el seu ús.

Serra de marqueteria:
S’ha de subjectar bé la peça a tallar per evitar moviments i vibracions.
No posar els dits o les mans davant la trajectòria de tall.
S’ha de tenir cura quan els fulls de la serra es trenquen.

Pistola cola termo-fusible:
Hem de tenir cura al agafar la pistola termo-fusible, ja que està a una temperatura molt alta i ens pot produir cremades.
No hem d’intentar treure la barreta de silicona de l’eina si està calenta.
No he, de tocar directament la cola amb els dits.
És convenient posar a escalfar la pistola termo-fusible en un lloc adequat, o amb un cartró, ja que mentrestant s’escalfa cauen gotes de la cola desfeta.

3.3. Preguntes prèvies a la construcció

La classe abans de fer el projecte al taller, a l’aula es treballarà de forma teòrica els conceptes de pneumàtica i hidràulica, fent una reflexió final: per a concloure la classe els alumnes han de respondre:

Quina és la diferència entre pneumàtica i hidràulica? En quins principis es basen?
Anomena alguna aplicació pneumàtica característica.
Posa alguns exemples de dispositius oleohidràulics que pots identificar en la vida quotidiana.
Comenta els avantatges i inconvenients dels sistemes olehidràulics respecte dels pneumàtics.

3.4. Construcció i temporització

3.5. Preguntes posteriors a la construcció

Un cop estudiada la teoria a l’aula i fet el projecte al taller, passem a comprovar el coneixement dels alumnes sobre el tema mitjançant una sèrie de preguntes que es realitzaran a l’aula, en cas de que no donés temps de fer-les totes, es poden acabar a casa.

En els sistemes pneumàtics perquè creus que són més utilitzats els cilindres de doble efecte?
Quina diferència hi ha entre un cilindre simple i de doble efecte?
Suposant que la xeringa simula un cilindre de doble efecte, determina:
Cabal volumètric.
Diàmetre del pistó.
Força necessària per elevar l’estructura.
La pressió necessària per aconseguir la força requerida.
Dibuixa el diagrama de blocs del sistema utilitzant la simbologia adequada i reflectint els conceptes calculats.
Prova el funcionament del sistema amb xeringues de diferents capacitats i amb diferents fluids: aire i aigua.
El treball que pot desenvolupar un sistema hidràulic depèn fonamentalment de (escull l’ opció correcta):
La pressió de l’aigua.
L’espai que pot recórrer l’aigua per les canonades.
El cabal de l’aigua.
Solament de la potència del motor d’accionament.
Què us ha costat més de fer del projecte de l’ascensor? Proposaríeu alguna millora?

4. Resultats d’aprenentatge derivats

En finalitzar l’activitat d’aprenentatge, l’alumne ha de ser capaç de:

Executar correctament els mecanismes bàsics d’un sistema hidràulic.
Operar, utilitzant el Principi de Pascal.
Desenvolupar un esquema hidràulic utilitzant correctament la simbologia bàsica.
Complir amb l’objectiu pel qual es crea l’ascensor hidràulic: aixecar un objecte.
Seguir les fases del procés tecnològic.
Treballar en grup respectant la feina i opinió dels companys i col·laborant en les tasques.
Abordar amb autonomia i creativitat la resolució de problemes tecnològics.
Aplicar les normes de seguretat de l’aula de tecnologia.