P-011 Interruptores automáticos Interruptores automáticos ...
“Estudio De Los Techos Desplazables AutomáTicos En La Ciudad De Loja En El AñO Lectivo 2008...
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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO “DANIEL ÁLVAREZ BURNEO” “Estudio de los techos desplazables automáticos en la ciudad de Loja en el año lectivo 2008-2009” Autores: Eduardo Israel Brito Vivanco Claudio Alejandro Sáa Gutiérrez Jonathan Gabriel Tene Peñarreta Curso: 3ro “H” Especialidad: Físico-Matemática Asesor: Dr. Manuel Cadme Cevallos Loja-Ecuador 2008-2009 Trabajo de Investigación previo a la obtención del Título de Bachiller
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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO
“DANIEL ÁLVAREZ BURNEO”
“Estudio de los techos desplazables automáticos
en la ciudad de Loja en el año lectivo 2008-2009”
Autores: Eduardo Israel Brito Vivanco
Claudio Alejandro Sáa Gutiérrez
Jonathan Gabriel Tene Peñarreta
Curso: 3ro “H”
Especialidad: Físico-Matemática
Asesor: Dr. Manuel Cadme Cevallos
Loja-Ecuador
2008-2009
Trabajo de Investigación
previo a la obtención del
Título de Bachiller
II
CERTIFICACIÓN
Dr. Juan Manuel Cadme Cevallos
ASESOR DEL PRESENTE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
CERTIFICO:
Que la presente investigación con el Tema: “ESTUDIO DE LOS
TECHOS DESPLAZABLES AUTOMÁTICOS EN LA
CIUDAD DE LOJA EN EL AÑO LECTIVO 2008-2009”, ha
sido elaborado bajo mi dirección, por los Autores: Brito Vivanco
Eduardo Israel, Sáa Gutiérrez Claudio Alejandro y Tene Peñarreta
Jonathan Gabriel, la cual ha sido detenidamente revisada y
corregida, de forma minuciosa, la misma que se ajusta a las
normas reglamentarias y metodológicas en actual vigencia. Por
consiguiente autorizo a los aspirantes su presentación definitiva y
la sustentación del proyecto.
Loja, Febrero del 2009
Dr. Juan Manuel Cadme Cevallos
ASESOR DEL PRESENTE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
III
AUTORIA
Las ideas, conceptos, criterios, conclusiones y recomendaciones expuestas en el
presente trabajo de investigación “ESTUDIO DE LOS TECHOS DESPLAZABLES
AUTOMÁTICOS EN LA CIUDAD DE LOJA EN EL AÑO LECTIVO 2008-2009”
son de exclusiva responsabilidad de los autores.
Eduardo Israel Brito Vivanco
Claudio Alejandro Sáa Gutiérrez
Jonathan Tene Gabriel Peñarreta
IV
DEDICATORIA
A mis padres, Eduardo y Gema, a mis hermanas, Gemita y Dayana, a mi pequeño
hermano, Radamel, a mi enamorada, a mis amigos del alma, a mis compañeros, en sí a
todas las persona que han estado a mi lado en los momentos felices y tristes, a todos
ellos les dedico este trabajo.
EDUARDO ISRAEL BRITO VIVANCO
A mis padres, Richard y Tania, a mi hermana, Alejandra, quienes sin importar el
momento en el que me encuentre me apoyan incondicionalmente, al igual que mis
amigos, a mis compañeros, en sí a todas las persona que me han acompañado en mis
triunfos y fracasos y me han incitado siempre a mejorar , a todos ellos les dedico este
trabajo.
CLAUDIO ALEJANDRO SÁA GUTIÉRREZ
A mis padres Rodrigo y Margarita, a mis hermanos Mónica y Jordy, a mis amigos y
compañeros entrañables que me dieron el apoyo para realizar el presente trabajo, y a
todos que estuvieron a mi lado en todos los momentos felices y tristes de mi vida en los
cuales siempre me brindaron su apoyo, a ellos mis infinitas gracias a quienes dedico
este trabajo.
JONATHAN GABRIEL TENE PEÑARRETA
V
AGRADECIMIENTO
El grupo de investigación deja constancia de su imperecedera gratitud a todos quienes
de una u otra manera colaboraron para la correcta realización de esta investigación y de
manera especial al Doctor Juan Manuel Cadme Cevallos quien de manera desinteresada
nos supo brindar toda la ayuda necesaria, y más allá de ser nuestro director de nuestro
proyecto de investigación, se ha convertido en nuestro amigo, que de manera humilde y
con gran optimismo ha sabido impartirnos sus amplios conocimientos, para así
orientarnos en nuestra ardua labor. Es por ello que como grupo investigativo le
antelamos nuestro más sincero agradecimiento ya que ha sido un gran apoyo, para que
el presente trabajo tenga éxito.
También agradecemos de manera muy especial al Tecnólogo Stalin Alarcón quien como
profesional y amigo, aportó con sus conocimientos en nuestros proyecto de
investigación e hizo posible en gran parte la realización del mismo.
Al Instituto Superior Tecnológico “Daniel Álvarez Burneo”, que constituye un
prestigioso centro de estudios por abrirnos sus puertas y brindarnos la oportunidad de
prepararnos adecuadamente.
A nuestros queridos padres que nos han dado el apoyo moral y económico para la buena
realización de nuestro proyecto, ellos han sabido guiarnos para seguir adelante con
nuestra investigación.
A todos ellos que con sus aportes valiosos han influido decididamente en la realización
de este trabajo, ya que sin el apoyo y ayuda de todos ellos no lo hubiéramos conseguido.
Gracias Totales….
LOS AUTORES
6
ÍNDICE
Certificación ..................................................................................................................... II
Autoria............................................................................................................................. III
Dedicatoria ...................................................................................................................... IV
Agradecimiento ................................................................................................................ V
Índice ................................................................................................................................. 6
Resumen ............................................................................................................................ 7
Introducción ...................................................................................................................... 9
CAPÍTULO I: Marco Teórico ......................................................................................... 11
CAPÍTULO II: Metodología ........................................................................................... 38
CAPÍTULO III: Comprobación o Disprobación de Hipótesis ........................................ 45
Conclusiones: .................................................................................................................. 55
Recomendaciones:........................................................................................................... 56
Bibliografía ..................................................................................................................... 57
Anexos ............................................................................................................................ 58
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RESUMEN
El tema del presente proyecto de investigación es: “Estudio de los techos desplazables
automáticos en la ciudad de Loja en el año lectivo 2008-2009” por ser un tema de
actualidad especialmente en nuestro medio, además de ello en él se encuentran muchos
ámbitos de la física en los cuales podemos incursionar.
Teniendo un conocimiento previo de los sistemas acerca de techos desplazables
automáticos empleados en nuestra ciudad, nos propusimos como objetivo principal
“Realizar un estudio de los techos desplazables automáticos en la ciudad de Loja en el
año lectivo 2008-2009” de los que buscamos conocer los fundamentos teóricos que los
rigen y mejorar su funcionamiento buscando una alternativa de implementación que
facilite su deslizamiento y lo haga de manera más rápida.
Para la realización de nuestro proceso investigativo, utilizamos varios métodos lógicos
y científicos de los cuales podemos mencionar: Método Analítico, Sintético,
Deductivo, Inductivo y el principal de nuestro proyecto de investigación lo tomamos al
Método Experimental; la técnica que tomamos en cuenta en la realización de nuestro
trabajo de investigación fue la recolección de datos del único techo desplazable
automático de nuestra ciudad y con ello implementar uno nuevo el mismo que nos
permita comprobar las hipótesis planteadas.
El funcionamiento de un techo desplazable se basa en fundamentos teóricos de
electricidad, motor, trabajo y energía, máquinas, rozamiento y de los contactores; sin
esta teoría no se podría explicar cómo funciona un techo desplazable automático.
Al final de esta investigación pudimos realizar el estudio propuesto de los techos
desplazable automáticos en la ciudad de Loja en el año lectivo 2008-2009, conociendo
la teoría y mejorando la estructura del sistema del techo, y concluimos que el
rozamiento en el techo desplazable automático con espigas que se deslizan sobre
canaletes es menor en el que se encuentra implementado con ruedas metálicas sobre un
8
riel metálico; concluimos que existe una menor fuerza de rozamiento en los techo
desplazables automáticos cuando estos se encuentran implementados con un mayor
número de módulos y también pudimos llegar a la conclusión de que la velocidad en un
techo desplazable automático implementado con espigas que se deslizan sobre canaletes
es mayor a la velocidad de deslizamiento en un techo con ruedas metálicas sobre un riel
metálico.
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INTRODUCCIÓN
Los techos desplazables automáticos son utilizados para el cubrimiento y
descubrimiento de espacios; como sabemos en nuestra ciudad existen climas muy
variados y por lógica muchos eventos deportivos y sociales no se pueden realizar de
manera óptima cuando se tiene un clima lluvioso en nuestra geografía, es ese un
problema cuya solución es la implementación de un techo desplazable automático.
La principal razón que nos motivó a la elección es este tema fue que necesitábamos
cumplir con el trabajo de investigación para obtener el título de bachiller y por ello
decidimos incursionar en los techos desplazables automáticos en nuestra ciudad para
graduarnos.
Los objetivos planteados fueron la construcción a escala de un diseño de un techo
desplazable automático distinto al existente en nuestra ciudad; otro objetivo fue el
determinar en cual de estos sistemas es menor el rozamiento y también nos propusimos
reducir la fuerza de rozamiento con la implementación de más módulos en un techo
desplazable automático; además tuvimos como meta mejorar la velocidad tanto de
apertura como de cerrado en dicho techo, tomando como referencia el único techo
existente en nuestra ciudad como lo es el de la Piscina Municipal de Jipiro.
Las hipótesis planteadas por los investigadores para ser cumplidas durante el desarrollo
del proceso investigativo fueron: la velocidad de deslizamiento del techo desplazable
automático con espigas que se deslizan sobre canaletes es mayor que al estar
implementado con ruedas metálicas sobre un riel metálico; el rozamiento en los
canaletes es menor que el rozamiento con un riel; la fuerza de rozamiento es menor
cuando hay más módulos en un techo desplazable automático.
Es principal conocer los fundamentos teóricos que rigen un techo desplazable
automático, los mismos que se encuentran en el Capítulo I que corresponde al Marco
Teórico, éste capítulo contiene conocimientos acerca de: electricidad, trabajo y energía,
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máquinas, motor, fricción, contactores y las aplicaciones que se le puede dar al techo y
al sistema; el Capítulo II corresponde a la Metodología utilizada en el desarrollo del
proceso investigativo y como Capítulo III se tiene la Comprobación o Disprobación de
Hipótesis.
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO
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En nuestro proyecto de techos desplazables automáticos se ha tomado en cuenta el
motor eléctrico con sus contactores y el rozamiento como temas fundamentales para ser
entablados en la teoría; para la comprensión del mecanismo y funcionamiento que actúa
en los techos desplazables automáticos a:
1. ELECTRICIDAD
El techo desplazable automático funciona con electricidad y el motor que mueve dicho
techo se activa con el paso de la corriente eléctrica; como sabemos, la electricidad es
originada por las cargas eléctricas, en reposo o en movimiento, y las interacciones entre
ellas. Cuando varias cargas eléctricas están en reposo relativo se ejercen entre ellas
fuerzas electrostáticas. Cuando las cargas eléctricas están en movimiento relativo se
ejercen también fuerzas magnéticas. Se conocen dos tipos de cargas eléctricas: positivas
y negativas. Los átomos que conforman la materia contienen partículas subatómicas
positivas (protones), negativas (electrones) y neutras (neutrones). También hay
partículas elementales cargadas que en condiciones normales no son estables, por lo que
se manifiestan sólo en determinados procesos como los rayos cósmicos y las
desintegraciones radiactivas.
La electricidad y el magnetismo son dos aspectos diferentes de un mismo fenómeno
físico, denominado electromagnetismo, descrito matemáticamente por las ecuaciones de
Maxwell. El movimiento de una carga eléctrica produce un campo magnético, la
variación de un campo magnético produce un campo eléctrico y el movimiento
acelerado de cargas eléctricas genera ondas electromagnéticas.
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1.1. CORRIENTE ELECTRICA
A través del motor del techo desplazable pasa una corriente eléctrica que es el flujo de
energía por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a una "vibración" de los
electrones en su interior y se mide en amperios Una corriente eléctrica produce un
campo magnético.
Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas
o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo
negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).
Fuente: http//www.asifunciona.com
Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas y se fijó el
sentido convencional de circulación de la corriente como un flujo de cargas desde el
polo positivo al negativo. Sin embargo posteriormente se observó, gracias al efecto
Hall, que en los metales los portadores de carga son negativos, estos son los electrones,
los cuales fluyen en sentido contrario al convencional.
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2. MOTOR
El funcionamiento de un techo desplazable es realizado o determinado por el
funcionamiento de un motor; en nuestro caso nos referimos a un motor eléctrico el
mismo que es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía
mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores
eléctricos son reversibles, es decir, pueden transformar energía mecánica en energía
eléctrica funcionando como generadores.
En los motores asíncronos trifásicos existen dos formas de poder variar la velocidad,
una es variando la frecuencia mediante un equipo electrónico especial y la otra es
variando la polaridad gracias al diseño del motor.
2.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Los motores de corriente alterna y los motores de corriente directa se basan en el mismo
principio de funcionamiento, el cuál establece que si un conductor por el cual circula
una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste
tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que
circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que
provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento
circular que se observa en el rotor del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente eléctrica por un conductor se produce
un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético
potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el
conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica.
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2.2. VENTAJAS DE MOTORES ELÉCTRICOS
En diversas circunstancias, los motores eléctricos, presentan muchas ventajas respecto a
los motores de combustión.
A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.
Se pueden construir de cualquier tamaño.
Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante.
Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando el mismo a
medida que se incrementa la potencia de la máquina).
Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía
eléctrica de la mayoría de las redes de suministro se emiten contaminantes.
2.3. REGULACIÓN DE VELOCIDAD
En los motores asíncronos trifásicos existen dos formas de poder variar la velocidad,
una es variando la frecuencia mediante un equipo electrónico y la otra es variando la
polaridad gracias al diseño del motor.
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3. TRABAJO Y ENERGÍA
Como se ha dicho anteriormente el funcionamiento del techo desplazable automático se
da por medio del funcionamiento de un motor eléctrico; en un motor se realiza un
trabajo, dicho motor presenta una potencia y tiene una energía. A continuación se pone
en relevancia los contenidos que respectan al Trabajo, Potencia y Energía.
3.1. TRABAJO:
El trabajo, en mecánica clásica, es el producto de una fuerza por la distancia que
recorre.
En mecánica, el trabajo efectuado por una fuerza, aplicada sobre un cuerpo durante un
cierto desplazamiento, se calcula mediante la integral del producto escalar del vector
fuerza por el vector desplazamiento. El trabajo es una magnitud física escalar, y se
representa con la letra (del inglés Work) o (de Labor) para distinguirlo de la
magnitud temperatura, normalmente representada con la letra .
Fuente: http//www.sc.ehu.es
El trabajo, en general, depende de la trayectoria y, por tanto, no constituye una variable
de estado. La unidad básica de trabajo en el Sistema Internacional es el newton × metro
que se denomina julio (joule en inglés), y es la misma unidad que mide la energía. Por
eso, se entiende que la energía es la capacidad para realizar un trabajo, o que el trabajo
provoca una variación de energía.
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También se llama trabajo a la energía usada para deformar o desplazar un cuerpo
venciendo una resistencia o aceleración o, en general, para alterar la energía de
cualquier sistema físico. El concepto de trabajo está ligado íntimamente al concepto de
energía, midiéndose ambas magnitudes en la misma unidad: el julio (joule en inglés).
Trabajo y energía son conceptos que empezaron a utilizarse cuando se abordó el estudio
del movimiento de los cuerpos.
En el techo desplazable automático se da una fuerza que ejerce el motor paralela al
desplazamiento del techo por lo que el cálculo del trabajo se determina por el producto
de la fuerza por la distancia que recorre.
3.2. TRABAJO MOTOR Y RESISTENTE:
Si el cuerpo se mueve en el mismo sentido en que actúa la fuerza, el trabajo es motor,
pero si el cuerpo se mueve en sentido contrario a la fuerza, el trabajo es resistente. El
trabajo motor se considera positivo y el trabajo resistente se considera negativo. En el
mecanismo de la cremallera que mueve al techo se realiza un trabajo motor porque ésta
se mueve en la misma dirección en la que actúa la fuerza del motor eléctrico.
3.3. TRABAJO DE LA GRAVEDAD:
Un caso que no se puede dejar de lado es el trabajo de la gravedad. Como sabemos la
gravedad es la fuerza de atracción que ejerce el centro de la tierra sobre los cuerpos que
se encuentran sobre su superficie y esta fuerza de atracción también realiza un trabajo
que se determina de la siguiente manera:
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3.4. POTENCIA:
La potencia es el trabajo o transferencia de energía realizado por unidad de tiempo. El
trabajo es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la distancia a
la que el objeto se desplaza en la dirección de la fuerza. La potencia mide la rapidez con
que se realiza ese trabajo. En términos matemáticos, la potencia es igual al trabajo
realizado dividido entre el intervalo de tiempo a lo largo del cual se efectúa dicho
trabajo.
La potencia siempre se expresa en unidades de energía divididas entre unidades de
tiempo. La unidad de potencia en el Sistema Internacional es el vatio, que equivale a la
potencia necesaria para efectuar 1 julio de trabajo por segundo. Una unidad de potencia
tradicional es el caballo de vapor (CV), que equivale aproximadamente a 746 vatios.
3.5. ENERGÍA:
Es la capacidad de un sistema físico para realizar trabajo. La materia posee energía
como resultado de su movimiento o de su posición en relación con las fuerzas que
actúan sobre ella. La energía asociada al movimiento se conoce como energía cinética,
mientras que la relacionada con la posición es la energía potencial. La energía se mide
en las mismas unidades que el trabajo porque es una magnitud de la misma especie.
Energía es la capacidad o aptitud que tiene un cuerpo para realizar un trabajo. Por lo
tanto, la energía es igual al trabajo que puede realizar un cuerpo. Pero si sobre un cuerpo
se realiza un trabajo, su energía aumenta en una cantidad igual al trabajo recibido.
Por lo tanto: Si un cuerpo realiza un trabajo, su energía disminuye porque utiliza una
cantidad de energía igual al trabajo realizado. Pero si sobre el cuerpo se realiza un
trabajo, su energía aumenta en una cantidad igual al trabajo recibido.
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En otras palabras:
Cambio de energía=Trabajo realizado.
El concepto de energía es probablemente el concepto más importante de la Física, pues
es más cómodo y simple describir los procesos que ocurren en la naturaleza mediante
los cambios de energía que se producen.
3.5.1. ENERGÍA CINÉTICA:
Es la energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética depende
de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación:
E = (1/2)mv2
donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado. El
valor de E también puede derivarse de la ecuación
E = (ma)d
donde a es la aceleración de la masa m y d es la distancia a lo largo de la cual se acelera.
Las relaciones entre la energía cinética y la energía potencial, y entre los conceptos de
fuerza, distancia, aceleración y energía, pueden ilustrarse elevando un objeto y
dejándolo caer.
Energía cinética es la aptitud que tiene un cuerpo para realizar un trabajo en virtud de su
velocidad.
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4. MÁQUINAS
El conjunto de elementos que forman el techo desplazable automático conforman una
máquina, tomando en cuenta también que el motor eléctrico se considera una máquina,
exponemos unas nociones generales acerca de ellos para sustentar nuestro trabajo.
4.1. DEFINICIONES GENERALES
Una máquina (del latín machĭna) es un conjunto de piezas o elementos móviles y fijos,
cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o
realizar un trabajo. Se denomina maquinaria (del latín machinarĭus) al conjunto de
máquinas que se aplican para un mismo fin y al mecanismo que da movimiento a un
dispositivo.
Una máquina es todo mecanismo que es capaz de trasmitir la acción de una fuerza de un
lugar a otro, modificando en general la magnitud de la fuerza, su dirección o ambas
características.
La máquina conformada para el funcionamiento del techo desplazable automático está
conformada por un motor eléctrico, cremallera, un pistón, módulos del techo, canaletes
que se ponen en funcionamiento para realizar un trabajo conjunto con un objetivo
específico: “Cubrir o descubrir un espacio geográfico”.
Entre las distintas fuerzas que actúan sobre una máquina, las más importantes son: la
fuerza aplicada o motriz F, que algunos llaman potencia, y la carga Q llamada también
resistencia. En el techo desplazable, la fuerza aplicada es la entregada por el motor y la
carga es el techo mismo que actúa como resistencia a la fuerza aplicada.
La fuerza aplicada F es aquella cuya acción va a transmitir la máquina modificando, en
general, su intensidad y dirección.
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La carga o resistencia Q es la fuerza ejercida sobre la máquina por el cuerpo que la
máquina trata de mover, deformar, etc. Esta fuerza es igual y directamente contraria a la
fuerza ejercida por la máquina sobre el cuerpo y que es la fuerza efectiva o transmitida
por la máquina. La fuerza efectiva es en general distinta en intensidad y dirección a la
fuerza aplicada.
Los elementos que componen una máquina son:
Motor: es el mecanismo que transforma la energía para la realización del trabajo
requerido.
Conviene señalar que los motores también son máquinas, en este caso destinadas
a transformar la energía original en energía mecánica en forma de rotación de un
eje o movimiento alternativo de un pistón. Aquellas máquinas que realizan la
transformación inversa, cuando es posible, se denominan máquinas generadoras
o generadores y aunque pueda pensarse que se circunscriben a los generadores
de energía eléctrica.
Mecanismo: es el conjunto de elementos mecánicos, de los que alguno será
móvil, destinado a transformar la energía proporcionada por el motor en el
efecto útil buscado.
Bastidor: es la estructura rígida que soporta el motor y el mecanismo,
garantizando el enlace entre todos los elementos.
Componentes de seguridad: son aquellos que, sin contribuir al trabajo de la
máquina, están destinados a proteger a las personas que trabajan con ella.
También es importante darles mantenimiento periódicamente para su buen
funcionamiento; por ejemplo, el techo desplazable automático de la piscina municipal
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del parque Jipiro de la ciudad de Loja, por no recibir un correcto mantenimiento, se ha
dañado y la mitad del techo no se encuentra en funcionamiento, estos daños se han
producido porque la riel se ha mojado con el agua de la piscina y el agua posee cloro
que ha hecho que la riel se perjudique.
4.2. RELACIÓN DE EQUILIBRIO
Se llama relación de equilibrio de una máquina a la expresión que relaciona la fuerza
aplicada con la carga o resistencia cuando la máquina está en equilibrio. En ella
aparecen en general, ciertos elementos geométricos de la máquina. Esta relación se
puede obtener aplicando al sistema de fuerzas que actúa sobre la máquina las
condiciones generales aplicables al equilibrio de los sistemas de fuerzas.
4.3. VENTAJA MECÁNICA
Se llama ventaja mecánica de una máquina a la relación que existe entre la carga o
resistencia Q y la fuerza aplicada F, cuando la máquina se encuentra en equilibrio. De
modo que:
La ventaja mecánica obtenida supuestas las condiciones ideales de miembros
rígidos desprovistos de peso, ausencia de fricción, etc., se llama teórica (VMT) y se
puede deducir a partir de la ley de equilibrio de la máquina. La ventaja mecánica que
existe en la realidad se llama práctica (VMP), es inferior a la teórica y sólo puede
determinarse experimentalmente después de construida la máquina, dependiendo de
muchos factores.
23
Se llama eficiencia o rendimiento de una máquina a la relación entre su VMP y su
VMT, de modo que:
Esta eficiencia es siempre menor que la unidad y por esta razón suele expresarse en
forma de porcentaje, definiéndose entonces por la fórmula:
24
5. FRICCIÓN O ROZAMIENTO
Al ponerse en funcionamiento el techo desplazable automático, la superficie de contacto
roza con la superficie del canalete y entre éstas dos superficies se ejerce una fricción;
podemos definir como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción entre dos superficies en
contacto a la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre la otra (fuerza
de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de
fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas,
entre las superficies en contacto.
Es un hecho experimental bien conocido que siempre que tratamos de mover un cuerpo
en contacto con otro encontramos cierta resistencia.
Por tanto, fricción es la fuerza que aparece en la superficie de contacto de dos cuerpos
diferentes en movimiento relativo, oponiéndose siempre a dicho movimiento.
5.1. FRICCIÓN POR DESLIZAMIENTO
Si se trata de dos cuerpos sólidos y uno se desliza sobre el otro, se tiene la fricción por
deslizamiento. Como la superficie de los cuerpos, aún cuando parezcan muy
pulimentadas, presentan muchas rugosidades o irregularidades si se las examina
microscópicamente, la fricción por deslizamiento se debe en parte, a que al reposar un
cuerpo sobre otro las irregularidades de la superficie del primero se entrelazan o traban
con las del segundo dificultándose así el movimiento relativo de ambos, lo que diná-
micamente equivale a una fuerza opuesta a dicho movimiento. La fricción depende,
además, de la fuerza de adhesión que se produce entre fas moléculas de las superficies
en contacto.
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Para que el cuerpo se deslice con movimiento uniforme es necesario aplicarle una
fuerza igual y contraria a la de fricción. Este es el modo experimental de medir la
fricción por deslizamiento.
5.2. FRICCIÓN POR RODADURA
Cuando un cuerpo rueda sobre otro se tiene fricción por rodadura. Este es el caso de una
esfera o de un cilindro que ruedan sobre una superficie plana; la experiencia enseña que
si no se ejerce ninguna fuerza sobre ellos se detendrán después de recorrer una distancia
más o menos larga y esto se debe a la fricción por rodadura. El origen de la fricción por
rodadura está en la pequeña deformación que sufren la esfera o el cilindro y el plano en
la zona de contacto.
5.3. TIPOS DE ROZAMIENTO
Existen dos tipos de rozamiento o fricción, la fricción estática y la fricción dinámica. El
primero es una resistencia, la cual se debe superar para poner movimiento un cuerpo
con respecto a otro que se encuentra en contacto. El segundo, es una fuerza de magnitud
constante que se opone al movimiento una vez que éste ya comenzó. En resumen, lo que
diferencia a un roce con el otro es que el estático actúa cuando el cuerpo está en reposo
y el dinámico cuando está en movimiento.
No se tiene una idea perfectamente clara de la diferencia entre el rozamiento dinámico y
el estático, pero se tiende a pensar que el estático es mayor que el dinámico, porque al
permanecer en reposo ambas superficies, pueden aparecer enlaces iónicos, o incluso
microsoldaduras entre las superficies. Éste fenómeno es tanto mayor cuanto más
perfectas son las superficies.
Si la fuerza de rozamiento Fr es proporcional a la normal N, y la constante de
proporcionalidad la llamamos µ
26
y permaneciendo la fuerza normal constante, podemos calcular dos coeficientes de
rozamiento el estático y el dinámico:
donde el coeficiente de rozamiento estático corresponde a la mayor fuerza que el
cuerpo puede soportar antes de iniciar el movimiento y el coeficiente de rozamiento
dinámico es el que corresponde a la fuerza necesaria para mantener el cuerpo en
movimiento una vez iniciado.
Hablaremos de dos tipos de principales de rozamiento que se presentan en el
funcionamiento del techo desplazable automático; estos dos tipos de rozamiento son el
rozamiento estático y el rozamiento dinámico.
5.3.1. ROZAMIENTO ESTÁTICO
Fuente: http//www.wikipedia.com
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Sobre un cuerpo en reposo al que aplicamos una fuerza horizontal F, intervienen cuatro
fuerzas:
F: la fuerza aplicada.
Fr: la fuerza da rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al
movimiento.
P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad.
N: la fuerza normal, que la superficie hace sobre el cuerpo sosteniéndolo.
Dado que el cuerpo esta en reposo la fuerza aplicada y la fuerza de rozamiento son
iguales, y el peso del cuerpo y la normal:
Sabemos que el peso del cuerpo P es el producto de su masa por la gravedad, y que la
fuerza de rozamiento es el coeficiente estático por la normal:
esto es:
La fuerza horizontal F máxima que podemos aplicar a un cuerpo en reposo es igual al
coeficiente de rozamiento estático por su masa y por la aceleración de la gravedad.
28
5.3.2. ROZAMIENTO DINÁMICO
Fuente: http//www.wikipedia.com
Sobre un cuerpo en movimiento, sobre una superficie horizontal intervienen las
siguientes fuerzas:
F: la fuerza aplicada.
Fr: la fuerza de rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo, y que se opone al
movimiento.
Fi: fuerza de inercia, que se opone a la aceleración de cuerpo, y que es igual a la masa
del cuerpo m por la aceleración que sufre a.
P: el peso del propio cuerpo, igual a su masa por la aceleración de la gravedad.
N: la fuerza normal, que la superficie hace sobre el cuerpo sosteniéndolo.
Como equilibrio dinámico, podemos establecer que:
Sabiendo que:
podemos deducir:
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esto es, la fuerza F aplicada a un cuerpo es igual a la fuerza de rozamiento Fr mas la
fuerza de inercia Fi que el cuerpo opone a ser acelerado. De lo también podemos
deducir:
Con lo que tenemos la aceleración a que sufre el cuerpo, al aplicarle una fuerza F mayor
que la fuerza de rozamiento Fr con la superficie sobre la que se apoya.
5.4. COEFICIENTE DE ROZAMIENTO
La mayoría de las superficies, aún las que se consideran pulidas son extremadamente
rugosas a escala microscópica. Cuando dos superficies son puestas en contacto, el
movimiento de una respecto a la otra, genera fuerzas tangenciales llamadas fuerzas de
fricción, las cuales tienen sentido contrario a la fuerza aplicada. La naturaleza de este
tipo de fuerza esta ligada a las interacciones de las partículas microscópicas de las dos
superficies implicadas. El coeficiente de fricción es un coeficiente adimensional que
expresa la oposición que ofrecen dichas superficies. Usualmente se representa con la
letra griega μ (mi).
El valor del coeficiente de rozamiento es característico de cada par de materiales, y no
una propiedad intrínseca de un material. Depende además de muchos factores como la
temperatura, el acabado de las superficies en contacto, la velocidad relativa entre las
superficies, etc.
30
5.5. CÁLCULO DE LA FUERZA DE ROZAMIENTO
Conocido el valor del coeficiente de rozamiento aplicable a nuestro caso, la fuerza de
rozamiento máxima que puede ejercer una superficie sobre la otra se expresa como el
producto del coeficiente de rozamiento por la fuerza normal (perpendicular) a ambas
superficies.
31
6. CONTACTORES
Para que el motor se ponga en funcionamiento, nos ayudamos de unos instrumentos
llamados contactores, los mismos que a más de poner en funcionamiento el motor y con
ello el techo desplazable automático, cumplen con otra función importantísima como el
la de invertir la dirección del rotor del motor, permitiendo así que la fuerza del motor se
pueda cambiar de sentido y abrir el techo en una instancia y en otra, cerrarlo.
Fuente: http//www.elrincondelvago.com
6.1. DEFINICION Y GENERALIDADES.
Podemos definir un contactor como un aparato mecánico de conexión y desconexión
eléctrica, accionado por cualquier forma de energía, menos manual, capaz de establecer,
soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, incluso las de
sobrecarga.
Las energías utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas: mecánicas,
magnéticas, neumáticas, fluídricas, etc.. Los contactores corrientemente utilizados en la
32
industria son accionados mediante la energía magnética proporcionada por una bobina,
y a ellos nos referimos seguidamente.
Un contactor accionado por energía magnética, consta de un núcleo magnético y de una
bobina capaz de generar un campo magnético suficientemente grande como para vencer
la fuerza de los muelles antagonistas que mantienen separada del núcleo una pieza,
también magnética, solidaria al dispositivo encargado de accionar los contactos
eléctricos.
Así pues, característica importante de un contactor será la tensión a aplicar a la bobina
de accionamiento, así como su intensidad ó potencia. Según sea el fabricante,
dispondremos de una extensa gama de tensiones de accionamiento, tanto en continua
como en alterna siendo las más comúnmente utilizadas, 24, 48, 220, y 380. La
intensidad y potencia de la bobina, naturalmente dependen del tamaño del contador.
El tamaño de un contactor, depende de la intensidad que es capaz de establecer, soportar
e interrumpir, así como del número de contactos de que dispone (normalmente cuatro).
El tamaño del contactor también depende de la tensión máxima de trabajo que puede
soportar, pero esta suele ser de 660 V. para los contactores de normal utilización en la
industria.
6.2. PARTES DEL CONTACTOR:
6.2.1. Carcaza:
Es el soporte fabricado en material no conductor, con un alto grado de rigidez y rigidez
al calor, sobre el cual se fijan todos los componentes conductores del contactor.
33
6.2.2. Electroimán:
Es el elemento motor del contactor. Esta compuesto por una serie de elementos cuya
finalidad es transformar la energía eléctrica en magnetismo, generando un campo
magnético muy intenso, el cual a su vez producirá un movimiento mecánico.
6.2.3. Bobina:
Es un arrollamiento de alambre de cobre muy delgado y un gran numero de espiras, que
al aplicársele tensión genera un campo magnético.
El flujo magnético produce un electromagnético, superior al par resistente de los
muelles (resortes) que separan la armadura del núcleo, de manera que estas dos partes
pueden juntarse estrechamente.
Cuando una bobina se energía con A.C la intensidad absorbida por esta, denominada
corriente de llamada, es relativamente elevada, debido a que en el circuito prácticamente
solo se tiene la resistencia del conductor. Esta corriente elevada genera un campo
magnético intenso, de manera que el núcleo puede atraer a la armadura, a pesar del gran
entrehierro y la resistencia mecánica del resorte o muelle que los mantiene separados en
estado de reposo. Una vez que se cierra el circuito magnético, al juntarse el núcleo con
la armadura, aumenta la impedancia de la bobina, de tal manera que la corriente de
llamada se reduce considerablemente, obteniendo de esta manera una corriente de
mantenimiento o trabajo mucho más baja.
6.2.4. Núcleo:
Es una parte metálica, de material ferromagnético, generalmente en forma de E, que va
fijo en la carcaza. Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la
34
bobina (colocada en la columna central del núcleo), para atraer con mayor eficiencia la
armadura.
6.2.5. Armadura:
Elemento móvil, cuya construcción se parece a la del núcleo, pero sin espiras de
sombra, Su función es cerrar el circuito magnético una vez energizada la bobina, ya que
en este estado de reposo debe estar separado del núcleo, por acción de un muelle. Este
espacio de separación se denomina entre hierro o cota de llamada.
Las características del muelle permiten que, tanto el cierre como la apertura del circuito
magnético, se realizan en forma muy rápida (solo unos 10 milisegundos). Cuando el par
resistente del muelle es mayor que el par electromagnético, el núcleo no lograra atraer la
armadura o lo hará con mucha dificultad. Por el contrario, si el par resistente del muelle
es demasiado débil, la separación de la armadura no se producirá con la rapidez
necesaria.
6.2.6. Contactos:
Son elementos conductores que tienen por objeto establecer o interrumpir el paso de
corriente, tanto en el circuito de potencia como en circuito de mando, tan pronto se
energice la bobina, por lo que se denominan contactos instantáneos.
Todo contacto esta compuesto por tres elementos: dos partes fijas ubicadas en la coraza
y una parte móvil colocada en la armadura, para establecer o interrumpir el de la
corriente entre las partes fijas. El contacto móvil lleva un resorte que grantiza la presión
y por consiguiente la unión de las tres partes.
Contactos principales: Su función especifica es establecer o interrumpir el circuito
principal, permitiendo o no que la corriente se transporte desde la red a la carga.
35
Contactos auxiliares: Contactos cuya función especifica es permitir o interrumpir el
paso de la corriente a las bobinas de los contactares o los elementos de señalización, por
lo cual están dimencionados únicamente para intensidades muy pequeñas.
6.3. FUNCIONAMIENTO DEL CONTACTOR
Cuando la bobina se energiza genera un campo magnético intenso, de manera que el
núcleo atrae a la armadura, con un movimiento muy rápido. Con este movimiento todos
los contactos del contactor, principales y auxiliares, cambian inmediatamente y de
forma solidaria de estado.
Existen dos consideraciones que debemos tener en cuenta en cuanto a las características
de los contactores:
Poder de cierre: Valor de la corriente independientemente de la tensión, que un
contactor puede establecer en forma satisfactoria y sin peligro que sus contactos se
suelden.
Poder de corte: Valor de la corriente que el contactor puede cortar, sin riesgo de daño
de los contactos y de los aislantes de la cámara apagachispas. La corriente es más débil
en cuanto más grande es la tensión.
Para que los contactos vuelvan a su posición anterior es necesario desenergizar la
bobina. Durante esta desenergización o desconexión de la bobina (carga inductiva) se
producen sobre-tensiones de alta frecuencia, que pueden producir interferencias en los
aparatos electrónicos.
Desde del punto de vista del funcionamiento del contactor las bobinas tienen la mayor
importancia y en cuanto a las aplicaciones los contactos tienen la mayor importancia.
36
6.4. VENTAJAS DEL USO DE LOS CONTACTORES
Los contactores presentan ventajas en cuanto a los siguientes aspectos y por los cuales
es recomendable su utilización.
Automatización en el arranque y paro de motores.
Posibilidad de controlar completamente una máquina, desde barios puntos de maniobra
o estaciones.
Se pueden maniobrar circuitos sometidos a corrientes muy altas, mediante corrientes
muy pequeñas.
Seguridad del personal, dado que las maniobras se realizan desde lugares alejados del
motor u otro tipo de carga, y las corrientes y tensiones que se manipulan con los
aparatos de mando son o pueden ser pequeños.
Control y automatización de equipos y máquinas con procesos complejos, mediante la
ayuda de los aparatos auxiliares de mando, como interruptores de posición, detectores
inductivos, presóstatos, temporizadores, etc.
Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas.
37
7. APLICACIONES DEL TECHO DESPLAZABLE AUTOMÁTICO
A los techos desplazables automáticos se les puede dar un gran número de aplicaciones
entre las cuales podemos citar:
Primeramente para cubrir y descubrir espacios geográficos donde se realizan eventos
sociales y deportivos cuando el clima varíe y se presente un tiempo no adecuado para la
realización de dicho evento.
Sobre los módulos del techo se puede poner paneles solares los mismos que pueden
servir para brindar energía eléctrica a ciertas partes del espacio que se ha cubierto, por
ejemplo: para calentar el agua de una piscina a la cual se ha cubierto.
El mismo sistema empleado en el techo se puede emplear simplemente a nivel del piso
con paneles solares para que no ocupe mucho espacio cuando no se utilice los paneles,
es decir, se lo puede emplear de tal manera que cuando se necesite la energía de los
paneles solares y se tenga un clima soleado, se abra el mecanismo, y cuando no se lo
esté utilizando o este un clima lluvioso, se cierre el sistema y no se ocupe un espacio en
vano.
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
39
La metodología empleada en la ejecución del presente trabajo investigativo se enmarcó
en los siguientes métodos y herramientas:
El Método Científico, que fue la guía principal de nuestro trabajo investigativo, nos
permitió conocer la forma en como debíamos realizar el estudio del proyecto. Dentro de
este método podemos mencionar los siguientes métodos que sirvieron para el desarrollo
de este proceso:
Métodos Analítico: en nuestra investigación lo aplicamos fundamentalmente en la
consulta bibliográfica acerca de las variables del peso del techo desplazable y de la
potencia y el trabajo que realizó el motor para conseguir un deslizamiento más veloz en
un menor tiempo.
También nuestro análisis lo pusimos en práctica en la demostración experimental, al
haber tomado datos del único techo desplazable existente en nuestra ciudad como es el
de la piscina municipal de Jipiro y compararlos con los datos obtenidos o arrojados por
el techo desplazable propuesto, realizamos un análisis de dichos datos para poder
aprobar o desaprobar nuestras hipótesis.
Método Sintético: La revisión bibliográfica que hicimos acerca de nuestro proyecto la
redujimos o sintetizamos a la principal o que creímos más importante y de mayor uso
para la realización de nuestra investigación y en si de la experimentación de nuestro
tema.
Los datos que analizamos en la experimentación de nuestro proyecto los sintetizamos
tomando en cuenta los resultados particulares que obtuvimos y sintetizamos en unos
más generales o universales.
La aprobación o desaprobación de las hipótesis realizada mediante un análisis, la
sintetizamos en las conclusiones más importantes que se dieron al haber realizado
nuestro trabajo de investigación.
40
Método Deductivo: De los datos obtenidos en la experimentación, sacamos ciertas
deducciones más generales con respecto a las variables del peso del techo y del
rozamiento existente en los techos desplazables para tener en funcionamiento de estos
más rápido, con buena eficiencia y con menor tiempo.
Método Inductivo: De las deducciones generales que sacamos, tratamos de incorporar
conocimientos acerca de los techos desplazables para investigaciones futuras acerca de
los mismos.
Método Experimental: Este método es sin duda el más importante de nuestra
investigación ya que dependiendo de una experimentación bien ejecutada obtuvimos las
conclusiones óptimas, las mismas que surgieron de la comprobación o verificación de
las hipótesis planteadas, y así pudimos cumplir los objetivos trazados en nuestro
proyecto.
El método experimental antes de llegar a las conclusiones nos regimos del siguiente
plan:
1. Determinamos el problema para nuestra investigación.
2. Determinamos los objetivos y en base a estos plantear las hipótesis.
3. Determinamos las variables dependientes e independientes de nuestro proyecto.
El techo construido por nuestra parte en nuestra experimentación fue realizado
primeramente con un estudio teórico acerca de los implementos que pusimos en el techo
desplazable automático propuesto por nosotros. Iniciamos la construcción de nuestro
techo desplazable automático, diseñando la estructura en la que se sostiene toda la
maquinaria de dicho techo, armándola con unas medidas de 1,40 metros de largo x 0.70
metros de ancho, es decir, diseñando un modelo a escala de techo desplazable
automático; luego al haber diseñado la estructura, tomamos la decisión de armar nuestro
techo con cuatro módulos de los cuales tres se deslizan y uno permanece estático; los
módulos tienen cada uno unas medidas de 0,635 metros de ancho x 0,35 metros de
largo.
41
Los cuatro módulos del techo se abren y cierran en un solo mecanismo y en una sola
dirección mas no como el implementado en la Piscina Municipal del Parque Jipiro, la
misma que funciona en dos tramos deslizándose la mitad de módulos hacia un lado y la
otra mitad hacia el otro.
Como sabíamos previamente que el techo desplazable automático de la Piscina
Municipal de Jipiro se encuentra implementado con ruedas metálicas que se deslizan a
través de un riel triangular de hierro, decidimos implementar nuestro techo desplazable
automático en un canalete con espigas que salen de cada módulo de nuestro techo;
además de ello teníamos conocimiento que el techo de la Piscina Municipal de Jipiro se
mueve a más del techo, las paredes de su estructura, es por ello que decidimos
implementar nuestro diseño de tal manera que el deslizamiento se realice solamente del
techo más no de una estructura vertical, con lo cual el deslizamiento es más efectivo por
soportar un menor peso y mejorar el trabajo de toda la máquina en general.
Luego de tener todo esto implementado en nuestro techo desplazable automático,
tomando en cuenta que el techo desplazable automático de la Piscina Municipal de
Jipiro se desliza con la fuerza de cuatro motores situados dos para cada lado y cada uno
con una rueda que se mueve rodando en el piso y así moviendo toda la estructura,
decidimos implementar en nuestro techo para su deslizamiento, un motor situado en el
centro de la estructura que mueve una cremallera soldada al primer módulo; cabe
recalcar que el primer módulo es el que recibe toda la fuerza del motor y este a su vez
moviliza los otros módulos ya que en cada inicio y final de cada módulo colocamos
unas varillas verticales que permiten el alado y el empuje que proporciona el primer
módulo del techo desplazable automático.
Cada módulo, como ya lo habíamos mencionado anteriormente, posee espigas a los
lados, las mismas que van insertadas dentro del canalete; cabe recalcar también que para
que el rozamiento sea menor, decidimos implementar cada módulo en un canalete por
separado para que el peso que soporte dicho canalete sea menor y tenga una duración
más larga porque no se va ha desgastar demasiado con el paso del tiempo.
42
Para que el techo desplazable automático tenga un mejor deslizamiento, le dimos una
buena y correcta engrasada a los canaletes, a las espigas de cada módulo, a la cremallera
situada en el centro de la estructura y a las varillas verticales que sujetan todos los
módulos para su deslizamiento conforme el desplazamiento del primer módulo soldado
a la cremallera.
Esa fue en general, la construcción e implementación de nuestro techo desplazable
automático como parte del método experimental. Luego de haber tenido construido
nuestro techo desplazable automático, empezamos a tomar datos acerca del mismo y del
techo desplazable automático de la Piscina Municipal de Jipiro; estos datos nos
sirvieron luego para la comprobación de nuestras hipótesis los mismos que fueron
tabulados en las siguientes tablas:
43
Para verificar: La velocidad de deslizamiento del techo desplazable
automático con espigas que se deslizan sobre canaletes es mayor que al
estar implementado con ruedas metálicas sobre un riel metálico.
N° Techo desplazable
automático:
Espacio
(m)
Tiempo (s) Velocidad (m/s)
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
1 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico
2 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico
3 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico
4 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico
Con ruedas metálicas
sobre un riel metálico
N° Techo desplazable
automático:
Espacio
(m)
Tiempo (s) Velocidad (m/s)
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
1 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes
2 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes
3 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes
4 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes
Con espigas que se
deslizan sobre canaletes
44
Para verificar: En el techo desplazable automático diseñado con espigas que
se deslizan sobre canaletes se presenta un menor rozamiento que en el
diseñado con ruedas metálicas sobre un riel metálico.
Para verificar: La fuerza de rozamiento es menor cuando hay más módulos
en un techo desplazable automático.
N° Techo desplazable
automático:
Peso del
Techo Coeficiente de
Rozamiento
Fuerza de
Rozamiento
Estático (N)
1 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico
N° Techo desplazable
automático:
Peso del
Techo Coeficiente de
Rozamiento
Fuerza de
Rozamiento
Estático (N)
1 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes
N° de
módulos
Peso de cada
módulo (N)
Coeficiente de
Rozamiento
Fuerza de
Rozamiento (N)
2
3
4
COMPROBACIÓN O DISPROBACIÓN
DE HIPÓTESIS
46
En el techo desplazable automático diseñado con espigas que se deslizan
sobre canaletes se presenta un menor rozamiento que en el diseñado con
ruedas metálicas sobre un riel metálico.
TECHO DE INVESTIGADORES
TECHO DE INVESTIGADORES
TECHO DE LA PISCINA MUNICIPAL DE JIPIRO
N° Techo desplazable
automático:
Peso del
Techo
Coeficiente de
Rozamiento
Fuerza de
Rozamiento
Estático (N)
1 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 31,54 1,00 31,54
N° Techo desplazable
automático:
Peso del
Techo
Coeficiente de
Rozamiento
Fuerza de
Rozamiento
Estático (N)
1 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes 19,349 0,95 18,38
N° Techo desplazable
automático:
Peso del
Techo
Coeficiente de
Rozamiento
Fuerza de
Rozamiento
Estático (N)
1 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 112112 1,00 112112
47
En las tablas de datos presentadas, en el techo desplazable automático presentado por
los investigadores con ruedas metálicas sobre un riel metálico se tiene una fuerza de
rozamiento de 31,54 N mientras que en el techo desplazable automático con espigas que
se deslizan sobre canaletes se tiene una fuerza de rozamiento de 18,38 N; utilizamos
como dato referencial, la fuerza de rozamiento del único techo desplazable automático
de la ciudad de Loja, que es el de la Piscina Municipal de Jipiro, posee una fuerza de
rozamiento de 112112 N tomando en cuenta que es un sistema implementado con
ruedas metálicas sobre un riel metálico.
0
5
10
15
20
25
30
35
Techo de Investigadores con ruedas metálicas sobre un riel metálico
Techo de Investigadores con espigas que se
deslizan sobre canaletes
Fuerza de Rozamiento (N)
Fuerza de Rozamiento (N)
48
La fuerza de rozamiento es menor cuando hay más módulos en un techo
desplazable automático.
TECHO DESPLAZABLE AUTOMÁTICO DE LOS INVESTIGADORES
CON ESPIGAS QUE SE DESLIZAN SOBRE CANALETES
N° de
módulos
Peso de cada
módulo (N)
Coeficiente de
Rozamiento
Fuerza de
Rozamiento (N)
2 38,698 0,95 36,76
3 25,799 0,95 24,51
4 19,349 0,95 18,38
0
5
10
15
20
25
30
35
40
2 Módulos 3 Módulos 4 Módulos
Fuerza de Rozamiento (N)
Fuerza de Rozamiento (N)
49
Como podemos ver anteriormente en la tabla de datos presentada, cuando se tiene dos
módulos en el techo se tiene una fuerza de rozamiento de 36,76 N; cuando se tiene tres
módulos en el techo desplazable automático se tiene una fuerza de rozamiento de 24,51
N; cuando se tiene cuatro módulos en el techo automático se tiene una fuerza de
rozamiento de 18,38 N y así sucesivamente fuera bajando la fuerza de rozamiento en el
techo desplazable automático mientras más módulos se implementen en el mismo,
debido a que el peso se distribuye en más módulos y por lo tanto, cada canalete recibe
un menor peso y por lo tanto se tendrá una menor fuerza de rozamiento entre los
módulos del techo y el canalete.
50
La velocidad de deslizamiento del techo desplazable automático con
espigas que se deslizan sobre canaletes es mayor que al estar
implementado con ruedas metálicas sobre un riel metálico.
TECHO DE INVESTIGADORES
N° Techo desplazable
automático:
Espacio
(m)
Tiempo (s) Velocidad (m/s)
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
1 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 1,05 2,94 s 2,97 s 0,357 m/s 0,354 m/s
2 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 1,05 2,95 s 2,96 s 0,356 m/s 0,355 m/s
3 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 1,05 2,93 s 2,95 s 0,358 m/s 0,356 m/s
4 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 1,05 2,94 s 2,97 s 0,357 m/s 0,354 m/s
Promedio 1,05 2,94 s 2,96 s 0,357 m/s 0,355 m/s
51
TECHO DE INVESTIGADORES
TECHO DE LA PISCINA MUNICIPAL DE JIPIRO
N° Techo desplazable
automático:
Espacio
(m)
Tiempo (s) Velocidad (m/s)
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
1 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes 1,05 2,13 s 2,15 s 0,493 m/s 0,488 m/s
2 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes 1,05 2,07 s 2,13 s 0,507 m/s 0,493 m/s
3 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes 1,05 2,06 s 2,08 s 0,510 m/s 0,505 m/s
4 Con espigas que se deslizan
sobre canaletes 1,05 2,12 s 2,10 s 0,495 m/s 0,5 m/s
Promedio 1,05 2,095 s 2,115 0,501 m/s 0,497 m/s
N° Techo desplazable
automático:
Espacio
(m)
Tiempo (s) Velocidad (m/s)
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
Apertura
del techo
Cerrado
del techo
1 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 16,5 66 s 67,58 s 0,25 m/s 0,244 m/s
2 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 16,5 66,51 s 67,45 s 0,248 m/s 0,245 m/s
3 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 16,5 65,69 s 67,51 s 0,25 m/s 0,244 m/s
4 Con ruedas metálicas sobre
un riel metálico 16,5 65,96 s 67,01s 0,25 m/s 0,246 m/s
Promedio referencial 16,5 66,04 s 67,388 s 0,25 m/s 0,245 m/s
52
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Con ruedas metálicas sobre un riel metálico (Techo deInvestigadores)
Con espigas que se deslizan sobre
canaletes (Techo de Investigadores)
Con ruedas metálicas sobre un riel metálico (Techo
de Jipiro)
Velocidad de apertura (m/s)
Velocidad de apertura (m/s)
53
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
Con ruedas metálicas sobre un riel metálico (Techo de Investigadores)
Con espigas que se deslizan sobre
canaletes (Techo de Investigadores)
Con ruedas metálicas sobre un riel metálico (Techo
de Jipiro)
Velocidad de Cerrado (m/s)
Velocidad de Cerrado (m/s)
54
En las tablas de datos presentadas anteriormente podemos indicar que la velocidad
promedio de apertura en el techo desplazable automático con ruedas sobre un riel
metálico armado por los investigadores es de 0,357 m/s; en el techo desplazable
automático con espigas que se deslizan sobre canaletes implementado por los
investigadores, la velocidad promedio es de 0,501 m/s y en el techo desplazable
automático de la Piscina Municipal de Jipiro implementada con ruedas metálicas sobre
un riel metálico, tomado como dato referencial dentro de la geografía de nuestra ciudad,
la velocidad promedio es de 0,25 m/s.
La velocidad promedio de cerrado en el techo desplazable automático con ruedas sobre
un riel metálico armado por los investigadores es de 0,355 m/s; en el techo desplazable
automático con espigas que se deslizan sobre canaletes implementado por los
investigadores, la velocidad promedio es de 0,497 m/s y en el techo desplazable
automático de la Piscina Municipal de Jipiro implementada con ruedas metálicas sobre
un riel metálico, tomado como dato referencial dentro de la geografía de nuestra ciudad,
la velocidad promedio es de 0,245 m/s.
55
CONCLUSIONES:
En el techo desplazable se realiza un trabajo motor debido a que el techo se
mueve en la misma dirección en la que se le aplica la fuerza.
El techo desplazable automático implementado con espigas que se deslizan
sobre canaletes sufre una menor fuerza de rozamiento que el que es
implementado con ruedas metálicas sobre un riel metálico debido a que la
estructura y diseño del que presenta canaletes se presta para que el peso sea
menor y para que se mueva el techo solamente, en cambio el techo desplazable
automático que es implementado con ruedas se presta para que su deslizamiento
se realice a nivel del piso por lo que es necesario poner paredes sobre las ruedas
y sobre las paredes el techo por lo que el diseño en sí se presta para que el peso
sea mayor y por ende la fuerza de rozamiento que presenta sea mayor.
El techo desplazable automático implementado con espigas que se deslizan
sobre canaletes es más veloz que el que es implementado con ruedas metálicas
sobre un riel metálico.
Se realiza una menor fuerza de rozamiento en los techos que poseen más
módulos debido a que el peso total del techo es entregado a más canaletes y por
ello el peso de cada módulo va a ser menor y su fuerza de rozamiento con el
canalete va a ser más baja, con lo cual a más de ayudar a que el motor realice un
trabajo más efectivo también se ayuda a la duración del canalete porque este
sufre un menor desgaste con el paso del tiempo.
56
RECOMENDACIONES:
Encontrar rápido un tema de investigación para que el desarrollo de la misma se
realice lo más pronto posible para luego no tener inconvenientes.
Para posteriores investigaciones se recomienda ver la factibilidad del proyecto
tomando en cuenta el medio en el que se desarrolla dicho trabajo.
Para investigaciones que se realicen acerca de los techos desplazables
automáticos en nuestra ciudad se sugiere no plantear hipótesis relacionadas con
el magnetismo y la levitación debido a que el hallazgo de imanes dentro de la
geografía local es muy difícil y prácticamente imposible.
Se recomienda que en posteriores investigaciones se utilice el acrílico como
material para el cubrimiento de los módulos del techo debido a que es un
material de bajo peso y de costos accesibles.
57
BIBLIOGRAFÍA
ANDER-EGG, Ezequiel, AGUILAR IDÂÑEZ, María José, “Como elaborar
un proyecto”.
Benjamín Pinza Suárez, “PRONTUARIO ACADÉMICO Y DE
INVESTIGACIÓN”.
QUEZADA, Miguel, “PROYECTO DE INVESTIGACIÓN”, para Segundo
año de Bachillerato.
Biblioteca Encarta 2009.
SOTELO, José. “Guía de la investigación comparada para la metodología”.
http://www.monografias.com
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ALONSO ACOSTA, “INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA”, TOMO I
VALERO, Michael, “FÍSICA FUNDAMENTAL 1”
ALONSO ACOSTA, “INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA”, TOMO II
SCHAUM, Daniel, “FÍSICA GENERAL”
CADME, Juan Manuel, “FÍSICA 3 – ELECTRICIDAD”.
58
ANEXOS
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60
61
62
63
64
65
