Foros de SóloIngeniería

- 09 Jul 2008, 12:43 #93601

Hola a todos!!!
Estoy haciendo mi PFC que consiste en un brazo robotico para un minisubmarino. Es todo hidráulico y con válvulas porque no quieren nada electrico bajo el mar. Ya tengo el diseño y funcionamiento casi listo, lo único que quiero saber es como realizar el cálculo de la estructura del brazo. Es decir, ¿se calcula igual que una nave pero que tenga que soportar X kilos debido al agua? o ¿es totalmente diferente?

Alguien que haya hecho algun calculo para estructuras submarinas que me ayude por favor. Y si no es mucho pedir, que me diga tambien las normas y códigos que tendría que aplicar.

Muchas Gracias!!!

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- 10 Jul 2008, 08:09 #93921

No tengo mucha idea del tema, pero te doy mi opinión.

Pues como una nave, creo que no. Una nave es una estructura estática (o hiperestática, mejor dicho), y tu brazo se mueve. Empieza por revisar unos apuntes de cinemática y dinámica. Y con los esfuerzos sobre las barras, podrás dimensionarlas.

El que estés en el agua es muy importante. Ya que los esfuerzos al levantar cargas serán menores (considera el empuje, o a la densidad de lo que tengas que levantar restalé 1). Pero no se si es provechoso, porque si el diseño es muy afinado, en una manipulación fuera del agua podría no funcionar, o incluso romperse.

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- 10 Jul 2008, 10:05 #94004

La presión del agua, solo la has de tener en cuanta si tienes huecos, si no tienes la misma por todas partes y se equilibra, del mismo modo que en una estructura no tienes en cuenta la presión atmosférica...

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- 10 Jul 2008, 10:47 #94028

¿Como una nave? Si eres capaz de ver la posición mas desfavorable del brazo, el análisis de las fuerzas no dista mucho del de una nave, teniendo en cuenta las fuerzas debidas a las aceleraciones.

Puedes hacerlo también empleando coordenadas generalizadas. Debido al agua vas a tener una fuerza de rozamiento que quizás, si la velocidad pasa de ciertos valores, debas tener en cuenta.

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- 10 Jul 2008, 11:00 #94034

A parte de lo que te han dicho anteriormente, hay que tener en cuenta también las fuerzas debidas a las corrientes.

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"Arte sin ingeniería es soñar, ingeniería sin arte es calcular"
"Yo te lo explico, porque no me cuesta nada y además es mi obligación" Reivindicador Dixit
"Esto es teóricamente posible pero prácticamente improbable" Mecagüenlá dixit
"En teoría no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí"

- 11 Jul 2008, 10:58 #94541

Bueno ya me estoy haciendo una idea, os doy las gracias. Voy a comentar un poco.
Kirium el brazo se mueve tienes razón pero el tema es el siguiente, el brazo ya esta diseñado y lo que falta son los materiales del mismo. Estoy entre 3 o 4 (sé que todos ellos me sirven) lo que ocurre es que tengo que presentar unos cálculos para justificar estos materiales, entonces lo de calcular y luego dimensionar las barras como que no, sólo quiero ver como realizar los cálculos y una vez hechos coger el material óptimo entre esos 3 o 4. Lo de los esfuerzos al levantar cargas es muy interesante quizás lo idoneo sería un termino medio entre el agua y fuera de ella.

Goran Pastich la estructura principal del brazo son piezas con huecos. ¿cómo se cálcula entonces?

Vladim78 si no te entiendo mal, me dices que busque la posición más desfavorable (creo que sería la posición mas recta, ya que los pistones estarían en su máxima longitud) y entonces aplique los cálculos como los de una nave, pero ¿cómo aplico la presión debido al agua?. Lo de la velocidad no sé hasta que punto me influye, ya que todo es hidráulico y buscamos movimientos lentos para que el piloto pueda estar con el brazo y manteniendo el minisubmarino.

JCas no se si aplicaré un coeficiente de seguridad por las corrientes, pero este brazo es para un caso real y ese minisubmarino no puede sumergirse si hay corrientes, a menos que quieras dar un crucero submarino sin saber el destino xd.

Lo dicho, muchas gracias y a ver si entre todos damos con la clave.

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- 11 Jul 2008, 11:22 #94558

Bueno ya me estoy haciendo una idea, os doy las gracias. Voy a comentar un poco.
Kirium el brazo se mueve tienes razón pero el tema es el siguiente, el brazo ya esta diseñado y lo que falta son los materiales del mismo. Estoy entre 3 o 4 (sé que todos ellos me sirven) lo que ocurre es que tengo que presentar unos cálculos para justificar estos materiales, entonces lo de calcular y luego dimensionar las barras como que no, sólo quiero ver como realizar los cálculos y una vez hechos coger el material óptimo entre esos 3 o 4. Lo de los esfuerzos al levantar cargas es muy interesante quizás lo idoneo sería un termino medio entre el agua y fuera de ella.

Goran Pastich la estructura principal del brazo son piezas con huecos. ¿cómo se cálcula entonces?

Vladim78 si no te entiendo mal, me dices que busque la posición más desfavorable (creo que sería la posición mas recta, ya que los pistones estarían en su máxima longitud) y entonces aplique los cálculos como los de una nave, pero ¿cómo aplico la presión debido al agua?. Lo de la velocidad no sé hasta que punto me influye, ya que todo es hidráulico y buscamos movimientos lentos para que el piloto pueda estar con el brazo y manteniendo el minisubmarino.

JCas no se si aplicaré un coeficiente de seguridad por las corrientes, pero este brazo es para un caso real y ese minisubmarino no puede sumergirse si hay corrientes, a menos que quieras dar un crucero submarino sin saber el destino xd.

Lo dicho, muchas gracias y a ver si entre todos damos con la clave.

Cuando Goran Patich se refiere a huecos, se refiere a huecos donde lo que quede dentro sea aire. Si el agua entra en dichos huecos no tendrás problemas. Si es aire lo que tienes dentro, debes calcular la diferencia de presiones para calcular el material.

La presión debida al agua no te molestará a la hora de levantar objetos, pues tendrás la misma actuando por todos los lados del objeto.

A menos que lo vayas a usar en una piscina, debes tener en cuenta siempre la posibilidad de corrientes, pues pequeñas corrientes en el agua causan grandes fuerzas sobre el sistema, mucho mayores que en el caso de estar en el exterior. Si sólo trabajas con el submarino parado no, pero también tendrías que tener en cuenta los esfuerzos debidos a su movimiento en el agua. Aún así, el esfuerzo del brazo en el agua tanto para aceleraciones como para detenciones se verá incrementado al estar en el agua, pues las inercias de la misma son mucho mayores que las del aire. Ten en cuenta que al moverse cualquier cosa dentro de un fluido, también lo hace dicho fluido.

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"Arte sin ingeniería es soñar, ingeniería sin arte es calcular"
"Yo te lo explico, porque no me cuesta nada y además es mi obligación" Reivindicador Dixit
"Esto es teóricamente posible pero prácticamente improbable" Mecagüenlá dixit
"En teoría no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí"

- 11 Jul 2008, 14:17 #94812

[Cuando Goran Patich se refiere a huecos, se refiere a huecos donde lo que quede dentro sea aire. Si el agua entra en dichos huecos no tendrás problemas. Si es aire lo que tienes dentro, debes calcular la diferencia de presiones para calcular el material.

Eso mismo, piensa en el casco de un submarino, que de resistir la presión, porque la presión interior es la atmosférica. Si no nececitas ninguan zona que tenga que ser en estanca en la estructura, lo más lógico es diseñarla de forma que se llene de agua y te ahorras ese problema...

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- 11 Jul 2008, 14:42 #94826

Ten en cuenta la presión que soportan las paredes del circuito hidraúlico. Sobre todo las partes con baja presión. ¿Que tipo de líquido hidráulico has utilizado?

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- 11 Sep 2008, 17:35 #110056

Vuelvo despues de un tiempo sin escribir y os pongo como va el tema ahora mismo.

Las presiones están resueltas dado que dan por todos lados y la resultante es cero, lo único que tenía que calcular eran los cilindros y el circuito hidraulico, pero va ir conectado a un regulador de presiones por lo que no hay problema.

El brazo tiene que coger una masa maxima de 40kg (porque es el peso libre que le queda al minisubmarino), he tenido en cuenta las fuerzas flotantes (arquimedes) pero como dependen del peso del volumen del agua desplazado y este es un dato variable según que objeto se coge, pues lo desprecio.

El submarino solo se sumerge en aguas sin corrientes, porq sino no sirve. Por lo q tengo un flujo estable o laminar y donde la velocidad del agua es constante.

Mis dudas:
¿tengo que poner una fuerza de 392N (40kg x 9,8 ) debajo del agua?¿o no?
El brazo se mueve, por tanto desplaza agua, puedo sacar el volumen de agua desplazado y sacar su peso ¿esta es la fuerza que tengo que poner que el brazo debe vencer para poder moverse ademas de la fuerza del objeto?

El líquido no esta claro aún, pero seguramente sera valvulina.

Muchas Gracias!!!!

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- 11 Sep 2008, 18:59 #110084

Vuelvo despues de un tiempo sin escribir y os pongo como va el tema ahora mismo.
Había seguido un poco éste post pero estabas desaparecido en combate. Saludos de nuevo, después de 2 meses justos


El submarino solo se sumerge en aguas sin corrientes, porq sino no sirve. Por lo q tengo un flujo estable o laminar y donde la velocidad del agua es constante.
Muy teórico no ¿Que aplcación le vas a dar?...en piscinas, como te decía JCas¿?

Mis dudas:
¿tengo que poner una fuerza de 392N (40kg x 9,8 ) debajo del agua?¿o no?
La gravedad es la misma bajo el agua, bajo una piscina de plomo o de mercurio. Otra cosa es el empuje, que depende de la densidad de cada líquido.
El brazo se mueve, por tanto desplaza agua, puedo sacar el volumen de agua desplazado y sacar su peso ¿esta es la fuerza que tengo que poner que el brazo debe vencer para poder moverse ademas de la fuerza del objeto? Creo que si
Una opinión: Si tienes el brazo modelado en 3D, ¿no hay alguna función que te permita saber el volumen del cuerpo?...lo digo porque entonces; densidad = masa/volumen, entendiendo que sabes la densidad del material/es que utilizas y podrás saber la masa de una forma más rápida.
El líquido no esta claro aún, pero seguramente sera valvulina.
Muchas Gracias!!!!

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- 12 Sep 2008, 14:26 #110322

No se aplicará en piscinas, sino en el mar. Pero en aguas estancas, si hay pequeñas corrientes es un riesgo usarlo pero si se decide usar no habra problemas porque el brazo esta muy sobredimensionado.

El cálculo que voy hacer es el siguiente:
calcular las reacciones y la fuerza de los cilindros para que muevan el brazo, la carga de 40 Kg y el peso del volumen de agua desplazado (este peso lo pongo como una carga uniformemente repartida por la cara dode se realizará el movimiento).

Gracias al modelado 3D si puedo obtener esos datos, tendré el volumen desplazado y como tengo la densidad del agua de mar, puedo sacar la masa y con ella y la gravedad el Peso, que es la carga uniformemente repartida.

Con todo esto tengo las fuerzas que necesitan los cilindros y las reacciones en las articulaciones. Entonces haré el estudio de resistencia de materiales para obtener los esfuerzos sometidos y con ellos ver que tipo de material utilizar, ya q el perfíl será rectangular.

P.D. a ver si subo unas fotitos del modelado 3D

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- 12 Sep 2008, 18:29 #110475

P.D. a ver si subo unas fotitos del modelado 3D

Eso estaría bien

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- 12 Sep 2008, 18:49 #110493

Aquí unas imagenes sin las pinzas que aún no estan hechas

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- 12 Sep 2008, 19:00 #110501

¡Menudo ingeniero!
¿Con que programa lo hemos modelado esto?
Saludos

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