Desafío de Movilidad: Agua 1 - Claudio Acuña y Carla Gómez

Título	Desafío de movilidad - Agua : Carla, Claudio
Asignatura	Taller de Fabricación
Del Curso	Taller de Fabricación 2021
Carreras	Diseño, Diseño Industrial"Diseño Industrial" is not in the list (Arquitectura, Diseño, Magíster, Otra) of allowed values for the "Carreras Relacionadas" property.
Nº	2
Alumno(s)	Carla Gómez Guerra, Claudio Acuña

Desplazamiento en el Agua

Junto a compañeros de la Carrera de Biología se va innovar un prototipo que tenga movilidad en el agua.

Estudio Previo

Antes de comenzar a crear, hemos estudiado los tipos de objetos que se mueven en el agua, como funcionan, su estructura, materiales, para entrar en el funcionamiento ya existente, teniendo información y ejemplos. Mientras, los estuadiantes de Biología estudian todo ser que se desplaza en el agua marina, su anatomia, su peso, su densidad, su piel, etc.

Embarcaciones

Las embarcaciones son capaces de flotar en el mar o en el agua de río por una ley física conocida como el Principio de Arquímedes. Esta ley viene a decir que existe una fuerza que empuja al barco desde abajo hacia arriba gracias a un diseño basado en esta propia ley. Debemos tener claro que los barcos son más densos que la propia agua y ocupan un gran volumen, a pesar de estar hechos en su mayoría de metal. Y ¿qué es la densidad? La densidad es la cantidad de materia que existe por unidad de volumen. Esto quiere decir que, si hacemos 1 metro cúbico de hierro, por sí mismo y su densidad, se hundirá en el mar. Ahora bien, si este mismo metro cúbico lo construimos con esfera hueca, su volumen denso será mayor que la esfera sólida, por lo tanto, el agua la empujará hacia arriba.

La explicación es que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Esta explicación consta de dos partes: el estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido; y una segunda parte donde se sustituye dicha porción por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Por lo tanto, aunque los barcos están hechos con materiales mucho más densos que el agua, la densidad del propio barco es su peso total dividido por el volumen externo del casco. Esto viene a decir que el el casco debe tener un volumen exterior lo suficientemente grande como para dar a la embarcación una densidad ligeramente inferior a la del agua donde se sumerja. Es por eso que gran parte de un barco es aire. Por esto, los ingenieros constructores de barcos se basan en el Principio de Arquímedes para realizar los barcos desde la antigüedad.

ESTRUCTURA DE UN BUQUE: Se define Buque a todo objeto que pueda utilizarse como medio de transporte sobre el agua, y que bajo condiciones normales pueda ser comandado a voluntad por su tripulación.

Manga:Anchura de un buque medida en la sección transversal de área máxima o cuaderna maestra. Puntal:Altura de un buque hasta una determinada cubierta, medida en la cuaderna maestra. Distancia vertical entre el canto alto de la quilla y la intersección de la parte superior del bao con el costado. Calado: Profundidad que alcanza en el agua la parte sumergida de un barco

Aleta: Parte del costado de un buque. Amura: Parte de los costados del buque donde éste se estrecha para formar la proa. Costado: Lado, del casco de un buque. Quilla: Principal pieza estructural del barco va de proa a popa en la parte inferior y en su medianía. Es como su columna vertebral, a partir de la cual salen piezas importantes que refuerzan el casco. Eslora: Longitud de un barco.

Popa: Parte posterior de las naves. Proa: Parte delantera de la nave, con la cual corta las aguas. Babor: Lado izquierdo de la embarcación, mirando de popa a proa. Estribor: Costado derecho del navío mirando de popa a proa.

Cuadernas:Piezas curvas que salen de la quilla y van por los costados (por dentro del forro) hasta la borda o hasta la cubierta simplemente. En sentido figurado son las costillas del esqueleto de un barco. Borda o regala:Parte superior de los costados de un barco. Antiguamente se llamaba tapa de regala a una pieza colocada sobre la borda para reforzarla. Mamparos:Paredes o tabiques del barco. Pueden ser transversales o longitudinales.

Roda:Prolongación de la quilla hacia proa.Se llama caperol la parte superior de la roda de las embarcaciones menores. Codaste:Prolongación de la quilla hacia popa. Si el barco lleva dos hélices sólo hay un codaste; pero si lleva una, tenemos el codaste proel y el codaste popel, que coincide con el eje del timón.

Embarcaciones con Viento

Es fácil entender como avanza un barco cuando el viento le entra por la popa (vientos portantes). Simplemente se colocan las velas de forma que queden perpendiculares en la dirección del viento, por ejemplo, abriendo la botavara. Al hacer esto las velas acumulan el viento, el viento acelera las velas y las velas empujan el barco hacia adelante. No hay mucha complicación. ¿Pero cómo se puede navegar contra el viento? Probablemente la mejor manera de explicarlo es con el Principio de Bernoulli, comparando lo que le sucede a una vela con el ala de un avión. El viento circula más rápido por la banda exterior de la vela (la que queda por fuera del barco) y más lento por la interior, por donde se hincha la vela. Al ir más rápido por el exterior, no puede empujar con tanta fuerza la vela, mientras que en la parte interior se genera una fuerza más grande contra la vela que compensa el hecho de circular más lento. Por lo tanto la vela recibe una fuerza más grande por el lado interior que es la que hace avanzar el velero. De hecho, es lo mismo que pasa con un paraguas en un día de lluvia y viento cuando, todo y llevándolo plano, entra un poco de viento y notamos que el mango se nos va hacia arriba como si el paraguas se quisiera elevar solo. Pero si sólo interviniera esta fuerza, el barco se desplazaría lateralmente. Nos hace falta una fuerza que compense este abatimiento provocado por el viento. Esta fuerza la obtenemos gracias a la quilla y las orzas, que trabajan contra el agua para resistir las fuerzas laterales provocadas por el viento.

Embarcaciones con motor

En cuanto a las opciones motorizadas se nos ocurrieron diferentes tipos de propuestos. Las cuales se diferencian en cuanto a su ubicación, siendo unas sobre la superficie y otras sumergidas.

-Embarcación simple con la capacidad de moverse por la superficie acuática y con la funcionalidad de transportar algún objeto liviano.

-Embarcación con la capacidad de hundirse con el fin de recoger objetos metálicas que se han caído al agua.

-Embarcación con la capacidad de hundirse para poder explorar las profundidades.

Para poder llevar a cabo estos proyectos se piensa utilizar como método de propulsión y dirección un motor, el cual esta hecho en base a arduino y programación básica. Además se incluye la opción de implementar los "Metamateriales" de alguna forma en el proyecto.

Embarciones Submarinas

Un submarino sube y baja al fondo del mar gracias a sus tanques de flotabilidad.

Cuando el submarino está en la superficie del agua, sus tanques están llenos de aire, por eso su densidad o peso es menos que el agua que lo rodea. Para poder sumergirse, los tanques se llenan de agua, para que así , la densidad del submarino sea mayor que la del agua que lo rodea, y así poder bajar al fondo. Una vez que el submarino está bajo el agua se activa el aire comprimido para poder estar dentro del mismo. También el aire de los tanques es expulsado con la ayuda de unas bombas.

Hidroplanos, y unas pequeñas aletas móviles ayudan al ajuste del ángulo de inmersión. La función de las aletas móviles es hacer que el agua se mueva por encima de la zona de timón y así alinear el submarino.

La estructura de un submarino moderno, es de dos cascos.

Estudio de Materiales

Materiales blandos

Ejercen poca resistencia a las fuerzas que pueden deformar o alterar su forma. Los materiales duros, en cambio, ejercen mayor resistencia y suelen conservar su forma. Ejemplos: Algodón-plastilina-goma-esponja-caucho-corcho-tela

Materiales lisos

Su superficie es suave y sin asperezas. Ejemplos: Metales pulidos-Plástico-Cerámica-Papel aluminio-Vidrio-Madera barnizada-Láminas de latón

Materiales rugosos

A diferencia de los materiales lisos, presentan una superficie con irregularidades, arrugas y pliegues. Ejemplos: Escamas de pez-Papel de lija-Tronco de un árbol-Piedra-Piel de una naranja-Caparazón de una tortuga-Poliestireno expandido

Materiales sólidos

A diferencia de los materiales gaseosos y los materiales líquidos, tienen sus partículas juntas y casi siempre ordenadas, lo cual les brinda una gran cohesión y formas bien definidas, independientes del envase en que se encuentren contenidos. Esto último es clave para distinguirlos: pueden cambiar de recipiente sin alterar su forma. Ejemplos: Mármol-Madera-Ladrillo-Hierro-Cuero-Hueso-Cáscara de huevo

Materiales impermeables

Impiden el paso de gases y de agua (o de otros líquidos), es decir, poseen una superficie que no absorbe ni deja pasar el líquido o el gas. Son lo contrario de los materiales porosos o materiales permeables, que son receptivos a gases o líquidos y se empapan, mojan o hidratan. Ejemplos: Telas de poliéster-Vidrio-PCV (Policloruro de vinilo)-Poliamida sintética-Nylon-Pizarra-Basalto-Cerámica-Caucho-Bolsas plásticas-Acrílico-Roca Granito-Arcilla expansiva-Látex-Lona impermeable

Idea de fuerza de Prototipo

Referencias:

https://es.wikipedia.org/wiki/Submarino https://www.youtube.com/watch?v=3aKO6zqri_U https://www.youtube.com/watch?v=9gOXKbp2o9E https://forum.arduino.cc/t/proyecto-barco-velero-radiocontrol-nano-nrf24/605899 https://www.youtube.com/watch?v=PWBJHVsprgs https://www.thalesgroup.com/es/worldwide/case-study/conoce-bruce-el-robot-submarino https://www.thalesgroup.com/es/worldwide/case-study/conoce-bruce-el-robot-submarino