El motor de empuje NKN es un motor de empuje hidrostático y desarrolla una fuerza de empuje equivalente al volumen de un flotador que es un cilindro de acero hueco y cerrado el que está sujeto por un cable a una masa, un peso o a un brazo de una palanca. El flotador es empujado por agua que se vierte en un cilindro que contiene al flotador; éste cilindro que es mucho más alto que el flotador es apenas más ancho de modo tal que el volumen de fluido o , en este caso, agua que se requiere para que sea empujado el flotador es menor. El cable que conecta el flotador a la masa discurre por unas poleas ancladas en la base del cilindro contenedor de modo tal que desde la parte inferior del flotador el cable desciende verticalmente hasta una polea sujeta al centro del contenedor la rodea hasta la siguiente polea ubicada cerca de la pared del contenedor la rodea y asciende verticalmente hasta una polea sujeta en la parte superior y exterior y a una distancia adecuada por encima del contenedor y flotador la rodea para desplazarse horizontalmente hacia otra polea y luego descender verticalmente hacia una masa, peso o brazo de palanca que oponga resistencia y establezca el equilibrio del sistema. Este motor de empuje NKN, es un motor de empuje hidrostático y consta de los siguientes elementos:
1.- Flotador.- El flotador es un cilindro de acero y si sus dimensiones exceden los 20 centímetros de diámetro deberá contar con refuerzos internos estructurales, esto es, por lo menos dos tabiques que se crucen en el centro internamente con el fin exclusivo de soportar la fuerza a la que será sometido. Su altura será la necesaria para representar el volumen que se requiera. Cuenta con una anilla en la base situada exteriormente en su centro.
2.- Contenedor.- El Contenedor es el recipiente que contiene al flotador y su diámetro es ligeramente superior al del flotador y le permite a éste subir cuando es sometido a la fuerza de empuje del agua. Su altura es mucho mayor que la del flotador y permite que en su interior se acomoden los elementos necesarios para permitir el funcionamiento del motor. Naturalmente es de acero. Por seguridad debe contar con dos pestañas que sirven de topes al ascenso del flotador y limitan su carrera.
3.- Poleas.- Las poleas son tantas y del tamaño adecuado como sean necesarias. Es importante destacar que las poleas deben ser fijadas a las superficies ya sean estas de metal o de cualquier otro material con excesivo celo y sin ahorrar materiales de modo tal que brinden seguridad en el momento que sean exigidas. Para el caso que el motor de empuje conste de un flotador pequeño que no desplace un volumen apreciable y no se requiera de poleas de gran calidad éstas se pueden fabricar con dos huachas (círculos con perforación circular en el centro) de metal atravesadas por un pedazo de tubo de acero.
4.- Cable.-Se deberá usar cable de acero galvanizado (evita la corrosión) del calibre necesario para soportar la fuerza que se despliegue. Aún cuando un cable de acero de 2 mm dependiendo de su tipo resiste cargas de rotura mínima de 200 kilos se recomienda no exceder del 25 % de ésta, por lo tanto un cable cuya carga de rotura sea de 200 kilos, es el adecuado para un motor de empuje cuyo flotador no excede los 50 litros de volumen.
5.- Mecanismo de interrupción de la fuerza de empuje.- Para evitar que el flotador continúe tirando del cable, aún cuando el agua o fluido está siendo desalojado del contenedor se disponen unos conos metálicos fijos al piso del mismo para evitar que el flotador descienda y además cuando el flotador se posa sobre los topes cesa su contacto con el fluido y por lo tanto no hay fluido que rodee su base y por lo tanto no hay fuerza de empuje.
6.- Mecanismo de traslado de la fuerza.- Por acción del agua que se vierte en el Contenedor el flotador asciende y cuando el agua rodea sus lados íntegramente entonces desarrolla una fuerza de empuje equivalente a su volumen y por lo tanto eleva (arrastra, jala, traslada) una masa cuyo peso o vector de fuerza contraria es igual o menor a la fuerza de empuje y el sistema está en equilibrio (Aún cuando la fuerza de empuje supere a la masa o ,peso contrario no lo jalará o elevará más allá de la carrera del flotador porqué nos aseguramos que sea así poniendo un tope en el lugar adecuado que se muestra en dibujo.) Pero un sistema en equilibrio no ayuda, por eso usando el mecanismo de interrupción de la fuerza de empuje, logramos liberar la fuerza así:
6.1.- La fuerza de empuje levanta una rampa en cuyo extremo más próximo descansa una esfera pesada. La rampa se encuentra situada diagonalmente en el espacio de modo que el lugar más próximo a la acción de la fuerza está por debajo de la horizontal la mitad de la carrera del flotador. Si la carrera es x la rampa esta x/2 cm. por debajo de la horizontal, de modo que una vez que el flotador jala x, la rampa asciende x/2 sobre la horizontal provocando que la esfera se desplace hacia el otro extremo de la rampa que ahora esta x/2 cm. por debajo de la horizontal. (debe tenerse en cuenta que el brazo de palanca más próximo debe superar al brazo de palanca más lejano, porqué sino la esfera no regresa) Cuando la esfera llega al otro extremo acciona un mecanismo por acción de su peso y produce energía.
6.2.- La fuerza de empuje levanta el extremo de una palanca cuyo peso ligeramente menor es liberado bruscamente, al caer este extremo de la palanca hace que el otro extremo accione un mecanismo que produce movimiento y genera energía.
6.3.- La fuerza de empuje levanta el extremo de una palanca interapoyante en su centro provocando que el otro extremo baje y accione un mecanismo de pedal que gira una rueda.
6.4.- La fuerza de empuje levanta el extremo de una palanca interapoyante cuyo brazo de potencia es corto de modo que el brazo de resistencia recorre una mayor distancia pero con un peso menor.
6.5.- La fuerza de empuje levanta el extremo de una palanca interapoyante en su centro, provocando que el otro extremo baje y accione otra palanca con el objetivo de invertir el sentido de la fuerza y/o aumentar el recorrido o reducirlo.
6.6.- cualquier otro modo que se les ocurra.
7.- llaves, orificios de desague o salida, orificios de entrada del agua.- Las llaves necesarias dan entrada y salida al fluido, en este caso agua y son accionadas por palancas fijas al flotador. En el inicio el flotador está abajo y la llave de entrada del agua abierta, la llave de salida cerrada, cuando el flotador asciende cierra la llave de entrada y abre la de salida, cuando completa la carrera hacia abajo cierra la llave de salida y abre la de entrada y así sucesivamente. El tiempo está dado por la demora en cargar y evacuar el fluido.
Construcción.- Como puede verse en el dibujo que es meramente ilustrativo y no está a escala, dentro del contenedor están ubicadas las poleas por donde discurre el cable de acero que sujeta al flotador que tiene una anilla en el centro de la base por el lado exterior. Dentro del contenedor están dispuestos los topes y preferiblemente deberán ser sujetos al fondo del contenedor por medio de soldadura. Estos topes son conos metálicos ligeros. La carrera del flotador está determinada por dos marcas: 1) la altura de los conos respecto del contenedor. A esta altura se debe ubicar el orificio de salida, lo que significa que cuando el fluido sale la altura del agua dentro del contenedor llega hasta la parte superior de los topes (conos) y 2.- tantos centímetros como se quiera que el flotador ascienda y esto está determinado por la longitud del cable de acero y por las pestañas con las que cuenta el contenedor que limitan el ascenso del flotador.
El cable de acero se sujeta a la anilla del flotador pasa por las poleas para modificar su dirección luego asciende va hacia un lado y baja para sujetar la masa o el mecanismo de traslado de la fuerza para su conversión en movimiento y energía.
Base teórica: Principio de Arquímedes de aplicación para el caso de cuerpos regulares, simétricos, en reposo, contenidos en recipientes regulares, simétricos, tales como cilindros, tubos, polígonos regulares y demás cuyo texto se encuentra disponible en la entrada de este mismo blog publicada el 30 de diciembre de 2013 y titulada PRINCIPIO DE ARQUIMEDES.
De acuerdo a lo anterior entonces, el recipiente no puede exceder en mucho el diámetro del flotador porqué mientras mayor sea la diferencia de diámetros mayor es la cantidad de agua que se requiere para que el flotador desarrolle una fuerza de empuje igual a su volumen. Para el caso usaremos el ejemplo de la entrada anteriormente citada (un cilindro de 50 cm de diámetro por 20 de altura, dentro de un cilindro de 52 cm. de diámetro), pero como puede verse en el dibujo anexo (a), el volumen de agua que rodea al flotador (área sombreada) se puede representar también como (siguiente dibujo) (b) la suma del volumen de agua debajo del flotador (area con rayas verticales) y el volumen de agua que rodea al flotador (área con rayas horizontales) luego entonces: el volumen debajo del flotador es: 26 x 26 x 3.1416 x 1 = 2.123 litros y el volumen que rodea al flotador es (26 x 26 x 3.1416 x 20 ) - (25 x 25 x 3.1416 x 20) ó 42.474 - 39.27 ó 3.204 litros. Por lo tanto el flotador está rodeado por un volumen de agua de 2.123 + 3.204 = 5.327 litros.
Entonces si aumentamos la carrera entonces aumentamos el volumen de agua y si aumentamos la carrera en cuatro centímetros más para ser cinco en total, a los 3.204 litros de volumen (siguiente dibujo) (c) que rodea al flotador debemos agregar 2.123 litros por centímetro de carrera que en este caso por ser cinco es de: 2.123 x 5 = 10.615 por lo que en total deberemos agregar 10.615 + 3.204 = 13.819 litros para desplazar una fuerza de empuje de 39.27 kilos una distancia de cinco centímetros. Esto representa un gran avance y el MOTOR DE EMPUJE NKN se convierte en el motor más eficiente. Para efectos de calcular la eficiencia máxima debe tenerse en cuenta que estos dos volúmenes de agua si bien salen juntos por el orificio de salida que es único no necesariamente deben ser vertidos juntamente, pues uno de ellos el volumen de agua inferior que además es mayor sólo cae cinco centímetros y el que rodea el flotador cae veinte centímetros. Para el caso de un diámetro de 80 centímetros del flotador tenemos que su volumen es de: 40 x 40 x 3.1416 x 20 = 100.531 litros y el contenedor tendrá 82 centímetros de diámetro lo que nos da como resultado que el volumen de agua que rodea al flotador con una carrera de cinco centímetros es de: 41 x 41 x 3.1416 x 5 = 26.405 litros + ( 105.621 - 100.531) 5.09 = 31.495 litros. En este caso se requieren 31.5 kilos de agua para elevar un peso de 100 kilos cinco centímetros, o 31.5 %.
A propósito de 6.3 debo añadir que este sería el caso del pedal de una estructura similar a la máquina de afilar cuchillos a pedal, cuyo pedal retorna a la posición original. No requiere demasiada fuerza y la combinación de una gran rueda con un eje de pequeño diámetro produce gran velocidad suficiente para hacer girar un alternador de auto y cargar una batería. Véase un dibujo en:
http://www.alphaspain.es/forums/forum.php?paramurl=dG9waWMzMjMwMS5odG1s
Solo queda recomendar que se extremen las medidas de seguridad para evitar percances. Los dibujos no están a escala y son meramente ilustrativos.
En Lima - Perú a 07 de enero de 2014
Jorge Egúsquiza Loayza
jorge_egusquiza@hotmail.com
.6.6.- cualquier otro modo que se les ocurra.
7.- llaves, orificios de desague o salida, orificios de entrada del agua.- Las llaves necesarias dan entrada y salida al fluido, en este caso agua y son accionadas por palancas fijas al flotador. En el inicio el flotador está abajo y la llave de entrada del agua abierta, la llave de salida cerrada, cuando el flotador asciende cierra la llave de entrada y abre la de salida, cuando completa la carrera hacia abajo cierra la llave de salida y abre la de entrada y así sucesivamente. El tiempo está dado por la demora en cargar y evacuar el fluido.
Construcción.- Como puede verse en el dibujo que es meramente ilustrativo y no está a escala, dentro del contenedor están ubicadas las poleas por donde discurre el cable de acero que sujeta al flotador que tiene una anilla en el centro de la base por el lado exterior. Dentro del contenedor están dispuestos los topes y preferiblemente deberán ser sujetos al fondo del contenedor por medio de soldadura. Estos topes son conos metálicos ligeros. La carrera del flotador está determinada por dos marcas: 1) la altura de los conos respecto del contenedor. A esta altura se debe ubicar el orificio de salida, lo que significa que cuando el fluido sale la altura del agua dentro del contenedor llega hasta la parte superior de los topes (conos) y 2.- tantos centímetros como se quiera que el flotador ascienda y esto está determinado por la longitud del cable de acero y por las pestañas con las que cuenta el contenedor que limitan el ascenso del flotador.
El cable de acero se sujeta a la anilla del flotador pasa por las poleas para modificar su dirección luego asciende va hacia un lado y baja para sujetar la masa o el mecanismo de traslado de la fuerza para su conversión en movimiento y energía.
Base teórica: Principio de Arquímedes de aplicación para el caso de cuerpos regulares, simétricos, en reposo, contenidos en recipientes regulares, simétricos, tales como cilindros, tubos, polígonos regulares y demás cuyo texto se encuentra disponible en la entrada de este mismo blog publicada el 30 de diciembre de 2013 y titulada PRINCIPIO DE ARQUIMEDES.
De acuerdo a lo anterior entonces, el recipiente no puede exceder en mucho el diámetro del flotador porqué mientras mayor sea la diferencia de diámetros mayor es la cantidad de agua que se requiere para que el flotador desarrolle una fuerza de empuje igual a su volumen. Para el caso usaremos el ejemplo de la entrada anteriormente citada (un cilindro de 50 cm de diámetro por 20 de altura, dentro de un cilindro de 52 cm. de diámetro), pero como puede verse en el dibujo anexo (a), el volumen de agua que rodea al flotador (área sombreada) se puede representar también como (siguiente dibujo) (b) la suma del volumen de agua debajo del flotador (area con rayas verticales) y el volumen de agua que rodea al flotador (área con rayas horizontales) luego entonces: el volumen debajo del flotador es: 26 x 26 x 3.1416 x 1 = 2.123 litros y el volumen que rodea al flotador es (26 x 26 x 3.1416 x 20 ) - (25 x 25 x 3.1416 x 20) ó 42.474 - 39.27 ó 3.204 litros. Por lo tanto el flotador está rodeado por un volumen de agua de 2.123 + 3.204 = 5.327 litros.
Entonces si aumentamos la carrera entonces aumentamos el volumen de agua y si aumentamos la carrera en cuatro centímetros más para ser cinco en total, a los 3.204 litros de volumen (siguiente dibujo) (c) que rodea al flotador debemos agregar 2.123 litros por centímetro de carrera que en este caso por ser cinco es de: 2.123 x 5 = 10.615 por lo que en total deberemos agregar 10.615 + 3.204 = 13.819 litros para desplazar una fuerza de empuje de 39.27 kilos una distancia de cinco centímetros. Esto representa un gran avance y el MOTOR DE EMPUJE NKN se convierte en el motor más eficiente. Para efectos de calcular la eficiencia máxima debe tenerse en cuenta que estos dos volúmenes de agua si bien salen juntos por el orificio de salida que es único no necesariamente deben ser vertidos juntamente, pues uno de ellos el volumen de agua inferior que además es mayor sólo cae cinco centímetros y el que rodea el flotador cae veinte centímetros. Para el caso de un diámetro de 80 centímetros del flotador tenemos que su volumen es de: 40 x 40 x 3.1416 x 20 = 100.531 litros y el contenedor tendrá 82 centímetros de diámetro lo que nos da como resultado que el volumen de agua que rodea al flotador con una carrera de cinco centímetros es de: 41 x 41 x 3.1416 x 5 = 26.405 litros + ( 105.621 - 100.531) 5.09 = 31.495 litros. En este caso se requieren 31.5 kilos de agua para elevar un peso de 100 kilos cinco centímetros, o 31.5 %.
A propósito de 6.3 debo añadir que este sería el caso del pedal de una estructura similar a la máquina de afilar cuchillos a pedal, cuyo pedal retorna a la posición original. No requiere demasiada fuerza y la combinación de una gran rueda con un eje de pequeño diámetro produce gran velocidad suficiente para hacer girar un alternador de auto y cargar una batería. Véase un dibujo en:
http://www.alphaspain.es/forums/forum.php?paramurl=dG9waWMzMjMwMS5odG1s
Solo queda recomendar que se extremen las medidas de seguridad para evitar percances. Los dibujos no están a escala y son meramente ilustrativos.
En Lima - Perú a 07 de enero de 2014
Jorge Egúsquiza Loayza
jorge_egusquiza@hotmail.com
1 comentario:
orge tu diseño a primera vista es difícil de entender, por qué no lo animas (si le puedes dar movimiento a las imágenes) para poder visualizar el ciclo de funcionamiento de forma más sencilla.
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