Divulgación calculo de fuerza

[juancar]

[FONT=Arial]Hola:[/FONT]
[FONT=Arial]me llamo Juan Carlos y tengo un proyecto en la cabeza que es bastante innovador, se que ya existe, no con el diseño y el material que yo voy a utilizar, pero si bastante parecido.[/FONT]
[FONT=Arial]La cuestión es que tengo que utilizar un cabrestante, pero antes de comprarlo quiero estar seguro que me va a servir para lo que yo lo quiero, por lo que me he atrevido a ponedme en contacto con usted a pesar de no conocerle, pero es que no se a quien acudir. voy a proceder a explicarle lo que quiero hacer para que usted me pueda dar su opinión o me calcule la fuerza que debería ejercer el mencionado cabrestante.[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]Lo que quiero hacer es una piscina con una plataforma móvil ( [/FONT][FONT=Arial]http://www.cubierta-seguridad-piscina.es/descripccion-fondo-movil.htm[/FONT][FONT=Arial], esta empresa lo hace por medio de un sin-fin y esta otra utiliza un método hidráulico [/FONT][FONT=Arial]http://www.fond-mobile-aqualift.fr/technologie_fonctionnement_es.html[/FONT][FONT=Arial] ), yo tengo pensado utilizar un cabrestante de este estilo [/FONT][FONT=Arial]http://cgi.ebay.es/CABRESTANTE-TREUIL-VERRICELLO-GUINCHO-WINCH-16500LB-24V_W0QQitemZ320441992684QQcmdZViewItemQQptZLH_DefaultDomain_186?hash=item4a9bd4c5ec[/FONT][FONT=Arial].[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]Ahora vamos con los datos:[/FONT]
[FONT=Arial]La plataforma seria de de 6mX3m, y pesaría 600Kg como mucho, la columna de agua por encima de la plataforma teniendo en cuenta que esta se encontrase en el fondo seria de 1,50m aproximadamente. tengo pensado revestir con madera de composite que es una especie de madera medio sintética que no tiene mantenimiento, pero el dato que importa es que entre tarima y tarima se deja un espacio de unos 3 ó 4 mm y entre la plataforma y el borde de la piscina unos 3 cm ,los listones de tarima tienen unos 15 cm.[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]Las características del cabrestante serian las de este [/FONT][FONT=Arial]http://cgi.ebay.es/CABRESTANTE-TREUIL-VERRICELLO-GUINCHO-WINCH-16500LB-24V_W0QQitemZ320441992684QQcmdZViewItemQQptZLH_DefaultDomain_186?hash=item4a9bd4c5ec[/FONT][FONT=Arial]. aunque si fuese posible pondría este que es mas económico [/FONT][FONT=Arial]http://cgi.ebay.es/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=370282796303&ssPageName=STRK:MEWAX:IT[/FONT][FONT=Arial]Y después de todo este rollo, lo que yo pretendo es que me ayudase diciéndome después de los cálculos matemáticos o físicos que halla que hacer si la fuerza del cabrestante de 5500 kg ó el de 7500 kg es suficiente para elevar la plataforma, yo pienso que se elevaría sin problemas y mas teniendo en cuenta que el cabrestante es muy lento en su movimiento, por lo que creo que el agua de la parte superior de la plataforma pasaría a la parte inferior por los espacios que deja esta en su perímetro y por las rendijas de las tarimas, pero como esto supongo que se podrá calcular por medio de formulas me atrevo a pedirle su ayuda, para saber cual es la fuerza teórica que tendría que hacer el cabrestante para elevarse sin problemas.[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial]Naturalmente no puedo dirigidme a las empresas que he puesto arriba para pedirles ayuda pero lo que si parece mirando las fotos que estas cuelgan es que los motores que ponen no parecen especialmente potentes y además a veces colocan plataformas mucho mas grandes de la que yo pretendo instalar con materiales de revestimiento mucho mas pesados que la madera de composite que yo pretendo poner y además a veces colocan plataformas en las que la evacuación de agua solo se produce por el perímetro al ser totalmente ciega.(sin rendijas ni huecos).[/FONT]
[FONT=Arial][/FONT]
[FONT=Arial] GRACIAS POR ANTICIPADO. SI USTED NO PODRÍA AYUDARME ME GUSTARÍA ME COMENTASE A QUIEN DIRIGIRME. MUCHAS GRACIAS[/FONT]

[juancar]

Re: calculo de fuerza

Hola:
soy yo otra vez, he estado gogleando y recordando conceptos de cuando yo estudiaba y he pensado que tambien es interesante deciros que la madera de composite que quiero poner tiene una densidad de 1080 kg/cm cubico, y supone 4ookg del total de 600 y el acero inoxidable sinceramente no se la densidad que tiene pero lo que esta claro es que pesa sobre 200 kg y que en un principio el agua va a entrar en el interior de los tubos, a no ser que resulte que tenga que hutilizar un cabrestante muy potente y para disminuir esta potencia deje algunos tubos con aire en su interior y si aumentar su flotabilidad.HASTA PRONTO

[juancar]

Re: calculo de fuerza

Hola:
Mientras espero aver si alguien se anima a darme alguna respuesta, seguire haciendo mis reflexiones y contando las conversaciones que he tenido sobre el tema.

Y en unas de estas conversaciones me dijeron que lo que es el peso de la plataforma va suponer va ha suponer una fuerza casi inapreciable para el cablestante, ya que la madera tiene una densidad ligeramente mayor que el agua y aunque el acero inoxidable sea mucho mas dendo solo supone 200kl del total del peso de la plataforma.

Y por otra parte esta la resistencia que hace el agua al movimiento de la plataforma al tener poco espacio para escurrirse hacia la parte inferior de la mencionada plataforma. En este sentido me comentaban que se tendrian que hutilizar formulas relacionadas con la hidrodinamica cosa un poco complicada para personas que ya hemos dejado de estudiar hace muchos años, pero me comentaba que con el cabrestante que hace una fuerza de 5500kg tenia mas que de sobra.

Ahora por si hace falta para el calculo y alguien se anima a responder os dejo las velocidades del los cabrestantes segun el peso del que tiran. HASTA PRONTO.
16500 12000
1000kg/3.7m 1000Kg/3.2m
2000Kg/2.8m 2000Kg/2.8m
3600Kg/1.83m 3600Kg/2.0m
5500Kg/1.34m 5500Kg/1.35m
6800Kg/1.0m
7500Kg/0.92m
SE REFIERE A METROS POR MINUTO.

[juancar]

Re: calculo de fuerza

Os comentare que ya he comprado el cabrestante de 5500 kl, como nadie se anima a responder ya os contare cuando haga la obra, si me ha valido o se me ha quedado corto.
de todos modos sigo esperando, la curiosidad por la respuesta me corroe. HASTA PRONTO.

[juancar]

Re: calculo de fuerza

a ver si alguien se decide a dar su opinion, aunque sea teorica sin entrar en formulas. hasta pronto

[Stormkalt]

Re: calculo de fuerza

Hola juancar:

Muy interesante la faena que has emprendido.
Si entendí bien, el espacio que hay para que el agua vaya pasando a medida que la plataforma sube es 0,3 cm en tre tarimas y 3 cm en los bordes. Con una velocidad baja no habría casi problemas pues el agua pasaría por esos intersticios con poca fricción. Distinto sería el caso en el que sólo se permitiese pasar al agua por los bordes.

Si querés hacer un cálculo exacto de la fuerza real que haría el cabrestante necesitaríamos:

1- El area total por la cual pasará el agua: Es decir, la suma de todas las superficies por donde se escurriría.
2- El espesor por el cual pasaría el agua: en este caso sería el ancho de la plataforma.
3- El caudal de agua que pasaría por esa área. Esto se calcularía (si no me concunfo) como´el producto de dicha área total por la velocidad de subida de la plataforma.

Con todos esos datos se podría usar la ecuación de poiseuille para calcular la diferencia de presión entre ambas caras de la plataforma. Luego de allí la fuerza y ésta se sumaría a la fuerza peso de la plataforma menos el empuje del agua.

Pero visto así, a ojo de buen cubero como se dice, me parece que la fuerza mínima necesaria sería bastante inferior a los 5500 kgf que tiene el aparato que adquiriste.

Una pregunta ¿para limpiar el sistema hace falta retirarlo de la piscina?

¡Saludos!

[juancar]

Re: calculo de fuerza

Hola stormkalt:
primero de todo muchas gracias por tu respuesta, intentare completar los campos de la formula que me has proporcionado, auque no se si lo conseguire, ya que hace 25 años que deje de estudiar, pero bueno todos tenemos algun amigo de esos que se les dan bien los numeros.
aunque en un princio me da una cierta tranquilidad el vistazo de buen cubero que has hechado.
La limpieza se lleva a cabo por una boca de hombre que lleva la plataforma por donde introducire un robot de limpieza. GRACIAS.

[alefriz]

Re: calculo de fuerza

a ver si alguien se decide a dar su opinion, aunque sea teorica sin entrar en formulas. hasta pronto

Interesante cuestión la que planteas.

A priori tendrías que plantear que fuerzas actuan sobre la plataforma que va a moverse desde el fondo de la piscina hasta la superficie.

El cabrestante tiene que poder aguantar el peso de la plataforma más la fuerza de rozamiento que ejerce el agua sobre la plataforma en su movimiento (esta fuerza posiblemente sea despreciable pero se puede calcular). Pienso que el agua tiene espacio suficiente (perímetro y rendijas entre listones de madera) para pasar y que no suponga ningún peso extra sobre el cabrestante. Por otro lado, el empuje que va a tener la plataforma va a ser pequeño y se puede despreciar (ten en cuenta que este empuje aliviará algo al cabrestante durante el izado). Es decir:

(Peso plataforma (acero inox.) + Peso piso madera + Fuerza rozamiento agua) tiene que ser menor que la fuerza de izado del cabrestante.

1) Si sabe el espesor de cada listón de madera, y su densidad, puedes calcular su peso como:

$$P_{madera}=\rho_{madera}\cdot (A_{madera}\cdot e) \cdot g$$

densidad madera = 1080 kg/m3 (un poquito más densa que el agua)
A_madera = 6x3 = 18 m2
e = espesor de la madera (0,01 m???)
g = 9,8 m/s2

Si tomas un espesor de 1 cm de la madera, pesaría alrededor de 1905 N (195 kg)

2) Sabiendo que la densidad del acero inoxidable es de 7850 kg/m3, yo he considerado que la estructuva que eleva la plataforma está montada por llantas soldadas, formando una rejilla de dimensiones máximas 6x3 m, dejando huecos de 1 m2. Si consideras la estructura de acero usando pletina (llanta) de 100x10 mm, el peso por metro lineal es de 7,85 kg/m, por lo que al emplear 45 metros totales para hacer la estructura (4 llantas de 6 m de longitud en sentido longitudinal + 7 llantas de 3 m de longitud en sentido transversal), el peso de acero es:

Peso estructura acero de 3460 N (353 kg)

3) La fuerza de rozamiento (que va a ser muy pequeña) depende del area frontal de la superficie que se mueve, de su velocidad al cuadrado y de la densidad del agua:

$$F_{roz}=\frac{1}{2}\cdot \rho_{agua}\cdot C_D \cdot A_{madera} \cdot v^2$$

densidad agua = 1000 kg/m3
C_D = coeficiente de penetración (tomaremos igual a 1)
A_madera = 6x3 = 18 m2
v = velocidad de izado (1,34 m/min según pusiste) = 0,0223 m/s

Quedaría que la fuerza de rozamiento vale 4,5 N (0,45 kg). Se puede despreciar.

En definitiva, tendrías un peso total de aproximadamente 550 kg, bastante inferior a la capacidad de izado del cabrestante. Es más, ese cabrestante está sobredimensionado para la función que va a realizar.

[juancar]

Re: calculo de fuerza

Hola alefriz:
Una esplicacion muy buena y facil de entender. Ademas me a dado mucha tranquilidad el que el cabrestante este sobredimensionado, como se suele decir mas vale que sobre que no que falte.
De todos modos esta bien saber que esta demasiado dimensionado ya que igual me planteo dejar menos espacio entre listones o icluso dejar un poco mas por el perimetro y no dejar nada entre listones, con lo que conseguire que la climatizacion del agua sea mas eficad al ser mas dificil que se escape el calor del agua. GRACIAS