PROTOTIPO COMPRESOR DE BOTELLAS

Problemática 

El presente reporte tiene como finalidad dar a conocer una de las problemáticas que se da en la preparatoria regional de Ixtapaluca en donde los agentes contaminantes como botellas, bolsas de frituras u otros desechos de productos,  están afectando las áreas verdes y todo esto por los efectos de las actividades de la comunidad estudiantil sobre estas áreas ya mencionadas, la problemática planteada será analizada desde la perspectiva de la física, reducida a un entorno menor que es la institución educativa generando un prototipo estudiantil donde se establezcan ciertos patrones físicos en este caso como pascal, que permita relacionar estos dos factores, para fomentar una nueva estrategia de recolección de basura, esta esto impulsara a largo plazo fomentar una ética ecocentrista donde el respeto va hacer la base para la protección de los ecosistemas desde un punto de vista más exterior, por lo tanto este prototipo para resolver esta problemática está dirigida a los jóvenes de bachillerto.

En resumidas cuentas el prototipo ayudara a mejorar el almacenamiento y recolección de botellas pet para tener muchas botellas en un lugar de almacenamiento más pequeño que ayudara a liberar especio en las instalaciones escolares.

Este prototipo va dirigido a:

La comunidad estudiantil de la preparatoria regional de Ixtapaluca numero 13 ya que en los últimos semestres se ha visto una mayor recolección de basura (especialmente de botellas pet) en la escuela, y el prototipo puede ayudar a una compresión más rápida para su almacenamiento y distribución a empresas recolectoras de este material.

Principio de Hidráulica de Pascal

Los sistemas hidráulicos usan un fluido incompresible, como aceite o agua, para transmitir fuerzas de un lugar a otro dentro del fluido. La mayoría de los aviones usan sistemas hidráulicos en los sistemas de frenado y en el tren de aterrizaje. Los sistemas neumáticos utilizan fluido compresible, como el aire, en su funcionamiento. Algunos aviones utilizan sistemas neumáticos para sus frenos y en el tren de aterrizaje.

La ley de Pascal establece que cuando hay un aumento de la presión en cualquier punto de un fluido confinado, hay un aumento igual en cada otro punto del contenedor.

La carga de 1 libra en el área de 1 pulgada cuadrada causa un aumento en la presión sobre el fluido en el sistema. Esta presión se distribuye en partes iguales y actúa sobre cada pulgada cuadrada del área de 10 pulgadas cuadradas del pistón grande. Como resultado, el pistón más grande levanta un peso de 10 libras. Cuanto mayor es el área de sección transversal del segundo pistón, mayor es la ventaja mecánica y más peso levanta.

Las fórmulas que se relacionan con esto se muestran a continuación:

P1 = P2 (ya que las presiones son iguales en todas partes).

Como la presión es igual a la fuerza por unidad de área, se deduce que

F1 / A1 = F2 / A2

Se puede demostrar por sustitución que los valores mostrados arriba son correctos,

1 libra / 1 pulgada cuadrada = 10 libras / 10 pulgadas cuadradas

Debido a que el volumen de líquido empujado hacia abajo en el lado izquierdo es igual al volumen de líquido que se levanta en el lado derecho, la siguiente fórmula también es cierta. V1 = V2

por sustitución,

A1 · D1 = A2 · D2

•  A = área de la sección transversal

•  D = la distancia movida o

A1 / A2 = D2 / D1

Este sistema puede considerarse como una simple máquina (palanca), ya que la fuerza se multiplica. La ventaja mecánica se puede encontrar reordenando los términos en la ecuación anterior para

Ventaja mecánica (IMA) = D1 / D2 = A2 / A1

Para el problema de muestra anterior, el IMA sería 10: 1 (10 pulgadas / 1 pulgada o 10 pulgadas cuadradas / 1 pulgada cuadrada).

Justificación

En la actualidad vivimos los efectos negativos del paso del hombre en nuestro planeta, por lo que se ha visto en la necesidad de fomentar una educación a los jóvenes sobre el medio ambiente y como conservarlo dejando de tirar residuos sólidos en áreas verdes u otros contaminantes.  

“La educación ambiental es fundamental para conducir al país a un nivel distinto de encuentro con el medio ambiente. Es un gran desafío de envergadura que significa modificar el comportamiento y prácticas que favorecen el ambiente natural en una institución educativa, al fomentar esta educación en los jóvenes tendrán que proponer nuevas alternativas para conservar saludable su entorno de convivencia, por lo cual este prototipo es una gran oportunidad para poner en practica conocimientos de física que se aprenden en las instituciones educativas dando un enfoque ambiental fomentando un reciclaje de productos como son las botellas así protegiendo las áreas verdes de la institución.

Análisis de funcionamiento (ejemplificación a escala con jeringas y manguera)  

Esta prensa tendrá la capacidad de comprimir aproximadamente 20 botellas de plástico, su funcionamiento es el siguiente Por medio de una bomba hecha con materiales de plomería que se encontrara en un bote con agua se hará que fluya el agua hacia un embolo para poder comprimir  las botellas, esta bomba estará dividida en dos partes la primera será un tubo de un diámetro mayor a la segunda parte, el cual servirá como soporte y almacén de agua y el otro al generarle una fuerza hacia arriba y otra contraria constantemente hará que el agua empiece a subir y que después pase por un orificio de diámetro de ¾ para que posteriormente el

líquido pase por toda la prensa hidráulica ,ya una vez hecho el bombeo el agua pasara por los tubos que están conectados a la bomba y al embolo mayor, en medio de esos tubos se encontrar una pieza de nombre cheek esta pieza tendrá la función de no permitir que el líquido bombeado regrese al inicio de su recorrido, esto hará que el agua se valla acumulando en el embolo mayor generando una presión, esta presión hará que baje una plataforma circular la cual tendrá como función aplastar las botellas de plástico.

Análisis de prototipo 

Siendo la prensa hidráulica de pascal un gran avance científico y que hoy en día lo utilizamos en los automóviles (en el sistema de frenado), en la industria cosmética (presionando materiales cosméticos y convertirlos en maquillaje como sombras de ojos, polvos cosméticos de rubor y otros), en el ámbito médico para la formación de pastillas y tabletas) entre otros.

Tomando lo anterior en cuenta tomaremos la prensa hidráulica de pascal para utilizarlo en un proyecto verde, haciendo un compactador de basura, que se calcula con un costo que puede variar entre los 900 y 1000 pesos, su principal uso será comprimir botellas así reduciendo el espacio que ocupan para posteriormente cuando sean demasiadas se puedan vender a empresas o locales que se dediquen al reciclaje de este material, al venderlas se recuperara lo invertido que es a largo plazo, lo recaudado de la venta de las botellas comprimidas podrá ayudar a financiar a otros proyectos estudiantiles que tengan un enfoque ambiental y resuelvan una problemática de la institución. 

Dentro de un semestre en la preparatoria muchos jóvenes consumirán artículos entre ellos botellas de plástico que aproximadamente generarán un 1.50 kg de botellas en un día, si sumamos esto por un mes equivaldría a 45 kg de plástico desechados y la compra de este producto se encuentra en $ 3 pesos mexicanos aproximadamente, y el ingreso que se tendría mensualmente seria de135 pesos que al año sería de 1,620 pesos mexicanos que irían a los fondos para financiar otros prototipos de los estudiantes de la institución.

Problemática que resuelve el prototipo 

Se observó que los alumnados de la preparatoria regional de Ixtapaluca consumen demasiados productos desechables entre ellos están las botellas de plástico que además no las depositan en los lugares correspondientitas y las tiran en las áreas verdes esto genera una vista desagradable y que las áreas verdes se dañen haciéndolas menos fértiles donde se puedan poner huertos escolares para un consumo de la institución, por eso es importante  tomar medidas en el asunto fomentando una cultura ambiental donde se marquen valores ecológicos para un mejor entorno natural, la propuesta del prototipo de la prensa hidráulica es para ayudar a reciclar y hacer que las botellas ocupen un menor espacio para su almacenamiento, este prototipo también ayudara  a que los estudiantes de la preparatoria regional de Ixtapaluca que generen una iniciativa por depositar la botellas en la prensa ya que esta será didáctica y ellos mismos podrán comprimir las botellas de plástico, así contribuirán con un acto ecológico que mantendrá a la institución en buen estado y limpieza. 

Medición de variables 

Como punto inicial en el diseño de la prensa hidráulica empleada para comprimir botellas de plástico, se considera una fuerza requerida para reducir más de un 40% del volumen de una botella de plástico

                                        Ecuación 1        %RV=((Vf-Vi)/Vi)x100%

•      %VR= Porcentaje de reducción al volumen original 

•      Vf= Volumen final

•      Vi= Volumen inicial 

Para poder definir el volumen que reduciríamos de alguna botella tomaremos una en envase de 500ml que tiene por volumen 499 cm⃰¨3 ya una vez conociendo el volumen de nuestra botella proseguiremos a sacar de cuanto seria el volumen de la botella en un 40% de la botella equivale a una reducción de 199.6 cm*3 ya tendríamos; Vf=199.6

Vi=499cm*3

Se prosigue a sustituir en la ecuación 1

%VR=((299.4-499)/499)(100) 

%VR=60

Los resultados anteriores indican que la reducción final de una botella de 500 ml será del 60% de su volumen inicial,  

Conclusión.

Como se ve, el principio de pascal lo establecimos en un prototipo que será de gran utilidad para el reciclaje ya que se espera que compactara de 15 a 20 botellas de plástico, en nuestro entorno escolar será de gran utilidad ya que en lugar de tener residuos inorgánicos en nuestras áreas verdes se optara mejor por compactarlas para su consiguiente venta a empresas dedicadas al reciclaje o locales que compren este tipo de material así mismo lo recaudado ayudara a financiar otros proyectos de la preparatoria regional de Ixtapaluca 

Referencias

González Sánchez, H. A. (7 de octubre de 1992). Bdigital. Obtenido de Repositorio institucional UN:

http://www.bdigital.unal.edu.co/4213/

technology, m. i. (15 de febrero de 2015). http://www.mit.edu/. Obtenido de https://www.haystack.mit.edu/edu/pcr/MOSAIC/9-

Fluid%2520Behavior/Pascal%2520WS.doc&sa=U&ved=0ahUKEwjziO366ZjdAhUOWK0KHZ uwDjIQFggEMAA&client=internal-uds-

cse&cx=004136013456600655141:f3vpxqumfku&usg=AOvVaw2Hb1Q_hMTbfj2AFRHMHq 6i: http://www.mit.edu/search/?q=hydraulic+press+pascal