viernes, 19 de diciembre de 2014

MOTOR DE CONTRAPESO B-1



El video muestra los siguientes elementos en orden de aparición:
1.- Una bandeja azul que contiene agua y dentro de ella, una botella de 2.5 litros de capacidad que está suspendida desde una posición fija encima del brazo de palanca, de modo tal que cuando el brazo de palanca desciende, la botella lo abandona.
Este artificio tiene como objetivo compensar la pérdida de peso que se produce cuando el recipiente rojo asciende y su centro de gravedad se aproxima al punto de apoyo de la palanca, y también compensa el aumento de peso que se produce cuando el centro de gravedad del peso que se encuentra debajo  del artificio se desplaza más lejos del punto de apoyo de la palanca. Considerando que son cuando menos 20 kilos en cada extremo de la palanca ( 18 o poco más de agua, más el peso de la columna de agua contenida en el tubo) y siendo cada brazo de palanca de 105 centímetros de largo son aproximadamente 200 gramos por centímetro. y como los centros de gravedad se desplazan poco más de 1.5 centímetros por lado (en este caso se suman) se deben compensar poco más de 600 gramos (la botella no se hunde totalmente, pero 
si abandona la bandeja totalmente).
2.- Un balde rojo que contiene botellas llenas de agua (3, cada una con 2.5 litros) y agua aproximadamente 11 litros lo que hace un aproximado de 18.5 litros y 18.5 kilos, a lo que se agrega el peso de la columna de agua contenida en el tubo de 2 pulgadas de diámetro y 60 centímetros de largo lo que representa 1.2 litros o 1.2 kilos más lo que hace un total cercano a los 20 kilos. Este balde se encuentra comunicado por el tubo a:
3.- Recipiente plomo, hecho de un tubo de PVC (para instalaciones sanitarias) de seis pulgadas de diámetro y 36 centímetros de altura lo que hace un volumen de 6.6 litros. Este recipiente plomo tiene un tubo de 3 pulgadas pegado encima de él, lo que le da forma de botella. El cuello largo tiene como objetivo, que cuando el líquido que proviene del balde rojo alcanza el cuello, también alcanza el peso que requiere el recipiente para vencer al peso opuesto en la palanca  y cuando desciende entonces absorbe menos agua del balde rojo. el peso vencido está constituido por:
4.- Un recipiente de color verde, rectangular que contiene en su interior arena por 3.2 kilos aproximadamente que sirve de lastre y que permite que equilibre y supere apenas el peso del recipiente plomo para elevarlo a su posición inicial (ésto es, que suba cuando el líquido que proviene del balde rojo que llegó a él cuando el balde rojo sube, regresa.) y dos botellas que contienen agua, cada una de 1.7 litros de capacidad y que hacen un total de 3.4 kilos ambas.
5.- 3 y 4 están encima y en cada extremo de una palanca de brazos iguales, de modo tal que la distancia que baja el recipiente plomo corresponde a la distancia que sube el recipiente de color verde y ésta fue medida como se expresa en: 4.2 cm. 

FUNCIONAMIENTO.-
En el video no se aprecia el recipiente azul, grande que se encuentra debajo de 1, y que contiene agua y es donde se sumerge una botella de cinco litros de capacidad y cuyo diámetro es de seis pulgadas. El funcionamiento corresponde a Energy multiplier (cuyo enlace es http://plannacionaldegobierno.blogspot.com/2014/06/energy-multiplier.html ) y que está basado en la aplicación del principio del Contrapeso de peso variable que explico una vez más y a continuación:
a) Visualice una palanca de brazos iguales donde en cada extremo existe un recipiente que contiene 20 pesas de un kilo cada una. El sistema está en equilibrio. Cuando retiramos una pesa de uno de los extremos, inmediatamente sucede que el otro extremo que ahora pesa un kilo más, por acción de la gravedad va hacia abajo a la velocidad de 9.8 m/seg. y solo se detiene cuando se estrella contra el piso. 
b) Visualice la misma palanca de brazos iguales pero esta vez en uno de sus extremos situamos 19 kilos por encima y un kilo por abajo del extremo, este kilo por abajo es un litro de agua contenido en una botella de 10 centímetros de altura (no contiene aire). cuyo extremo inferior está sobre el agua que contiene un recipiente bajo de ella (como puede verse en energy multiplier). Ahora retiramos un kilo del otro extremo, que pasa a pesar 19, e inmediatamente el extremo opuesto donde está la botella colgando,  baja (porqué pesa más) y la botella se sumerge. La botella se sumerge 10 centímetros, porqué esa altura satisface el kilo, cuando la botella se sumerge totalmente el peso contenido desaparece por acción del principio de arquímedes (agua dentro de agua no pesa) Si la botella hubiera sido de un kilo o litro de agua contenido en 12 centímetros, entonces el extremo hubiera descendido doce centímetros, cuando esto sucede, esto es, que el kilo desaparece, entonces ambos extremos pesan igual y el sistema se encuentra en equilibrio. 
c) Note que quitar un peso en un extremo es equivalente a agregar un peso en el otro.

Entonces si elevamos un extremo de una palanca de brazos iguales (balde rojo) que contiene un recipiente conectado a otro por un tubo (vasos comunicantes) inmediatamente el agua contenida en el recipiente fluye hacia el que está más abajo para compensar la  diferencia de nivel y en consecuencia su peso disminuye (balde rojo) mientras el peso del recipiente que recibe el líquido aumenta (recipiente plomo). Cuando esto sucede entonces el recipiente plomo puede levantar un peso (las botellas que pesan 3.4 kilos) más el lastre que hacían posible que el recipiente plomo estuviera en su nivel inicial. (arriba de la horizontal) 

En estas condiciones sucede que un extremo de la palanca (balde rojo) pesa ahora menos. En condiciones normales el sistema estaría desequilibrado y no podría regresar a su posición original con la ayuda de una pequeña fuerza, sería necesario agregarle un gran peso equivalente al peso del agua que fluyó hacia el recipiente plomo (3.4 litros o 3.4 kilos) sin embargo como en el otro extremo una parte del contrapeso es agua contenida en una botella de cinco litros y de seis pulgadas de diámetro, entonces el peso hundido es equivalente al que perdió el balde rojo y en consecuencia el sistema está  en equilibrio y basta una muy pequeña cantidad de energía para que se produzca un desequilibrio nuevamente entonces el balde rojo desciende apenas pero como su nivel también desciende entonces el agua fluye de regreso desde el recipiente plomo hacia él,  agregándole más peso y así sucesivamente hasta que regresamos a la posición inicial.

En el video no se aprecia un movimiento tan fluido del recipiente plomo cuando sube y cuando baja. Esto se debe al rozamiento que se produce entre el tubo comunicante y el cuello del recipiente plomo. Mientras el tubo comunicante está fijo verticalmente, el cuello del recipiente plomo asciende describiendo un arco. En forma deliberada he mostrado el video de esta manera, usando una palanca (el peso se descompensa) y un recipiente sobre una palanca. A pesar de todo ésto lo que quiero y quería demostrar es que el mecanismo funciona en las condiciones más difíciles. Actualmente solo es posible que cualquiera pueda fabricarlo mejor usando poleas en lugar de palancas donde no hay variación del centro de gravedad y el rozamiento se reduce al mínimo. Ese es mi próximo trabajo: Motor de Contrapeso B-2  .


Lima, Diciembre 19 de 2014
Jorge Egúsquiza Loayza
jorge_egusquiza@hotmail.com
lima-peru

jueves, 21 de agosto de 2014

CONVERTIDOR DE ENERGÍA DE LAS OLAS POR TRINQUETE - WAVE ENERGY CONVERTER BY RATCHET

Aprovechar la energía de las olas (energía undimotriz) resulta particularmente difícil, porqué las olas no son constantes, tienen diferente altura, conducen cantidades diferentes de agua y tienen diferente frecuencia.

1.- La figura 1 muestra un mecanismo que está compuesto por una palanca que puede ser de tabla o metal; conectada a un eje lo que permite, que la elevación del flotador, produzca un movimiento hacia abajo del extremo opuesto, que a su vez acciona el extremo más corto de otra logrando que su extremo más largo describa un arco mayor y en consecuencia impulse hacia arriba el mango de un trinquete. A muestra antes que llegue la ola y B cuando la ola eleva el flotador.

En la referencia anterior aparece la descripción y usos de esta herramienta, que nos permite transformar el movimiento vertical en movimiento circular en un solo sentido, lo que significa que el embate de la ola hacia arriba, no afecta al mecanismo, sólo eleva el mango de la herramienta que no acciona sobre el mecanismo porqué está libre. Como quiera que hemos agregado un peso adicional al mango del trinquete, cuando cesa la acción de la ola hacia arriba, el mango del trinquete cae por acción de su peso y hace girar el mecanismo.


3.- La figura 2 muestra otros dispositivos, que agregan el uso de una polea y se conectan al mango del trinquete mediante una cuerda conectada al flotador o a una palanca accionada por el flotador. En todos los casos, ya sea que el mango del trinquete caiga por acción de su peso cuando la ola empuje al flotador hacia arriba o sea porque el flotador desciende el resultado será el mismo. (En estos casos el flotador por acción de la ola no puede empujar la cuerda hacia arriba y la palanca por acción de la ola hala hacia arriba el trinquete que asciende sin oposición)

4.- La generación de energía se obtiene porqué el trinquete o ratchet, que para el caso sea la catalina de una bicicleta, que como está conectada a un piñón (trinquete) (ratchet) sólo acciona en un sólo sentido, pero ése piñón acciona una rueda cuyo radio es mucho mayor que el de la catalina y a su vez una faja que discurre por el canal ( donde va el neumático) acciona sobre una polea que está conectada al extremo de un alternador de automóvil que a su vez está conectado a una batería de auto. Como puede deducirse, en el mejor de los casos obtendremos un par de vueltas de la rueda, porqué el trinquete sólo se eleva 30 grados sobre la horizontal,  (a potencia media) (radio de la rueda 20 a 25 cm) (radio de la polea del eje del alternador máximo 1 cm.) que producirán 40 o 50 vueltas por segundo (2,400 a 3,000 rpm) que permiten cargar la batería. Esto es así, porqué se requieren no menos de 800 rpm para obtener amperios suficientes y la velocidad del mango del trinquete al caer (caída libre 9.8mseg2) es más que suficiente. (Ver figura 3)



5.- El modelo que se ha propuesto ha considerado que el perfil costero es variado y que en algunos casos se debe ejecutar obras para instalar el dispositivo, pero se compensa por el bajo costo de la generación de electricidad.

6.- Para propósitos prácticos se recomienda usar a) como flotador un cilindro metálico de 55 galones, lo que nos proporciona 220 kilos de empuje, o tambores plásticos todos ellos cerrados herméticamente para prevenir su hundimiento. b) como trinquete una bicicleta, a la que le retiramos el pedal y a la porción de tubo paralelo a la bicicleta le añadimos un tubo pesado (tan pesado como sea necesario, o le agregamos un peso por soldadura) para que al caer la fuerza del peso accione la catalina. c) como faja entre el canal de la rueda y la polea adosada al eje del alternador una cinta de cuero. y d) como palancas madera o palos acoplados (estructuralmente como H echada) y e) por supuesto un alternador de carro y batería de 12 voltios.


Lima, Agosto 20 de 2014
Jorge Egúsquiza Loayza
jorge_egusquiza@hotmail.com

lunes, 2 de junio de 2014

ENERGY MULTIPLIER



Como se aprecia en el video, aparecen los siguientes elementos de izquierda a derecha:
1.- Pesas situadas sobre un extremo del mecanismo (peso seco - dry weight)
2.- Botellas colgando bajo las pesas (3) (peso líquido - wet weight)
3.- Recipiente color amarillo contiene agua cuyo nivel roza las botellas que cuelgan.
4.- Banco color rojo con una pesa de hierro encima, sirve como tope y asegura que (la tabla) el extremo de la palanca no baje más de 20 centímetros.
5.- fulcro, apoyo central de la palanca, altura total 40 centímetros. En el fulcro se acomoda un tubo de acero que se ve (sobresale) y que atraviesa dos rodajes, cada uno de los cuales está inscrito parcialmente en la madera y no se desplaza su contorno exterior.
6.- Tabla sobre el fulcro o apoyo central, mide 2.17 metros de largo por 15 centímetros de ancho y 2.54 centímetros de espesor. (6" x 1" x 7 feets)
7.- Balde rojo que contiene agua diámetro inferior 9 pulgadas, diámetro superior 12 pulgadas y altura 10 pulgadas. 
8.- Tubería en U invertida que comunica los baldes. tubo de PVC (grifería plástica) de 2 pulgadas de diámetro. medida exterior 18 pulgadas de altura y 18 pulgadas de ancho.
9.- Un ladrillo sobre un cajón de escritorio que sirve de soporte a la tubería de 2 pulgadas.
10.- Un balde plástico transparente graduado en litros de 12 litros de capacidad cuyo diámetro inferior es 9 pulgadas, diámetro superior 10 pulgadas y altura 12 pulgadas. 
11.- un cilindro de tubería de desague de PVC de diámetro 6 pulgadas con tapón en su extremo inferior (para que flote) y altura total de 23 centímetros. altura interior es de 22.5 centímetros y su volumen es de (7.62 x 7.62 x 3.1416 x 22.5 cm) 4.104 litros. Contiene en su interior una pesa de hierro de 1.850 kilos.

Funcionamiento:
Cuando se agrega un peso de 500 gramos en el extremo de la izquierda, sobre las pesas (dry weight), el extremo de la palanca baja 20 centímetros, en consecuencia el balde rojo sube 20 centímetros y desplaza un volumen de agua de aproximadamente 3.250 litros y el nivel de agua en el balde transparente sube 7.7 centímetros  elevando el cilindro pistón. Cuando se retira el peso de 500 gramos se repite el proceso de modo inverso y el cilindro-pistón baja.

Crítica: No hubo tiempo para conseguir un recipiente que contenga 3.25 litros de agua en una altura total de 20 centímetros para usarlo como peso líquido, de modo que tuve que improvisar con las botellas que se ven. Como éstas botellas contienen más volumen que 3.25 litros en 20 centímetros, entonces no se logra un funcionamiento óptimo. 
Debe notarse que en el recipiente amarillo del extremo izquierdo donde se hunden las botellas, también sucede un aumento del nivel de agua, claro si los recipientes son los apropiados, allí también subiría un pistón de modo equivalente.
En algún momento del video se aprecia que no hay un movimiento continuo, como que se interrumpe el ciclo, ésto se debe a que el tubo que comunica los recipientes se atasca, no es capaz de transportar todo el volumen de agua. Esto se soluciona usando varios tubos o usando un tubo de mayor diámetro. 
El ciclo completo, subir y bajar el cilindro-pistón dura 25 segundos apróximadamente, cuando se corrigen las fallas anotadas líneas arriba el ciclo se acelera a más o menos 6 segundos en total. 

Conclusiones: El contrapeso de peso variable funciona. Su eficiencia que fue calculada de 1 a 50, capaz de elevar un peso superior en 50 veces se sostiene porqué como está demostrado se eleva el nivel de agua del recipiente que contiene el cilindro pistón y claro si el recipiente es de mayor altura entonces puede contener un cilindro-pistón mucho más largo, como de  100 centímetros en lugar de los 22.5 del video, en cuyo caso desplazaría 18.24 litros. En este caso la eficiencia es de 1 a 36 con un solo cilindro-pistón.

Consideraciones finales: Se han usado materiales fáciles de conseguir, la fabricación del mecanismo no requiere habilidades especiales, cualquiera puede hacerlo en casa, la automatización del proceso se logra usando un motor para hacer subir y bajar el mecanismo, sugiero usar un motor de los que se usan para subir y bajar las lunas de los autos que trabaja con 12 voltios. Para instalar el generador se puede usar una palanca cuyo peso en un extremo es el que hunde el pistón, de modo tal que el mecanismo lo hace subir y a la vez el otro extremo desciende con una fuerza equivalente al peso que hunde el pistón accionando una manivela que a su vez produce un giro en una rueda conectada por una faja a un alternador de auto conectado a la batería. (sugiero el uso de un mecanismo similar a las afiladoras de cuchillos antiguas). Así mismo los baldes pueden ser reemplazados por recipientes metálicos rectos, la porción del tubo que lleva el agua hacia el balde transparente puede ir por fuera y conectarse al recipiente mediante un codo, etc.



Lima, Mayo 29 de 2014
Jorge Egúsquiza Loayza
jorge_egusquiza@hotmail.com


jueves, 10 de abril de 2014

ANTI GRAVITY DEVICE

Como puede verse en el video,  intervienen los siguientes elementos de izquierda a derecha:
1.- Botella 
2.- Pistón simulado, pieza de plastico color blanco con palito encima.
3.- Botella sobre un plato de la balanza
4.- Balanza o palanca de brazos iguales
5.- plato con pesas (peso duro, peso seco)
6.- bolsa colgante que contiene agua  (peso húmedo)
7.- vasija con agua
8.- Sobre todos ellos y de botella a botella tubería de PVC de 2"


Información adicional:
a.- las botellas miden (enteras) 35 cm de altura y su diámetro máximo es de 10,5 cm, allí donde flota el pistón.
b.- El volumen que se desplaza de botella a botella es de 108 centímetros cúbicos.
c.- El peso de la moneda es (nuevas) 7,3 gramos. Como hemos usado una moneda muy vieja asumiremos que pesa 7 gramos.
d.- El tiempo empleado en el ciclo completo, esto es, subir y bajar el pistón es en promedio seis segundos medido en el video.
e.- El volumen y peso de la bolsa colgante (peso húmedo) es aproximado, no fue medido, porqué la bolsa contiene aire y por lo tanto otorga volumen y aumenta el empuje. Teóricamente debió ser un envase cerrado casi sin aire y con un volumen de 108 cc igual al volumen que se transfiere.
f.- Cada plato de la balanza recorre (sube y baja) igual distancia que es el doble de la altura del volumen de agua (1.25 cm) o lo que es lo mismo 2.5 cm.
g.- El agua que se usó es agua potable del suministro de la casa y asumiremos que su densidad es 1.

Observación:
1.- Como puede verse en el video, cuando agregamos una moneda al plato del contrapeso, éste pesa más que la botella y hace que la botella se eleve. 
2.- La botella se eleva 2,5 centímetros, y apenas comienza a elevarse, cede la mitad del volumen contenido en ella y en ese espacio a la otra con la que está comunicada.
3.- La Botella que contiene el pistón simulado recibe 108 centímetros cúbicos de agua y su volumen aumenta,  haciendo subir al pistón una distancia de 1.25 centímetros.
4.- Cuando agregamos la moneda al otro plato donde está la botella que se elevó, inmediatamente está comienza a descender recuperando el volumen de líquido que ha cedido y haciendo posible que el pistón situado en la otra botella baje a su nivel inicial. 
5.- En el interín o entretanto, la botella al aumentar su peso levanta al contrapeso y al peso húmedo lo rescata de la vasija que contiene agua.

Conclusión:
a) El contrapeso de peso variable, funciona
b) Se han requerido 14 gramos ( 7 de ida y 7 de vuelta) para hacer subir y bajar el pistón
c) La fuerza  que se desarrolla para hacer subir y bajar el pistón está en función del volumen del pistón. En ese espacio bien pudo acomodarse un pistón que desplazara 700 centímetros cúbicos o 700 gramos (un frasco grande de shampoo - champú), por lo tanto 14 gramos pueden hacer subir y bajar 700, la relación es de 1 a 50

Apuntes finales:
Esto demuestra que es posible ahora,  fabricar un motor de movimiento perpetuo. En primer lugar se han usado tubos de dos pulgadas de diámetro, que no se había hecho antes, y se ha transportado el agua por arriba, aparte de haber sujetado el tubo encima de las botellas para que éstas no soporten el peso , tampoco se había hecho antes. En segundo lugar jamás se había mostrado vasos comunicantes donde uno de ellos subiera y bajara por acción de una palanca y en tercer lugar jamás nadie en la historia de la Física había logrado subir y luego bajar un peso de ese modo. Para invalidar el experimento el Crítico debe replicarlo y demostrar que no funciona, además deberá usar una palanca o balanza con dos pesos iguales, elevando uno de ellos con siete gramos y luego al peso que se elevó quitarle 108 gramos y como que está arriba hacerlo bajar con siete gramos.

Lima, Abril 10 de 2014
Jorge Egúsquiza Loayza
Lima - Perú
jorge_egusquiza@hotmail.com



miércoles, 19 de marzo de 2014

CONTRAPESO DE PESO VARIABLE - PRUEBA DE LABORATORIO

Como puede verse en la primera imagen: para la  prueba de laboratorio se usaron los siguientes elementos:
1.- botella de plástico con agua en su interior
2.- Balanza de platillos
3.- Botellas de agua de mesa 2.5 litros
4.- manguera transparente de media pulgada ó 12.5 milímetros
5.- pesas de 1 kilo y de medio kilo
6.- plomo en pedazos
7.- perno de 17 gramos de peso
8.- cubeta (azul) con agua

Paso 1.- en cada botella de agua de mesa de 2.5 litros se ha vertido aproximadamente 1.5 litros de agua y se les ha comunicado por arriba con la manguera, estableciendo el par de vasos comunicantes.
Paso 2.- Se ponen las botellas, una de ellas sobre un plato de la balanza y la otra sobre una base adecuada que le permita estar casi al nivel de la otra botella.
Paso 3.- Se acciona manualmente la balanza, que de este modo, se comporta sólo como una palanca inter apoyante de brazos iguales y se eleva la botella que está sobre el platillo de la balanza y verificamos que efectivamente existen vasos comunicantes y que mientras se eleva la botella, parte del líquido que contiene se traslada hacia la otra botella (la que está fuera de la balanza)
Paso 4.- Calcular la cantidad de líquido que pasa de una botella a otra.- Como ambas botellas tienen la misma forma y volumen, la cantidad de líquido que pase de la botella que está sobre la balanza será igual a la mitad del volumen de líquido contenido en una altura igual al desplazamiento espacial de la botella. La botella se desplaza tanto como la palanca y la palanca se desplaza una pulgada (se puede apreciar en la foto el desnivel) Por lo tanto, como el nivel de líquido previo al desplazamiento  o elevación de la botella era el mismo en la otra, cuando la primera botella se eleva una pulgada o 25 milímetros, la mitad de ese volumen va hacia la otra botella y en consecuencia: en la botella que se eleva el nivel de líquido desciende 12.5 milímetros, y su volumen disminuye en 12.5 mm x 3.1416 x radio de la botella al cuadrado ó 1.25 cm x 3.1416 x 27.56 cm2 ó 108 cm3.
Paso 4.- Cálculo del peso húmedo: Ahora ya sabemos que el volumen de líquido que la botella que está sobre la balanza cede a la otra botella es de 108 cm3, por lo tanto, la botella que está sobre la balanza perderá un peso de 108 gramos cuando se eleve y ese será el peso húmedo, por lo tanto debemos introducir 108 gramos de agua en la botella que aparece colgando de un extremo de la balanza sobre una cubeta azul.
Paso 5.- Hecho lo anterior agregamos peso al platillo opuesto a la botella que se elevará, hasta estar muy cerca del punto de equilibrio, lo que significa que si agregáramos una pizca más de peso , la botella comenzaría a elevarse. Este peso que se agrega también es calculable e incluye el peso de la botella que se eleva y el peso de la manguera y el líquido que contiene fuera del nivel hasta su punto medio entre las dos botellas, menos el peso total del peso húmedo.
Paso 6.- Agregar un peso adicional al platillo con las pesas para desequilibrar el sistema. En este caso agregamos un perno que pesaba 17 gramos.

Resultado: Efectivamente al agregar el perno, el platillo con las pesas pesa más que la botella, en consecuencia baja y la botella sube, apenas comienza a subir empieza a ceder volumen a la otra botella que está fuera de la balanza hasta establecer un nuevo nivel, luego retiramos el perno del platillo con las pesas y lo agregamos al platillo que sostiene la botella que se eleva, cuando hacemos ésto la botella que se elevó inmediatamente comienza a bajar, recuperando el volumen y peso que perdió. En el interín o entretanto, cuando se produce el desequilibrio del sistema, esto es, cuando agrego el perno al plato que contiene las pesas, el peso húmedo (la botella que pende de un extremo de la balanza) desciende y se hunde en el agua que contiene la cubeta azul, pero desciende a medida que la botella que se eleva pierde peso, claro, como pierde peso entonces el plato que contiene las pesas pesa cada vez más, pero como una parte de ese peso es agua que se sumerge en agua (cuyo peso se anula) (antigravedad ?) se restablece el equilibrio (salvo los 17 gramos), luego al retirar el perno del plato con las pesas y pasarlo al plato que sostiene la botella que se eleva sucede lo inverso: la botella que se elevó ahora baja y  el volumen y peso que cedió, ahora regresa y le aumenta el peso y pesa cada vez más y rescata al peso húmedo subiéndolo y volvemos al momento inicial. En la segunda foto se pueden apreciar algunos detalles, como, la diferente posición de la botella que pende de un extremo de la balanza o la diferencia de posición de la botella que se eleva.

Calificación: Califico el experimento como bueno, pues ha probado que es víable. El contrapeso de peso variable funciona, En condiciones duras (por los recursos empleados) como debe ser, se requieren 17 gramos dos veces para que una cubeta de dos comunicadas, ceda a la otra 108 gramos de agua ó 34/108  que podemos situar en treinta por ciento, pero considerando que se requieren 31.5 litros de agua para generar un empuje de 100 kilos (motor de empuje NKN), tenemos pues, que en estas condiciones duras requeriríamos de 10 kilos (30% de 32) para trasladar 32 litros de una cubeta a otra, en otras palabras, requiero de 10 kilos para producir un empuje de 100.
Es necesario destacar que el factor altura es irrelevante cuando se trata de un sistema como el mostrado porqué una vez que se produce el desequilibrio del sistema, éste persiste hasta llegar al extremo inferior, por lo tanto si la palanca en lugar de desplazarse una pulgada lo hiciera 8 o 10 no se afectaría la cantidad de fuerza necesaria para desequilibrar el sistema.
El factor tiempo, si es importante porqué afecta el resultado. Desde un punto de vista teórico sólo se requeriría de un gramo para desequilibrar cualquier sistema, pero el diámetro de la manguera que conecta las botellas por arriba es mínimo (condición dura) equivale a 1.5 cm2  cuando el volumen que se desplaza tiene un área de 50 centímetros cuadrados. Esto determina que el volumen de 62 centímetros cúbicos que cede la botella que se eleva demora demasiado en pasar a la otra botella, no sólo, porqué la manguera que las comunica es muy estrecha sino también porqué es demasiado larga. 
Se pueden comunicar los recipientes por abajo (como en el esquema del contrapeso de peso variable) pero no es muy aconsejable porqué el grosor de los tubos los hace muy rígidos, o se pueden comunicar por arriba con tubos mucho más grandes en diámetro suspendidos sobre los vasos comunicantes, o lateralmente o de costado, en fin, es necesario explorar nuevas formas, de hecho la siguiente que mostraré será usando tubos y conexiones de pvc de uso en grifería.
Claro, como el líquido demora en pasar de una botella a otra, entonces entorpece la acción del peso húmedo que desciende, porqué suceden ambos eventos en diferentes tiempos.
El aspecto más importante que afectó la prueba es el diámetro de la botella que pende al extremo de la balanza. Cómo no encontré otra a mano más adecuada debí usar esta, que se ve en la foto, y cuyo radio no es constante porqué su forma es irregular en la base con 3.5 en la base y luego 3.8 cm. de modo tal que es difícil acomodar 108 cm3 de agua en una pulgada de botella como debe ser, además de ser demasiado grande.  Esto explica un tanto porqué debí usar tanto peso como 17 gramos para desequilibrar el sistema. En la siguiente prueba corregiremos este detalle.

Conclusión: El contrapeso de peso variable funciona, En mejores condiciones, además cualquiera puede replicar el experimento, se  demostrará una vez más  que el concepto teórico es acertado y se fabricará un motor de movimiento perpetuo.



Lima, marzo 19 de 2014
Jorge Egúsquiza Loayza
jorge_egusquiza@hotmail.com



martes, 14 de enero de 2014

CONTRAPESO DE PESO VARIABLE

Un contrapeso de peso variable es un contrapeso cuyo peso disminuye a medida que baja y aumenta a medida que asciende. Ha sido expresamente creado con el objetivo de contrapesar un peso que disminuye cuando asciende y aumenta cuando baja. Específicamente ha sido inventado con el objetivo de levantar una cubeta que contiene agua (o cualquier otro fluido) de modo tal que cumpliendo el principio de vasos comunicantes se eleve el nivel en otra cubeta en posición fija que comunica con ella y luego que esto se haya hecho descienda y retorne a su posición original y consecuentemente en la otra cubeta en posición fija el nivel regrese también a su posición anterior. Claro está, que cuando la cubeta asciende, una parte del líquido que contiene es trasvasado hacia la cubeta en posición fija lo que ocasiona una reducción de peso en la cubeta que asciende.

El contrapeso de peso variable tiene un objetivo específico y su carrera, esto es la distancia que recorre corresponde a la distancia necesaria que debe ascender la cubeta móvil para elevar el nivel a la altura requerida en la cubeta fija, ésto es, conocida la distancia y conocido el peso porqué conocemos el volumen de líquido que requiere la cubeta fija para lograr el nivel deseado podemos disponer la construcción del contrapeso de peso variable, que consta de los siguientes elementos:

1.- PESO SECO: (dry weight) o peso duro, es la porción sólida del contrapeso y corresponde al peso mínimo que alcanza la cubeta móvil cuando asciende a la posición requerida. Para el ejemplo y que corresponde a los dibujos a continuación la cubeta móvil asciende 25 centímetros y pierde un peso de 31.5 kilos, esto es, cede a la cubeta fija 31.5 litros de líquido, por lo tanto el peso seco es el peso total de la cubeta móvil  menos 31.5 kilos.

2.- PESO HUMEDO: (wet weight) o peso líquido, es la porción líquida del contrapeso y corresponde al peso que pierde la cubeta móvil cuando asciende, para el caso del ejemplo es de 31.5 kilos y si el líquido es agua corresponde a un volumen de 31.5 litros. el peso húmedo se sumerge totalmente cuando acaba la carrera del contrapeso, esto es, su forma es cilíndrica y en su interior se encuentran contenidos 31.5 litros de agua en una altura de 25 centímetros, que corresponde exactamente a la carrera del contrapeso. Si el material que contiene el líquido es muy denso, su peso deberá ser descontado del peso seco.

3.- CUBETA DE INMERSION: (inmersion bucket) Es una cubeta situada exactamente por debajo del peso húmedo y contiene agua, de modo tal que apenas inicia la carrera el contrapeso, el peso húmedo se sumerge en la cubeta. Esta cubeta de inmersión necesariamente tiene más altura que el peso húmedo para posibilitar que éste se sumerja totalmente.

Funcionamiento.- En el momento cero o previo al inicio. En un extremo se halla la cubeta móvil con un peso total de P. Este peso total "P" es el peso del contrapeso que es la suma del peso seco más el peso húmedo. Cuando el contrapeso desciende (por acción manual de manivela o motor, ya sea que accione un piñón o jale o empuje el sistema) inmediatamente sube la cubeta móvil y cede una porción de líquido a la cubeta fija lo que se traduce en una reducción de peso y también sucede que una porción del peso húmedo se ha sumergido y el contrapeso reducido iguala al peso reducido de la cubeta móvil y el proceso continúa hasta el final, luego (después del tiempo requerido por la cubeta fija) se produce lo inverso ya sea que el contrapeso ascienda o la cubeta móvil descienda (por acción externa, de manivela o motor) sube de nivel el líquido en su interior y en consecuencia aumenta de peso, también sube el contrapeso y el peso húmedo asciende igualando el peso aumentado y así hasta el final.




El primer dibujo muestra los componentes antes de iniciarse el proceso, puede verse que el peso húmedo se encuentra exactamente encima del nivel de agua y la cubeta móvil llena totalmente de liquido, también se muestra que la altura del peso húmedo es de 25 centímetros o la carrera del contrapeso.



El segundo dibujo muestra a la cubeta móvil que se ha desplazado hacia arriba y en consecuencia ha cedido un volumen de 31.5 litros que corresponde también al volumen del peso húmedo que ahora se encuentra totalmente sumergido y el peso seco está exactamente sobre el nivel del agua, nótese también que el nivel en la cubeta de inmersión ha subido (el peso húmedo puede estar más alejado del peso seco) Aquí se aprecia claramente que el sistema iguala los pesos, ambos extremos de la palanca han perdido 31.5 kilos. 

¿Y para qué sirve todo esto ? En primer lugar este contrapeso de peso variable permite que se levante la cubeta con un mínimo de esfuerzo y en segundo lugar, que retorne a su posición original también con un mínimo de esfuerzo, porqué el sistema siempre está en equilibrio y sólo se mueve por la aplicación de una mínima fuerza. Luego que esto ha sido posible, la cubeta fija que no aparece en los dibujos y que en realidad corresponde al MOTOR DE EMPUJE NKN recibe un volumen de 31.5 litros de líquido que a su vez elevan un flotador cuyo volumen es de 100 litros y desarrolla una fuerza de empuje de 100 kilogramos que levanta un peso equivalente cinco centímetros.

Jorge Egúsquiza Loayza
En Lima - Perú a 14 de enero de 2014
jorge_egusquiza@hotmail.com


martes, 7 de enero de 2014

MOTOR DE EMPUJE NKN

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


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