Suposiciones C AÑÓN DE AIRE DE ALTA PRESIÓN Franco Zamora, Andrés Cornejo, Ismael Romero , Jose Bilbao Diseño del cañón Simulaciones Objetivo (Problema a resolver) Relevancia del proyecto Conclusiones • Diseñar un cañón con regulación de potencia de disparo y optimización de energía para probar la resistencia al impacto de láminas de vidrio • Calcular la presión necesaria para disparar un proyectil a una velocidad requerida • Simular los efectos de presión y velocidad utilizando diferentes softwares • Para este proyecto se tiene como eje fundamental el análisis de un cañón de aire el cual se puede resumir como un sistema el cual acelera el aire que ingrese hasta obtener la energía necesaria para poder propulsar proyectiles sin necesidad de alguna fuente de energía que no venga del fluido impulsado • Factor de seguridad del tanque Las zonas rojas indican un factor de seguridad bajo • Vectores de velocidad dentro del cañón Los vectores con mayor velocidad se encuentran en la mitad del cañón • Presión estática dentro del cañón en el plano XY Existe mayor presión en la entrada del cañón Ecuaciones Se logró el diseño de un cañón el cual su forma era la más óptima para disparar un proyectil a velocidades muy altas Gracias a los cálculos y a las ecuaciones correctas, se determinó una presión de 8 , 4 [Mpa] dentro del tanque el cual hará que se dispare un proyectil capaz de romper un vidrio de 40 [mm] Las simulaciones nos ayudan a determinar el comportamiento de la velocidad y la presión dentro del cañón 𝜎 𝑓𝑠 = 3 𝐹 𝑓 𝐿 2𝑏 𝑑 2 𝑃 𝑜 𝑉 𝑜 𝑙𝑛 1 + 𝐴𝐿 𝑉 𝑜 − 𝐹 𝑟 ∗ 𝑥 = 1 2 𝑚 𝑣 2 𝜎 1 = 𝑃 1 𝑟 𝑡 ; 𝜎 2 = 𝑃 1 𝑟 2𝑡 • Fluido comprensible • Propiedades constantes • Conservación de momento entre el cañón y proyectil • E n la primera ecuación, sabiendo el esfuerzo de flexión y las dimensiones del vidrio, se despeja la fuerza para así determinar el tiempo y velocidad necesario del proyectil • En la segunda ecuación, se calcula la fricción generada por el cañón con el proyectil y se realiza un balance de energía de la expansión necesaria del aire comprimido para obtener la presión del tanque • Finalmente, se calcula los esfuerzos que ejercen dentro del tanque para determinar el factor de seguridad Mecánica de Fluidos Referencias • De la Torre, K A , Chamorro, J T , & Guamán, J S ( 2020 ) Diseño de una pistola de aire comprimido para dardos anestésicos Quito : UNIVERSIDAD SAN FRANCISCO DE QUITO USFQ • Callister, Jr , W D , & Rethwisch , D G ( 2014 ) Materials Science ans Engineering an Introduction Hoboken, NJ : John Wiley & Sons, Inc • Gerhart, P M , Gerhart, A L , & Hochstein, J I ( 2016 ) Fundamentals of Fluid Mechanics Danvers, MA : John Wiley & Sons, Inc