Péndulo de Foucault

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El objetivo principal del proyecto consiste en proveer a la Universidad de una solución, para la construcción de un nuevo monumento en la misma. En este caso se ha elegido un péndulo de Foucault. Entre los objetivos secundarios, se encuentra la consecución del título de Ingeniería Industrial, y además se tienen otras metas como el uso aplicado de programas de modelación 3D y de herramientas de cálculo de estructuras metálicas. En esta ocasión se ha empleado Tekla Structures y Nuevo Metal 3D respectivamente. El presente proyecto abarca tareas como la elección de los principales parámetros del péndulo, basándonos en la experiencia de otros elementos similares ya construidos, y no solo en España sino en otros países de latitud parecida, ya que este parámetro determina su funcionamiento y su periodo de oscilación. También se ha diseñado para el péndulo una estructura portante singular, adecuada a su ubicación definitiva. Dicha estructura es metálica, y está dimensionada con perfiles laminados y tubo estructural. Esta construcción pretende ser atractiva e interactiva para con la gente que frecuenta la universidad, ya que se sitúa en pleno centro del patio del edificio Sabatini. Por ello la estructura se eleva 4m por encima de la cota de paso. De esta forma, se puede acceder a su interior sin interferir demasiado en el paso de las personas por el patio. Puesto que es conveniente que el péndulo tenga una longitud suficiente, la forma estructural seleccionada ha sido la de una esfera de unos 18m de diámetro, formada a base de perfiles tubulares. Esta estructura se ha elegido descartando otras candidatas, basándome principalmente en aspectos económicos, funcionales y estéticos, y en este orden de importancia. Por todo lo mencionado, en un futuro se podría valorar esta opción como una alternativa a construir en la Universidad, ya que el péndulo representa un paso importante en el mundo de la ingeniería; y qué mejor punto de exposición puede haber para el mismo, que la propia Universidad.
Ingeniería Industrial

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Publié le 01 juin 2012
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PÉNDULO DE FOUCAULT

Departamento de Ingeniería Mecánica

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR




PROYECTO FIN DE CARRERA




PÉNDULO DE FOUCAULT










Autor: JUAN FRANCISCO DE FRUTOS FERNANZ

Tutor: JOSE LUIS PÉREZ DÍAZ

Leganés, Junio de 2012
UNIVERSIDAD CARLOS III LEGANÉS JUNIO/2012 1 PÉNDULO DE FOUCAULT
INDICE GENERAL

AGRADECIMIENTOS
RESUMEN
MEMORIA
• ANEXO 1: CÁLCULOS
• ANEXO 2: ESTUDIO BASICO DE SEGURIDAD Y SALUD
• ANEXO 3: RESUMEN DE PRESUPUESTO POR CAPITULOS
PLANOS
PLIEGO DE CONDICIONES
PRESUPUESTO










UNIVERSIDAD CARLOS III LEGANÉS JUNIO/2012 2 PÉNDULO DE FOUCAULT
Título: Péndulo de Foucault

Autor:

Director:




EL TRIBUNAL


Presidente:


Vocal:


Secretario:




Realizado el acto de defensa y lectura del Proyecto Fin de Carrera el día __ de
_______ de 20__ en Leganés, en la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Carlos III
de Madrid, acuerda otorgarle la CALIFICACIÓN de


VOCAL




SECRETARIO PRESIDENTE

UNIVERSIDAD CARLOS III LEGANÉS JUNIO/2012 3 PÉNDULO DE FOUCAULT
AGRADECIMIENTOS


Mis agradecimientos van en primer lugar a mi familia por apoyo prestado durante
estos años de esfuerzo y estudio. Sin ellos no habría sido posible.

Quiero agradecer a mi tutor la confianza que ha puesto en mí llevando este proyecto, y
sobre todo la libertad que me ha dado para elaborarlo.

También quiero dedicar unas palabras a mi pareja, amigos y gente cercana que
también me han ayudado a llegar hasta aquí.

Gracias a todos,

Juan Fco. De Frutos Fernanz
.



UNIVERSIDAD CARLOS III LEGANÉS JUNIO/2012 4 PÉNDULO DE FOUCAULT
RESUMEN


El objetivo principal del proyecto consiste en proveer a la Universidad de una
solución, para la construcción de un nuevo monumento en la misma. En este caso se ha
elegido un péndulo de Foucault.

Entre los objetivos secundarios, se encuentra la consecución del título de Ingeniería
Industrial, y además se tienen otras metas como el uso aplicado de programas de modelación
3D y de herramientas de cálculo de estructuras metálicas. En esta ocasión se ha empleado
Tekla Structures y Nuevo Metal 3D respectivamente.

El presente proyecto abarca tareas como la elección de los principales parámetros del
péndulo, basándonos en la experiencia de otros elementos similares ya construidos, y no solo
en España sino en otros países de latitud parecida, ya que este parámetro determina su
funcionamiento y su periodo de oscilación.

También se ha diseñado para el péndulo una estructura portante singular, adecuada a
su ubicación definitiva. Dicha estructura es metálica, y está dimensionada con perfiles
laminados y tubo estructural.

Esta construcción pretende ser atractiva e interactiva para con la gente que frecuenta la
universidad, ya que se sitúa en pleno centro del patio del edificio Sabatini. Por ello la
estructura se eleva 4m por encima de la cota de paso. De esta forma, se puede acceder a su
interior sin interferir demasiado en el paso de las personas por el patio.

Puesto que es conveniente que el péndulo tenga una longitud suficiente, la forma
estructural seleccionada ha sido la de una esfera de unos 18m de diámetro, formada a base de
perfiles tubulares. Esta estructura se ha elegido descartando otras candidatas, basándome
principalmente en aspectos económicos, funcionales y estéticos, y en este orden de
importancia.

Por todo lo mencionado, en un futuro se podría valorar esta opción como una
alternativa a construir en la Universidad, ya que el péndulo representa un paso importante en
el mundo de la ingeniería; y qué mejor punto de exposición puede haber para el mismo, que la
propia Universidad.

Palabras clave: Péndulo, Foucault, estructura metálica, tubo rectangular, pasarela,
cúpula, esfera, rodamiento, UC3M, péndulo simple.

UNIVERSIDAD CARLOS III LEGANÉS JUNIO/2012 5 PÉNDULO DE FOUCAULT MEMORIA


















DOCUMENTO Nº 1
MEMORIA












UNIVERSIDAD CARLOS III LEGANÉS JUNIO/2012 6 PÉNDULO DE FOUCAULT MEMORIA DESCRIPTIVA

INDICE

1. MEMORIA DESCRIPTIVA............................................................................................. 10
1.1. Objeto del proyecto. ................................................................................................... 10
1.2. Introduccion y justificación. ...................................................................................... 10
1.3. Alcance. ..................................................................................................................... 11
1.4. Información previa. Situación. .................................................................................. 12
1.5. Reglamento, normas y especificaciones .................................................................... 12
1.6. Descripción del proyecto. .......................................................................................... 13
1.7. Prestaciones de la construcción. ................................................................................ 15
1.8. Plan de obra ............................................................................................................... 16
2. MEMORIA CONSTRUCTIVA. ....................................................................................... 18
2.1 Sustentación del edificio. ........................................................................................... 18
2.2 Sistema estructural ..................................................................................................... 18
2.2.1 Trabajos previos ................................................................................................. 18
2.2.2 Cimentación ........................................................................................................ 18
2.2.3 Estructura portante y horizontal. Composición y montaje................................. 19
2.3 Sistema envolvente. ................................................................................................... 21
2.4 . Equipamiento. .......................................................................................................... 21
2.4.1 Cable ................................................................................................................... 21
2.4.2 Punto de sujeción ............................................................................................... 22
2.4.3 Bola esfera .......................................................................................................... 22
2.4.4 Base .................................................................................................................... 23
3. CUMPLIMIENTO DEL CTE Y DE OTROS REGLAMENTOSY DISPOSICIONES. . 25
3.1 Seguridad Estructural. EXIGENCIAS BÁSICAS ..................................................... 25
3.1.1 SE 1. Resistencia y estabilidad: .......................................................................... 25
3.1.2 SE 2. Aptitud al servicio: .................................................................................... 25
3.2 Seguridad de utilización. ............................................................................................ 25
3.2.1 SUA 1. Seguridad frente al riesgo de caídas: .................................................... 25
3.2.2 SUA 2. Seguridad frente al riesgo de impacto o atrapamiento: ........................ 25
3.2.3 SUA 3. Seguridad frente al riesgo de aprisionamiento: ..................................... 25
UNIVERSIDAD CARLOS III LEGANÉS JUNIO/2012 7 PÉNDULO DE FOUCAULT MEMORIA DESCRIPTIVA
3.2.4 SUA 4. Seguridad frente al riesgo causado por iluminación inadecuada: ........ 25
3.2.5 SUA 5. Seguridad frente al riesgo causado por situaciones de alta ocupación:26
3.2.6 SUA 8. Seguridad frente al riesgo causado por la acción del rayo: .................. 26
3.2.7 SUA 9. Accesibilidad: ......................................................................................... 26
4. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................... 27
4.1 NORMAS .................................................................................................................. 27
4.2 LIBROS ..................................................................................................................... 28
4.3 WEB y referencias ..................................................................................................... 28

ANEXO 1 CALCULOS ...............................................................................................................
ANEXO 2: ESTUDIO BASICO DE SEGURIDAD Y SALUD ..................................................
ANEXO 3: RESUMEN DE PRESUPUESTO POR CAPITULOS .............................................

UNIVERSIDAD CARLOS III LEGANÉS JUNIO/2012 8 PÉNDULO DE FOUCAULT MEMORIA DESCRIPTIVA
INDICE DE FIGURAS

Figura 1: Emplazamiento aproximado de las obras 12
Figura 2: Esquema péndulo 13
Figura 3: Vista 3D estructura 14
Figura 4: Vista pasarela 14
Figura 5: Esquema barandillas 15
Figura 7: Vista 3D estructura 19
Figura 8: Vista 3D general 19
Figura 9: cuadro de cables 20
Figura 10: Esquema rodamiento de contacto angular 21
Figura 11: Esquema alojamiento del rodamiento 22
Figura 12: Esquema esfera 22
Figura 13: Base 23
Figura 14: Sistema recuperador de energía situado en el centro de la base 24




UNIVERSIDAD CARLOS III LEGANÉS JUNIO/2012 9 PÉNDULO DE FOUCAULT MEMORIA DESCRIPTIVA

1. MEMORIA DESCRIPTIVA.


1.1. OBJETO DEL PROYECTO.

El objetivo principal del proyecto consiste en proveer a la Universidad de una
solución, para la construcción de un nuevo monumento en la misma. En este caso se ha
elegido un péndulo de Foucault.

Entre los objetivos secundarios, se encuentra la consecución del título de Ingeniería
Industrial, según normativa vigente. Además se tienen otras metas como el uso aplicado de
estructuras de modelación 3D y herramientas de cálculo de estructuras metálicas. En este caso
se ha empleado Tekla Structures y Nuevo Metal 3D respectivamente.


1.2. INTRODUCCION Y JUSTIFICACIÓN.

El péndulo de Foucault fue inventado en 1851 por el físico francés Bernard León Foucault.

La invención del péndulo que lleva su nombre fue la primera demostración física de la
rotación de la Tierra, hecho del que nadie dudaba en aquella época, pero del que tampoco nadie
encontraba un experimento decisivo. Foucault lo descubrió por casualidad: trabajaba en su torno con
una varilla metálica de aproximadamente 1 metro de largo cuando por accidente la punta de la varilla
comenzó a vibrar en una dirección. Al hacer girar el mandril que sujetaba la varilla la dirección de la
vibración no cambiaba. Foucault indujo que la oscilación de un péndulo también sería independiente
del movimiento de rotación del punto de sujeción al techo, y lo comprobó el 8 de enero de 1851 en su
taller con una masa de 5 kg. y un hilo de 2 metros de largo. El lento viraje del plano de oscilación del
péndulo no es otra cosa que una ilusión de los observadores situados sobre la Tierra incapaces de
percibir su propia rotación.

En febrero fue invitado a reproducir la experiencia en el Observatorio de París, esta vez con un
péndulo de 11 metros de largo y una masa de 28 kg. En esa ocasión Foucault afirmó que el giro
aparente del plano de oscilación describiría una vuelta completa por día en los polos mientras que iría
disminuyendo según el seno de la latitud hasta hacerse nulo en el ecuador.

El tiempo que tarda el péndulo en dar una vuelta completa es exactamente de 24 horas en los
polos y va aumentando a medida que nos acercamos al ecuador. En España tarda aproximadamente 37
horas.

Si situamos el péndulo en el hemisferio norte, el péndulo efectúa el giro en sentido contrario a
las agujas del reloj, si le colocamos en el hemisferio sur girará en el sentido de las agujas del reloj y si
le situamos en el mismo ecuador, el péndulo sencillamente no gira. Durante la prueba de Foucault el
péndulo estuvo oscilando durante varias horas antes de detenerse a causa del rozamiento del aire.
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