FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE

INGENIERA CIVIL

DISEO DE UN PUENTE HIDRALICO

Autores:
Johana Aguirre Toribio
Lee Orbegoso Palomino
Yessica Roldan Flores

Asesor:
Ing. Giovene Prez Campomanes

Lnea de investigacin:
Diseo Hidrulico

CHIMBOTE PERU
2015

NDICE

Pg.
NDICE
INTRODUCCIN

CAPTULO I

OBJETIVOS:
1.1. Objetivo general....5
1.2. Objetivos Especficos.......5

CAPTULO II
MARCO TERICO:
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.

Conceptos bsicos...5
La hidrulica en la construccin de puentes....6
Puente hidrulico..7
El principio de Pascal en el funcionamiento de un
Puente
hidrulico..8

CAPTULO III
DESARROLLO DEL TEMA:
3.1. Materiales y herramientas.11
3.2. Procedimiento.12
3.3. Resultados...14

CAPTULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
4.1. Conclusiones..17
4.2. Recomendaciones.18

BIBLIOGRAFA Y LINKOGRAFA.............................................................19

INTRODUCCIN

La necesidad es la madre de la invencin. Partiendo de esto el puente nace a

partir de la simple necesidad de librar un obstculo, para poder llegar al lugar
deseado; tal vez sin pensarlo el hombre primitivo cruzo un rbol derribado, a
partir de ello empez a derribar rboles para librar abismos, ros, etc.
El presente proyecto responde a la necesidad de sistematizar un conjunto de
conocimientos, experiencias y resultados, que en el mbito de la Mecnica de
fluidos (hidrulica) se han venido desarrollando y mejorando progresivamente,
ao tras ao; observndose su aplicacin en diversas estructuras modernas
de nuestro entorno.
Teniendo en cuenta la importancia que la Mecnica de fluidos tiene para la
construccin de puentes hidrulicos, el trabajo va dirigido a todos los
profesionales en ingeniera que desarrollan su labor mediante el uso de
principios fsicos y matemticos.
La manera sencilla, didctica y asequible en que ha sido redactado y ejecutado
el proyecto, hace posible su utilizacin: por los estudiantes de pre- grado de las
profesiones de ingeniera y por cualquier persona interesada en la temtica.
A manera de sntesis, el siguiente trabajo busca incorporar el concepto de la
Hidrulica mediante el uso del Principio de Pascal, velocidad, fuerza y presin;
y su aplicacin para el funcionamiento de un puente hidrulico. En este caso,
se eligi elaborar un puente que se pueda levantar, de tal manera que pueda
dar paso a barcos de gran envergadura, haciendo de los ros y mares un medio
de transporte para los barcos.
El proyecto titulado Diseo de un puente hidrulico consta de las
siguientes partes: Objetivos, marco terico,
desarrollo del tema,
recomendaciones y conclusiones, bibliografa y linkografa y anexos. Cada una
de ellas ser desarrollada en forma amplia y fundamentada en leyes y
principios tericos que explican a detalle el concepto de la Hidrulica, en este
caso se eligi crear un puente hidrulico accionado con jeringas que es el
medio por el cual queremos demostrar el principio de Pascal.
Finalmente, como resultado del proyecto podremos observar el funcionamiento
de un puente hidrulico y la explicacin de los conocimientos que son aplicados
en estructuras de esta magnitud.

CAPTULO I

1. OBJETIVOS:
1.1.

OBJETIVO GENERAL: Presentar el diseo y funcionamiento de un

puente hidrulico.

1.2.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Explicar un prototipo de puente hidrulico con el fin de
adquirir conocimientos previos del tema a desarrollar.
Aplicar los conocimientos aprendidos en el curso: Principio de
Pascal.
Explicar la relacin que existe entre fuerza, presin para el
funcionamiento del puente.

CAPTULO II
2. MARCO TERICO:
2.1.

CONCEPTOS BSICOS:
2.1.1. Presin: La presin es una magnitud fsica vectorial que mide la
fuerza en direccin perpendicular por unidad de superficie, y
sirve para caracterizar cmo se aplica una determinada fuerza
resultante sobre una superficie.
P=F/S
Dnde:

F: Fuerza
S: rea

La unidad ms utilizada es el Pascal (Pa) = N / m2

2.1.2. Fluido: Un fluido es un conjunto de partculas que se mantienen
unidas entre s por fuerzas cohesivas dbiles y/o las paredes de
un recipiente; el trmino engloba a los lquidos y los gases.
2.1.3. Fuerza: Es todo agente capaz de modificar la cantidad de
movimiento o la forma de los cuerpos materiales

2.1.4. Hidrulica: La hidrulica es una rama de la fsica y la ingeniera

que se encarga del estudio de las propiedades mecnicas de los
fluidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con
la masa y empuje de la misma.
2.1.5. Principio: Un principio es una ley o regla que se cumple o debe
seguirse con cierto propsito, como consecuencia necesaria de
algo o con el fin de lograr cierto propsito.
2.1.6. Velocidad: La velocidad es una magnitud fsica de carcter
vectorial que expresa la distancia recorrida por un objeto por
unidad de tiempo.
2.1.7. Slido: Un cuerpo slido es uno de los cuatro estados de
agregacin de la materia, se caracteriza porque opone
resistencia a cambios de forma y de volumen. Sus partculas se
encuentran juntas y correctamente ordenadas.
2.1.8. Lquido: El lquido es un estado de agregacin de la materia en
forma de fluido.

2.2.

LA HIDRULICA EN LA CONSTRUCCIN DE PUENTES:

La Hidrulica es la tecnologa que emplea un lquido, bien agua o
aceite (normalmente aceites especiales), como modo de transmisin
de la energa necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.
Bsicamente consiste en hacer aumentar la presin de este fluido (el
aceite) por medio de elementos del circuito hidrulico (compresor)
para utilizarla como un trabajo til, normalmente en un elemento de
salida llamado cilindro.
El uso de la tecnologa hidrulica es muy variado, no solamente la
podemos encontrar en el mbito industrial, sino tambin en otros
mbitos, incluso relacionados con la vida real. Se emplea en la
construccin, sobre todo relacionado con lo fluvial, ya sean
compuertas, presas, puentes, tuberas, etc.
Esto muestra que los aspectos hidrulicos son fundamentales en los
puentes fluviales: un buen conocimiento de estos aspectos har el
puente ms seguro y ms barato. Tambin se desprende que lo que
se ha avanzado en el conocimiento de las estructuras, las cargas,
los materiales y los procedimientos de construccin es mucho ms
que lo conocido sobre las acciones del agua. Pero no slo la accin

del agua es el objeto de la hidrulica de puentes, sino tambin

cuestiones de concepcin del puente y de la misma va, como son
las dimensiones y el emplazamiento del puente.
Para la construccin de un puente hidrulico se debe tener en
cuenta los siguientes principios:

Una caracterstica esencial para la construccin de un puente

es su estabilidad fluvial, es decir, la garanta de que el ro no
modifique su cauce con efectos negativos para el puente. El
fracaso ms elemental de un puente es descubrir que se
construye sobre seco, mientras el cauce del ro se encuentre
en otro lugar. Por ello es interesante el estudio en un tramo
largo para elegir el cruce ms estable, que puede ser por
ejemplo un lugar en que se encuentre encajado el material
duro y por tanto virtualmente inmvil.

El conocimiento del ro, hidrolgico e hidrulico y sobre todo

morfolgico es muy til en el estudio de la estabilidad
necesaria para un puente. La historia del ro, a travs de
cartografa y posiblemente fotografa area, puede ser una
informacin valiosa. Pero tambin hay que conocer si en el
futuro se proyectan obras o actuaciones que puedan
modificar la estabilidad: as la construccin de una presa
aguas arriba la extraccin de ridos puede cambiar
radicalmente la naturaleza del cauce.

Es importante tener en cuenta que un puente no ser estable si no lo

es el tramo fluvial comprometido. El ro es por naturaleza
esencialmente mvil y cambiante. En consecuencia, el estudio de un
puente que interacta con un ro no puede independizarse del
correspondiente estudio de la Hidrulica. La estabilidad fluvial,
lograda durante cientos o miles de aos por el ro, puede verse
seriamente alterada por la construccin de un puente, por ende es
necesario tomar precauciones para evitar fallas que tienen como
consecuencia grandes accidentes.

2.3.

PUENTE HIDRULICO:
Un puente hidrulico es un tipo de puente mvil que se puede
levantar con la ayuda de un circuito hidrulico para as permitir la
entrada a travs de un portn, o bien para permitir el trfico martimo
a travs de un cuerpo. La parte que se mueve se gira a travs de un
eje horizontal o a modo de bisagra.

2.3.1.

TIPOS DE PUENTES HIDRAULICOS:

2.3.1.1.

Puentes basculantes: Los puentes basculantes son los

que giran alrededor de un eje horizontal situado en una
lnea de apoyo; se incluyen por tanto en ellos los
levadizos y los basculantes

Figura N01
Tomado de la pgina web http://puentehidraulicocolsaf2013.blogspot.com/

2.3.1.2.

Puentes giratorios: En los puentes giratorios de eje

vertical caben, igual que en los basculantes, dos
posibilidades de apertura: o bien girar dos vanos
simtricos sobre una pila situada en el centro del canal
de navegacin, aunque en algn caso excepcional puede
estar situada en un borde; o bien girar dos semivanos
con sus compensaciones, sobre dos pilas situadas en los
bordes del canal.

Figura N02
Tomado
de
http://puentehidraulicocolsaf2013.blogspot.com/

2.3.1.3.

la

Puentes de elevacin vertical: Los

desplazamiento vertical son tableros
apoyados, cuyos apoyos se pueden mover
para elevarlos a la cota que requiere
navegacin.

pgina

web

puentes de
simplemente
verticalmente
el barco de

Figura N03
Tomado
de
http://puentehidraulicocolsaf2013.blogspot.com/

la

pgina

web

2.4.

EL PRINCIPIO DE PASCAL EN EL FUNCIONAMIENTO DE UN

PUENTE HIDRULICO:
En fsica, el principio de Pascal o Ley de Pascal, es una ley
enunciada por el fsico y matemtico francs Blaise Pascal (1623
1662) que se resume en la frase: El incremento de presin aplicado
a una superficie de un fluido incompresible (liquido), contenido en un
recipiente indeformable, se transmite con el mismo valor a cada una
de las partes del mismo. Es decir que si en el interior de un lquido
se origina una presin, estas se transmiten con igual intensidad en
todas las direcciones y sentidos.
Una de las aplicaciones de esta Ley es en la Prensa hidrulica la
cual consiste en dos cilindros conectados en su parte inferior de
diferentes dimetros y que tienen dos mbolos o pistones y en los
cuales si en uno de ellos se aplica una fuerza, la presin de un
lquido, generalmente un aceite es la misma en todo el tramo.
Si llamamos P a la presin de entrada en el mbolo menor y Q a la
presin de salida en el mbolo mayor, entonces la presin de
entrada es igual a la presin de salida P = Q , entonces si P=F/A
F e /A e =F s /A s o sea fuerza de entrada sobre el rea de entrada
es igual a la fuerza de salida entre el rea de salida.

rea de
Entrada

rea de
salida

Figura N04
Tomado de la pgina web http://pueentegh.blogspot.com/

2.4.1. La presin en todo el fluido es constante: esta frase que

resume de forma tan breve y concisa la ley de Pascal da por
supuesto que el fluido est encerrado en algn recipiente, que el
fluido es incompresible. El principio de Pascal puede
comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en
diferentes lugares y provista de un mbolo. Al llenar la esfera
con agua y ejercer presin sobre ella mediante el mbolo, se
observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma
presin.

Figura N05
Tomado de la pgina web http://www.pepevasquez.com/HidraulicaPuentes.pdf

2.4.2. Aplicacin de presin en jeringas: El largo del cilindro de la

figura puede ser dividido en dos cilindros individuales del mismo
dimetro y colocados a distancia uno de otro conectados entre s
por una caera. El mismo principio de transmisin de la presin
puede ser aplicado, y la presin desarrollada en el pistn B va
ser igual a la presin ejercida por el pistn A.

Figura N06

Tomado de la pgina web http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica_hidraulica.htm

En esta aplicacin la presin que hacemos en las jeringas

provoca la transferencia de energa en el fluido.
El puente hidrulico es una maquina simple (un artefacto
mecnico que transforma una fuerza aplicada en otra resultante,
modificando la magnitud de la fuerza, su direccin, la longitud de
desplazamiento o una combinacin de ellas) funciona como
palanca.

CAPTULO III
3. DESARROLLO DEL TEMA:
3.1.

MATERIALES Y HERRAMIENTAS:
3.1.1. MATERIALES:

plancha de Mica Acrlica

8 jeringas de 60 ml
de plancha MDP
4 soportes de vidrio acerados
Frmica
6 metros de manguera
4 abrazaderas grandes
4 abrazaderas chicas
1plancha de tecknopor
1 pliego de cartulina canson gris
1 papel crep marrn
Cartn
16 tornillos
Pintura esmalte celeste y amarillo.
Madera
Plumones
1 frasco de silicona lquido

3.1.2. HERRAMIENTAS:

Taladro
Martillo
Moladora

3.2.

Wincha
2 tijeras
1 cortatecknopor
2 desarmadores: estrella y plano.
1 cuter

PROCEDIMIENTO: para la elaboracin del puente hidrulico se

sigui con los siguientes procedimientos:
PRIMERO: Elaboracin de moldes:

SEGUNDO: Trazado y cortes de materiales

TERCERO: Construccin de la maqueta

CUARTO: Pruebas previas de elevacin

QUINTO: Maqueta de puente de Elevacin Vertical

3.3.
P=

RESULTADOS:

F
A
Hallando el rea:
D=3 cm
3cm * 1m
= 0.03 m
100 cm
A=

D2
4

Reemplazando valores:

A=

(0.03 m)
4 2
=7.06 10 m
4

Para 2 KG
Convirtiendo a N

P=

1 Kg

9.81 N

2 Kg

X = 19.62
N

F
A

Reemplazando valores:
P=

19.62 N
=27790 Pa=27.79 KPa
7.06 104 m2

Para 4 KG
Convirtiendo a N

P=

1 Kg

9.81N

4 Kg

F
A

Reemplazando valores:

X = 39.24
N

P=

39.24 N
=55580 Pa=55.58 KPa
7.06 104 m2

Para 6 KG
Convirtiendo a N

P=

1 Kg

9.81 N

6 Kg

X = 58.86
N

F
A

Reemplazando valores:
P=

58.86 N
=83371 Pa=83.37 KPa
4 2
7.06 10 m

Demostrando el Principio de Pascal

P1=P2
P1=

F1
A1

P2=

..Ecuac. (2)
F2
A2

Ecuac. (3)

Ley de Pascal
F1 F 2
=
A 1 A2

F2 =F 1

A2
A1

F1=

Hallando el

F2
A2
A1

.Ecuac. (1)

A1 :

D=2 cm
2cm * 1m
= 0.02 m
100 cm
A=

D
4

Reemplazando valores:
(0.02 m)2
A 1=
=3.14 104 m2
4

Hallando el

A2 :

D=3 cm
3cm * 1m
= 0.03 m
100 cm
D2
A=
4

Reemplazando valores:
2

A 2=

(0.03 m)
=7.06 104 m2
4

Para 6 Kg (58.86 N):

F2 = 58.86 N

Remplazando datos en Ecuac. (1):

F1=

F1=

F2
A2
A1
58.86 N
=26.17 N
7.06 104
3.14 104
De la Ecuacin (2):

P 1=

26.17 N
=83371 Pa=83.371 KPa
3.14 104

De la Ecuacin (3):
P2=

58.86 N
=83371 Pa=83.371 KPa
7.06 104

CAPTULO IV
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
4.1.

CONCLUSIONES:
El Diseo y funcionamiento del puente hidrulico, nos permiti
adquirir conocimientos bsicos de presin, fuerza, fluido,
hidrulica, etc; importantes para el buen desarrollo del proyecto.
De los datos obtenidos se demostr con el Principio de Pascal, si
26.17 N con
aplicamos F2 = 58.86 N; obtenemos F1=
P1=P2=

83.37 KPa

, podemos deducir la fuerza se hace

mayor en superficies ms grandes o disminuida segn la

superficie sobre la cual se aplique esta. Y como en todo el aparato
hay una misma presin. Adems podemos decir que la presin va
aumentando a medida que la fuerza aumenta, segn los datos

obtenidos para 2 Kg obtuvimos una

P=27.79 KPa

y para 6Kg

obtuvimos una P=83.37 KPa .

La fuerza es la accin que modifica el estado de reposo o
movimiento de los cuerpos y la presin puede emplearse siempre
que exista una fuerza actuando sobre una superficie.La relacin
que existe entre ellos se da, cuando el fluido sta contenido en las
mangueras, ejerce una fuerza sobre sus paredes y tambin se
ejerce una presin que depende no slo de la magnitud de la
fuerza, sino de la superficie sobre la cual se ejerce dicha fuerza.
Segn los resultados obtenidos nos hemos podida dar cuenta
que mientras mayor es el dimetro del embolo, mayor es el rea
de superficie, y que con un rea de superficie mayor, el pistn
ejerce ms fuerza. Entonces al aumentar la fuerza, tambin
aumenta la presin del sistema.

4.2.

RECOMENDACIONES: a partir del proyecto realizado podemos

plantear las siguientes recomendaciones:
Considerar el principio de Pascal como una alternativa viable
para una gran cantidad de actividades, ya que es un sistema que
permite regular fuerzas y obtener de pequeas fuerzas iniciales
un rendimiento mucho mayor.
Es imprescindible seguir un cronograma estricto de
mantenimiento del sistema hidrulico, para evitar costos
mayores.

BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFA:

http://puentehidraulicocolsaf2013.blogspot.com/
http://bridgehidraulic.blogdiario.com/1400869708/como-y-porquefunciona-un-puente-hidraulico-/
http://pueentegh.blogspot.com/
http://www.areatecnologia.com/que-es-hidraulica.htm
http://sitioniche.nichese.com/hidraulica.html
http://www.pepevasquez.com/HidraulicaPuentes.pdf
http://www.monografias.com/trabajos98/proyectostecnologicos/proyectos-tecnologicos.shtml
http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica_hidraulica.htm