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Puente Hidraulico
Puente Hidraulico
Puente Hidraulico
PROYECTO:
ASIGNATURA:
MECÁNICA DE FLUIDOS
INTEGRANTES:
ASESOR:
LIMA-PERÚ
2016
ÍNIDICE
1. INTRODUCCIÓN 4
2. OBJETIVOS 6
2.1. Objetivos Generales 6
2.2. Objetivos Especificos 6
3. FUNDAMENTO TEÓRICO 8
3.1. Definiciones 8
3.2. La Hidraulica en la construccion de puentes 12
3.3. Puentes Hidraulicos 13
3.4. Principio de Pascal en el funcionamiento de un punte 14
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
4.1. Materiales y herramientas utilizados 16
4.2. Presupuesto 16
4.3. Procedimento de elaboración 17
4.4. Procedimento experimental 17
5. CÁLCULOS Y RESULTADOS 18
6. DISCUSIONES 18
7. CONCLUSIONES 18
8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 22
9. ANEXOS 23
7.1. Anexo 01 24
7.2. Anexo 02 26
7.3. Anexo 03 29
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1. INTRODUCCIÓN
Ya mucho más siglos después, nos referimos al siglo XVII, en Francia, el matemático y
filósofo Blaise Pascal comenzó una investigación referente al principio mediante el cual, la
presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite con la misma
intensidad en todas direcciones.
Gracias a este principio se pueden obtener fuerzas muy grandes utilizando otras
relativamente pequeñas. Uno de los aparatos más comunes para alcanzar lo
anteriormente mencionado, es la prensa hidráulica.
El proyecto titulado “Puente Levadizo con sistema hidráulico” consta de las siguientes
partes: Objetivos, marco teórico, proceso experimental, cálculos, recomendaciones,
conclusiones, bibliografía y anexos. Cada una de ellas será desarrollada en forma amplia y
fundamentada en leyes y principios teóricos que explican a detalle el concepto de la
Hidráulica, en este caso se eligió crear un puente hidráulico accionado con jeringas que es
el medio por el cual queremos demostrar el principio de Pascal.
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2. OBJETIVOS
2.1. Objetivos General
Explicar el funcionamiento el sistema hidráulico del puente levadizo en el distrito de
Puerto Maldonado, provincia de Tambopata, Región Madre de Dios – Perú, mediante
el Principio de Pascal.
4
3. FUNDAMENTO TEÓRICO
3.1. DEFINICIONES:
3.1.1. CENTRO DE GRAVEDAD (C.G):
Es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas
de gravedad que actúan sobre las distintas masas materiales de un
cuerpo. En física, el centroide, el centro de gravedad y el centro de masas
pueden, bajo ciertas circunstancias, coincidir entre sí
C.G
Para este caso el C.G estará ubicado a 2/3 del ángulo agudo.
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∑ M =0
∑ Fh=0
∑ Fv=0
F
P= donde ;
A
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F : Fuerza
A : Á rea
La unidad más utilizada es el Pascal (Pa) = N / m2.
3.1.8. Principio:
Un principio es una ley o regla que se cumple o debe seguirse con cierto
propósito, como consecuencia necesaria de algo o con el fin de lograr
cierto propósito. Es por eso que en este proyecto se aplicara el Principio
de Pascal.
Esto muestra que los aspectos hidráulicos son fundamentales en los puentes
fluviales: un buen conocimiento de estos aspectos hará el puente más seguro y más
barato. También se desprende que lo que se ha avanzado en el conocimiento de las
estructuras, las cargas, los materiales y los procedimientos de construcción es mucho
más que lo conocido sobre las acciones del agua. Pero no sólo la acción del agua es el
objeto de la hidráulica de puentes, sino también cuestiones de concepción del
puente y de la misma vía, como son las dimensiones y el emplazamiento del puente.
Para la construcción de un puente hidráulico se debe tener en cuenta los siguientes
principios:
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del río, a través de cartografía y posiblemente fotografía aérea, puede ser
una información valiosa. Pero también hay que conocer si en el futuro se
proyectan obras o actuaciones que puedan modificar la estabilidad: así la
construcción de una presa aguas arriba ó la extracción de áridos puede
cambiar radicalmente la naturaleza del cauce.
Un puente hidráulico es un tipo de puente móvil que se puede levantar con la ayuda
de un circuito hidráulico para así permitir la entrada a través de un portón, o bien
para permitir el tráfico marítimo a través de un cuerpo. La parte que se mueve se gira
a través de un eje horizontal o a modo de bisagra.
Figura N°01
Tomado de la página:
web http://puentehidraulicocolsaf2013.blogspot.com/
3.3.1.2. Puentes giratorios: En los puentes giratorios de eje vertical caben, igual
que en los basculantes, dos posibilidades de apertura: o bien girar dos
vanos simétricos sobre una pila situada en el centro del canal de
navegación, aunque en algún caso excepcional puede estar situada en
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un borde; o bien girar dos semivanos con sus compensaciones, sobre
dos pilas situadas en los bordes del canal.
Figura N°02
Figura N°03
En física, el principio de Pascal o Ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y
matemático francés Blaise Pascal (1623 – 1662) que se resume en la frase: “El
incremento de presión 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 líquido se origina una
presión, estas se transmiten con igual intensidad en todas las direcciones y sentidos.
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Una de las aplicaciones de esta Ley es en la “Prensa hidráulica” la cual consiste en
dos cilindros conectados en su parte inferior de diferentes diámetros y que tienen
dos émbolos o pistones y en los cuales si en uno de ellos se aplica una fuerza, la
presión de un líquido, generalmente un aceite es la misma en todo el tramo.
F1 F 2
=
A1 A2
o sea fuerza de entrada sobre el área de entrada es igual a la fuerza de salida entre el
área de salida.
Área de Área de
Entrada salida
Figura N°04
Tomado de la página web: http://pueentegh.blogspot.com/
3.4.1. La presión 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 está encerrado en
algún recipiente, que el fluido es incompresible. El principio de Pascal puede
comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y
provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella
mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la
misma presión.
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Figura N°05
Tomado de la página web http://www.pepevasquez.com/HidraulicaPuentes.pdf
3.4.2. Aplicación de presión en jeringas: El largo del cilindro de la figura puede ser
dividido en dos cilindros individuales del mismo diámetro y colocados a
distancia uno de otro conectados entre sí por una cañería. El mismo principio de
transmisión de la presión puede ser aplicado, y la presión desarrollada en el
pistón B va ser igual a la presión ejercida por el pistón A.
Figura N°06
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4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
4.1. Materiales y Herramientas utilizados (Ver anexo 01)
1. Listones de madera balsa de base rectangular para la estructura y de base
circular para los pasamanos.
2. Triplay de 10x25cm para la base y Triplay de 50x90cm para la base total del
experimento
3. Jeringas de 10ml y 20ml (dos de cada una) y 02 mangueras de suero de 2m
4. 1kg de cemento sol
5. Escuadras
6. Cúter
7. Hoja de cierra
8. 02 bisagras de 1 ½´´ con sus cuatro tornillos
9. Pegamento chemmer
10. Escalimetro
11. Lija de madera
4.2. Presupuesto
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TOTAL 78.60
4.3. Procedimiento de la elaboración (Ver anexo 02)
5. CÁLCULOS Y RESULTADOS
Datos:
Diámetro del pistón de la jeringa de 10ml (D1)= 1.7cm= 0.017m
Diámetro del pistón de la jeringa de 20ml (D2) = 2cm= 0.02m
Masa del puente (m) = 289g = 0.289kg
Para las distancias donde actúan las fuerzas ver (ANEXO 03)
Simbología:
Centro de giro del puente= O
Fuerza de la jeringa de 10ml = F 1
Componentes triangulares:
F y =F1 sen 25°
F x =F 1 cos 25
Cálculos:
π × D2
Área de los pistones (A) =
4
π × 0.022 −4 2 π × 0.0172 −4 2
A2 = =3.14 × 10 m A1 = =2.27 ×10 m
4 4
Peso del puente (W)= mg
m
W =0.289 kg x 9.81 =2.84 N
s2
1
Distancia del centro de gravedad del puente = Base
3
1
D C .G = x ( 33.3 cm )=11.1 cm=0.111m
3
∑ M 0 =0
13
F y (0.12 m)=W (0.111m cos 45 ° )
F 1 sen 25° x 0.12m=(2.84 N )x 0.111m cos 45 °
F 1=4.4 N
Principio de Pascal:
F1 F 2
∆ P1=∆ P2 → =
A 1 A2
Reemplazando:
4.4 N F2
=
2.27 ×10 m 3.14 ×10−4 m2
−4 2
F 2=6.10 N
6. DISCUSIONES
Teniendo como uno de los objetivos obtener la relación que existe entre fuerzas aplicadas a
las jeringas, primero se procedió a calcular el valor de la fuerza aplicada por la jeringa de 10ml
(F1) al puente, la cual resulto 4.4 N (mediante las ecuaciones de la segunda condición de
equilibrio, tomando como centro de rotación el eje de la bisagra). Luego con esta fuerza se
procedió a calcular la fuerza ejercida por la jeringa de 20ml (F2), el cual resulto ser 3.18 N
(mediante el Principio de Pascal). De aquí, según los resultados de las fuerzas se puede
deducir que una pequeña fuerza aplicada en la jeringa pequeña varía la presión del fluido que
contiene y la transmitirá con el mismo valor por medio de las mangueras hasta la jeringa
grande en la cual se producirá una mayor fuerza. Lo acontecido es totalmente similar a lo que
sucede con las prensas hidráulicas.
7. CONCLUSIONES
Por medio del Principio de Pascal se logró explicar el funcionamiento que tendrá el
sistema hidráulico del puente levadizo planteado como alternativa para el distrito de
Puerto Maldonado, provincia de Tambopata, Región Madre de Dios – Perú.
Se demostró que el sistema hidráulico utilizado en el puente elevadizo planteado tiene el
mismo un funcionamiento similar al de las prensas hidráulicas.
Se logró obtener y explicar la relación las fuerzas en las jeringas (de 10 y 20 ml).
Para poder explicar las relación entre las fuerzas ejercidas por cada una de la jeringas se
tuvo que utilizar el las formulas del Principio de Pascal.
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8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Informe de laboratorio
Recuperado:http://mecanismoshidraulicos.blogspot.pe/2014/05/informe-laboratorio.html
ROBERT L. Mott. Mecánica de fluidos.6ªed. Universidad La Salle: Mexico, 2013, 644pp.
ISBN: 9702608058
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7.1. ANEXO 01
MATERIALES
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5. Escuadras
6. Cúter
7. Hoja de cierra
9. Pegamentos chemmer
10. Escalimetro
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7.2. ANEXO 02
PROCEDIMIENTO DE LA ELABORACIÓN
1. Diseño inicial del puente
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4. Armado de la plataforma del puente
7. Colocación de la bisagra
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8. Empalme del puente al pilar
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7.3.ANEXO 03
PRCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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3. Se levanta el puente hasta obtener el Angulo máximo de giro con el cual se
procederá a realizar los cálculos
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