UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

LA HIDROSTÁTICA

THE HYDROSTATIC

Trabajo que como parte del curso de Cálculo Aplicado a la

Física 3 presentan los alumnos:

Owen Dardanet Navarrete

Esther Contreras Ramos
Luis Renato Cuba Aguilar
Gelida Elena Deudor Meza
Jhan Franco Espinoza Gabriel César
André Garcia Yauri
Leyther Miguel Contreras Huaman
Linda Atalia Galvez Mejia
Luis Fretelli Gutierrez Condori Cutipa Roger

Docente: Jhon Jerson Ramos Torres

Lima, Perú

15 de Octubre del 2020

 Proyecto final del curso Cálculo Aplicado a la Física 3
Puente Hidráulico

PUENTE HIDRÁULICO
Owen Dardanet N., Esther Contreras R., Luis Cuba A., Gelida Deudor M., Jhan

Franco Espinoza G., César Garcia Y., Leyther Contreras H., Linda Galvez M., Luis

Fretelli G., Roger Condori C.

Estudiantes de 4to ciclo de Ingeniería Ambiental e Industrial

Universidad Tecnológica del Perú

1. RESUMEN

El trabajo presentado a continuación, tiene como finalidad investigar,

entender y adaptar el principio de pascal en la construcción de un puente
levadizo hidráulico, usando como objeto y material principal jeringas,
además de usar otros materiales de tipo reciclado, para el armado de
nuestro proyecto y la demostración posterior del mismo. El principio de
pascal se basa esencialmente en ejercer una presión sobre un fluido
incompresible, en el cual este se transmitirá de manera intensa
igualitariamente en todas sus direcciones y en todos los puntos del fluido.
En la práctica de este trabajo, se comprenderá el uso del principio de
pascal, en el momento en el que las partes del puente levadizo hidráulico
se elevan y descienden. Además, la hidráulica en la construcción de
puentes se observa al momento de aplicar pequeñas fuerzas que luego
serán amplificadas.
El principio de pascal consiste en la explicación que se hace de cómo la
presión que ejerce un fluido que se encuentra en equilibrio y que no
puede comprimirse, alojado en un recipiente en el cual las paredes no se
deforman, es por esto que, este principio es una alternativa viable para
diversas actividades tanto como en el presente y para el futuro, se utiliza y
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Puente Hidráulico
es incorporado actualmente en la construcción de frenos hidráulicos,
prensas hidráulicas, brazos mecánicos, etc.
Palabras clave: hidráulica, fluido, fuerza, Pascal, amplificación.

ABSTRACT:
The purpose of the work presented below is to investigate, understand and
adapt Pascal's principle in the construction of a hydraulic drawbridge, using
syringes as the main object and material, in addition to using other recycled
materials, for the assembly of our project and the subsequent
demonstration of it. Pascal's principle is essentially based on exerting
pressure on an incomprehensible fluid, in which it will be transmitted in an
intense way equally in all its directions and at all points of the fluid.
In the practice of this work, the use of the Pascal principle will be
understood, at the moment in which the parts of the hydraulic drawbridge
are raised and lowered. In addition, hydraulics in bridge construction are
observed when applying small forces that will later be amplified.
Pascal's principle consists of the explanation that is made of how the
pressure exerted by a fluid that is in equilibrium and that cannot be
compressed, housed in a container in which the walls are not deformed,
that is why this principle It is a viable alternative for various activities both
in the present and for the future, it is currently used and incorporated in
the construction of hydraulic brakes, hydraulic presses, mechanical arms,
etc.

Keywords: hydraulics, fluid, force, Pascal, amplification.

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 Proyecto final del curso Cálculo Aplicado a la Física 3
Puente Hidráulico

2. INTRODUCCIÓN

La ingeniería nos ha abierto puertas a nuevas ideas a lo largo de la

historia, el conocimiento orientado a la invención de soluciones se reduce
a la siguiente frase: La necesidad es la madre de la invención. Tomando
en cuenta lo anterior, el puente se crea por una sencilla necesidad de
solución al obstáculo de paso de embarcaciones. Como ha sido
antiguamente visto, tal vez el hombre primitivo golpeó dos rocas y a partir
de ello empezó a hacer fuego. Un puente hidráulico tiene la capacidad de
moverse para permitir el tráfico marítimo o fluvial de grandes
embarcaciones y así salir mar afuera minimizando el tiempo.
El presente proyecto hace un enfoque en esta necesidad de sistematizar
el concepto de conocimientos, situaciones y resultados, que ya ha venido
siendo desarrollado en el ambiente mecánico de fluidos (hidráulica) y la
manera en que se logran su traslado para el movimiento.
En el siguiente trabajo, mediante la investigación previa se busca
incorporar un concepto de la Hidráulica con el uso del Principio de Pascal.
Se mide la velocidad, fuerza y presión; y cuál es el funcionamiento que
tienen para el paso a embarcaciones. En este caso, elaboramos una
maqueta de un puente que se levanta de manera vertical, de tal manera
que esté de paso a los barcos de una definida envergadura.
El proyecto se titula "Principio de pascal en un puente hidráulico", nuestro
proyecto fue basado en fuentes electrónicas, fundamentamos los
objetivos, desarrollo del tema, recomendaciones y conclusiones con
principios teóricos que explican el concepto a tomar de la Hidráulica, en
este caso elegimos un puente hidráulico que es accionado con jeringas,
material de cartón y por la presión de agua, demostraremos el principio de
Pascal.
Para finalizar, mostraremos como ha sido el funcionamiento del puente y
resultado.

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Puente Hidráulico

a. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Se hará un puente hidráulico el cual funcionará por medio de jeringas llenas
de agua la función de estas jeringas es levantar el puente, gracias a la fuerza
que brinda al presionar la otra jeringa del otro lado hace que el puente se
eleve. Para poder realizar aquel proyecto se tomó en cuenta los siguientes
puntos:

● Este proyecto abarca temas de hidrostática donde se da énfasis al

principio de pascal, un tema ya visto en clase, pero para este
proyecto indagamos más sobre el tema.
● Se designaron partes del trabajo a cada integrante del grupo, como
también las fechas para poder realizar reuniones virtuales y debatir
sobre la información encontrada.
● Se adquirió los materiales para el desarrollo del proyecto (inicio de la
elaboración de la maqueta).
● El tiempo para la elaboración de la maqueta será aproximadamente
en un periodo de dos semanas ya que por la coyuntura que estamos
atravesando el poder reunirnos de manera presencial no es factible.

b. OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERALES:

● Demostrar el funcionamiento de un puente levadizo, impulsando

su asociación a la vida cotidiana y la aplicación del principio de
Pascal.

● Reconocer y aplicar el diseño, construcción y automatización de

un puente levadizo hidráulico.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

● Demostrar la aplicación de fuerzas mediante fluidos.

● Demostrar el sistema de la presión hidrostática, el principio de

Pascal.

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Puente Hidráulico

● Determinar la presión y carga máxima que puede levantar el

puente hidráulico

c. ALCANCES Y LIMITACIONES
● El proyecto se desarrollará mediante la elaboración de un puente
hidráulico casero, el cual nos resulta provechoso y conveniente para
explicar el principio de Pascal y la transmisión de la fuerza. Asimismo, la
obtención de materiales reciclados es factible para el desarrollo del
proyecto, facilitando la descripción, comprensión y análisis del uso de la
presión hidráulica que ofrece la misma intensidad en todas las
direcciones.

● Por otra parte, debido a la pandemia que se vive actualmente nos

limitaremos a solo usar las plataformas virtuales de comunicación para
poder discutir sobre nuestro proyecto y de esta forma poder avanzar
de forma efectiva.

3. METODOLOGÍA

Para poder llevar a cabo el proyecto seguimos una serie de pasos que detallaremos
posteriormente. En primer lugar, por medio de guías recreamos la estructura de un
puente hidráulico con jeringas unidas por mangueras y llenas con un líquido x y con la
mínima cantidad posible, se hará la parte hidráulica, que será ubicada bajo las dos
partes del puente, para que lo levanten, el cual nos ayudará a obtener datos
necesarios en la aplicación de los métodos a utilizar. Como lo es: La fuerza de
entrada sobre el área de entrada es igual a la fuerza de salida entra el área de salida,
al igual que el funcionamiento de una prensa; la presión al ser transmitida por todos
los puntos del líquido será igual en los dos puntos. Para obtener específicamente
cada dato, elaboramos una base de datos. En segundo lugar, se identificó el tema de
física con el que está relacionado nuestro proyecto. Determinamos que el tema es:
Hidrostática - El principio de Pascal. En tercer lugar, se buscó un puente hidráulico
que cumpla con la metodología, en donde llegamos al puente levadizo Tower Bridge
que se sitúa en Londres. Mediante un proceso más mecánico este puente cumple la
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Puente Hidráulico
misma función de nuestro proyecto a escala, culminamos
así demostrando las aplicaciones de mecánica de fluidos por el Principio de Pascal,
entre lo que calcularemos teniendo el diámetro de una jeringa con la cual
obtendremos su área, daremos distintos pesos a la estructura hasta llegar a un punto
específico de g o kg.
Para finalizar, ya obtenido el P1 en un peso máximo, reemplazamos en la F1 Y F2
con el uso de aplicación de presión en este caso en las jeringas. En donde nuestras
presiones en un punto A (jeringa 1) y un punto B (jeringa 2) serán iguales y así llegar
a esa relación de igualdad.

Construcción del puente hidráulico

Para el diseño del puente hidráulico se utilizaron los siguientes materiales:
CANTIDAD MATERIALES CARACTERÍSTICAS
20 Bajalengua 15 x 1,9 cm
20 Palito de helado 11.4 x 1 cm
2 Jeringas 10ml/20ml
5 Barra de silicona Ø 7mm
1 Pistola de silicona 20W
1 Alicate -
2 Manguera delgada 4 x 7 mm
1 Regla 30 cm
4 Palo de brocheta (pincho) 200 x 3 mm
4 Cintillo de plástico 100 x 2.5 mm

Procedimiento
1. Primero se construyeron las bases que constituyen los dos soportes para cada
extremo del puente. Para ello, sobre una bajalengua (15 x 1,9 cm) pegamos
con silicona dos de estos mismos. Repetimos este procedimiento 3 veces más.

2. Luego, tomamos dos de ellos y los medimos con una regla a una distancia de
5 cm. Cortamos un palito (11.4 x 1 cm) por la mitad y procedemos a pegarlo
en los extremos de estas.

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Puente Hidráulico

3. Cortamos palitos de helado (11.4 x 1 cm) y procedemos a pegarlos en cruz.

4. Luego, se construyó el puente dividido en dos, de manera que este se pueda

levantar en dos partes iguales para que pase un barco, sea de la envergadura
que sea. Para ello, unimos dos bajalenguas y repetimos este mismo
procedimiento hasta obtener 4 uniones. Uniéndose como un paralelogramo
utilizando palitos de helado.

5. Respecto a la elaboración de la báscula del puente, tuvimos que unir 4

bajalenguas con otros 4, asegurándolos por debajo con mitades de palitos de
helado. Realizamos este mismo paso 1 vez más.

6. Después, unimos ambas partes, base y puente, de manera que el puente se

pudiera flectar y así poder subir y bajar con facilidad. Es por ello que,
utilizando la silicona caliente, pegamos la báscula del puente con las
estructuras de este mismo que se diseñaron en el paso 4.

7. Procederemos a colocar un óvalo (hecho por un cintillo y cortamos la parte

sobrante de manera que quede pequeña) en cada una de las bases para el
puente.

8. Luego, colocaremos 2 palos de pincho en cada báscula como soporte para

las jeringas y las ajustamos con los cintillos de plástico.

9. Lo siguiente que haremos será apoyar cada báscula en 2 bases que ya

habíamos hecho (las primeras que realizamos) y posteriormente
aseguraremos una jeringa por debajo de las básculas con cintillos

10. Finalmente, construimos la parte hidráulica del proyecto. Con jeringas de 10

ml, unidas por mangueras y llenas con agua y con la mínima cantidad posible
de agua, hicimos la parte hidráulica, que luego fue ubicada bajo las dos
partes del puente, para que lo levantaran.

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Puente Hidráulico

Tras la elaboración del puente hidráulico, podemos observar que esta consiste en
dos émbolos de distinto tamaño que están conectados con un líquido cualquiera, y
están unidos por una manguera u otra estructura. Al hacer fuerza contra el émbolo 1
la presión que se crea se transmite a través del líquido, haciendo que el émbolo
grande ascienda.

EL PRINCIPIO DE PASCAL EN EL FUNCIONAMIENTO DE UN PUENTE HIDRÁULICO

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 (líquido),
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.

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.

Si llamamos P a la presión de entrada en el émbolo menor y Q a la presión de salida

en el émbolo mayor, entonces la presión de entrada es igual a la presión de salida P
= Q, entonces si P=F/A
F e /A e =F s /A s o sea fuerza de entrada sobre el área de entrada es igual a la
fuerza de salida entre el área de salida.

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Puente Hidráulico
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

ECUACION DE EQUILIBRIO:
Normalmente existen dos clases de equilibrio, equilibrio estático y equilibrio dinámico.
Cuando las cargas están aplicadas sobre una estructura en forma casi lineal
(partiendo desde cero y alcanzado su valor final gradualmente), la estructura se
deformara bajo estas cargas y quedara en reposo en su forma final. Desde este
instante la estructura no sufre cambios en su posición ni en su forma deformada. Por
el contrario, si las cargas se aplican súbitamente, la estructura alcanzara diferentes
deformaciones en diferentes instantes.

Si cualquier partícula o porción de la estructura está en equilibrio en cualquier instante

bajo la acción de cargas externas, fuerzas gravitacionales, fuerzas elásticas y fuerzas
inerciales que actúan sobre ella, entonces se dice que existe el llamado equilibrio
dinámico de la estructura el cual no es tratado. ∑ M =O

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Puente Hidráulico

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) = 345g = 0.345kg

Para las distancias donde actúan las fuerzas ver (ANEXO 03) Simbología:

Centro de giro del puente= O

Fuerza de la jeringa de 10ml = F1

Componentes triangulares:

F y =F1 sen 25 °

Fx =F1 cos 25

Fuerza de la jeringa de 20ml = F2 =?

CÁLCULOS:

π × D2
Área de los pistones (A) =
4
2
π × 0,02
A 2= =3,14 ×10−4 m2
4
2
π × 0,017 −4 2
A 1= =2,27 ×10 m
4

Peso del puente (W)= mg

m
W =0,345 kg × 9,81 2
=3.38 N
s

1
Distancia del centro de gravedad del puente = Base
3

1
D C .G = × ( 23 cm ) =7.67 cm=0,0767 m
3

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Por segunda condición de equilibrio:

Hallamos F 1 , tomando momentos en O

∑ M O =O
F y (0.23m) = W (0,0767 m cos 45 °)

F1 sen 25 ° x 0.23 m = (3.38 N) x 0,0767 m cos 45 °

F1=1.88 N

Principio de Pascal:

F 1 F2
∆ P1=∆ P2= =
A1 A2

Reemplazando:

1.88 N F2
−4
= −4
2,27 ×10 3,14 × 10

F 2=2.6 N

P1=8.28 kPa

P2=8.28 kPa

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F1
P=
A1

Hallando Área:

Jeringa de 10ml: D=0.017m

π × D2
A=
4

Reemplazando valores
2
π ×(0,017 m) −4 2
A= =2,27 ×10 m
4

 Peso en 90g:

0.88 N
1 kg → 9,81 N X = 0.88N P=
2,27 ×10−4 m2

0.09 kg → XN P=3876,65 PA=3,87 KPA

 Peso en 150g:

1.47 N
1 kg → 9,81 N X = 1.47N P= −4 2
2,27 ×10 m

0.15 kg → XN P=6475,77 PA=6,47 KPA

 Peso en 190g:

1.86 N
1 kg → 9,81 N X = 1.86N P= −4 2
2,27 ×10 m

0.19 kg → XN P=8193.83 PA =8.19 KPA

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4. CONCLUSIONES
5. RECOMENDACIONES
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
● https://www.youtube.com/watch?v=oJKcfwgX3kQ
● http://gomezrafaeladolfo539.blogspot.com/2018/03/puente-
hidraulico.html
● https://padlet.com/xarenict01/1fn7t3wlbgl6
● http://puentehidraulicocolsaf2013.blogspot.com/
● http://bridgehidraulic.blogdiario.com/1400869708/como-y-porque-
funciona-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/proyectos-
tecnologicos/proyectos-tecnologicos.shtml
● http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica_hidraulica.htm

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17. ANEXOS
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Fuente: Propia

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