FACULTAD DE INGENIERA CIVILESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

DISEO DE UN PUENTE HIDRALICO

Autores:Johana Aguirre ToribioLee Orbegoso PalominoYessica Roldan Flores

Asesor:Ing. Giovene Prez Campomanes

Lnea de investigacin: Diseo Hidrulico

CHIMBOTE PERU2015NDICE Pg. NDICEINTRODUCCIN4

CAPTULO I5OBJETIVOS: 1.1. Objetivo general....51.2. Objetivos Especficos.......5

CAPTULO II MARCO TERICO:52.1. Conceptos bsicos...52.2. La hidrulica en la construccin de puentes....62.3. Puente hidrulico..72.4. El principio de Pascal en el funcionamiento de un Puente hidrulico..8

CAPTULO III DESARROLLO DEL TEMA:3.1. Materiales y herramientas.113.2. Procedimiento.123.3. Resultados...14

CAPTULO IVCONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:4.1. Conclusiones..174.2. Recomendaciones.18

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

INTRODUCCINLa 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 / SDnde:F: FuerzaS: reaLa unidad ms utilizada es el Pascal (Pa) = N / m22.1.2. 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 materiales2.1.4. 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 dospilassituadas en los bordes del canal.

Figura N02 Tomado de la pgina web http://puentehidraulicocolsaf2013.blogspot.com/

2.3.1.3. Puentes de elevacin vertical:Los puentes de desplazamiento vertical son tableros simplemente apoyados, cuyos apoyos se pueden mover verticalmente para elevarlos a la cota que requiere el barco de navegacin.

Figura N03 Tomado de la pgina web http://puentehidraulicocolsaf2013.blogspot.com/

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 rea de Entrada salida

Figura N04Tomado 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.pdf2.4.2. 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 Wincha 2 tijeras 1 cortatecknopor 2 desarmadores: estrella y plano. 1 cuter

3.2. 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. RESULTADOS:

Hallando el rea:D=3 cm3cm * 1m= 0.03 m 100 cm

Reemplazando valores:

Para 2 KGConvirtiendo a N1 Kg 9.81 NX = 19.62 N

2 Kg X

Reemplazando valores:

Para 4 KGConvirtiendo a N1 Kg 9.81NX = 39.24 N

4 Kg X

Reemplazando valores:

Para 6 KGConvirtiendo a N1 Kg 9.81 NX = 58.86 N

6 Kg X

Reemplazando valores:

Demostrando el Principio de Pascal

..Ecuac. (2) Ecuac. (3)

Ley de Pascal .Ecuac. (1)

Hallando el :D=2 cm2cm * 1m= 0.02 m 100 cm

Reemplazando valores:

Hallando el :D=3 cm3cm * 1m= 0.03 m 100 cm

Reemplazando valores:

Para 6 Kg (58.86 N): 58.86 N

Remplazando datos en Ecuac. (1):

De la Ecuacin (2):

De la Ecuacin (3):

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 aplicamos 58.86 N; obtenemos con = , 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 y para 6Kg obtuvimos una . 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-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