2022-II Funcionamiento de un puente hidráulico basado en el principio de Pascal

El presente trabajo representa el informe final del curso "Fluidos y Termodinámica - CAF3", con el tema "Funcionamiento de un puente hidráulico basado en el principio de Pascal"
VES, 21 de septiembre 2024

1. “AÑO DEL FORTALECIMIENTO DE LA SOBERANÍA NACIONAL”
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ
FUNCIONAMIENTO DE UN PUENTE HIDRÁULICO BASADO EN
EL PRINCIPIO DE PASCAL
CURSO: CALCULO APLICADO A LA FISICA 3
DOCENTE: JIM ANDREW PALOMARES ANSELMO
INTEGRANTES:
CARVAJAL PAVEL HUICHO U20202454
CHANCASANAMPA MUÑICO DAVID SAMY U20309386
GUERREROS OLIVERA DILAN U19219967
HUAUYA MORA ALEX DANIEL U21226929
MORALES SERVANTES ROBERTO U21232252
ÑAUPA RUTTI JEANPIERRE U18207487
SALAZAR HUAYASCACHI KARINA U18303467
Lima – Perú
2022

2. Resumen
Este proyecto tiene como finalidad principal definir y entender la aplicación
del principio de pascal en la relación con el puente hidráulico, para el uso
del transporte facilitado, por lo tanto, utilizaremos el SISTEMA DE
PRESIÓN
HIDRAULICA, la cual está relacionada con la presión, volumen, etc.
Nuestro experimento a realizar consiste e involucra prácticamente en
realizar una presión sobre un fluido incomprensible, por el cual va a
suceder de la misma intensidad en todos los puntos del mismo.
Basándonos en la física, demostrar cómo se puede elevar y descender las
dos partes de un puente elevadizo
Así mismo, nuestro trabajo tiene como objetivo comprender el principio
pascal, en el puente hidráulico ya que con ello se busca lograr que las dos
partes del puente elevadizo logra descender y ascender. También, como la
ecuación de la continuidad cumple el rol importante, en que el fluido debe
permanecer constante. La ecuación de continuidad no es más que un caso
particular del principio de conservación de la masa. Se basa en que el
caudal (Q) del fluido ha de permanecer constante a lo largo de toda la
conducción.

3. ÍNDICE
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1.INTRODUCCIÓN
La necesidad es el punto de partida de la invención. A partir de aquí, el
puente surgió por la simple necesidad de remover obstáculos para llegar al
lugar deseado, es decir, para conectar dos o más lugares; quizás sin
pensarlo el hombre primitivo atravesó un árbol talado, es así, que
comenzaron a talar árboles con el objetivo de cruzar ríos, barrancos etc.
El siguiente trabajo intenta incorporar el concepto de hidráulica (principio
de Pascal) en algunos elementos útiles. En este caso, la elección de
construir un puente hidráulico elevable en dos partes para dar paso
a grandes barcos, haciendo de los ríos que pasan por las ciudades un
medio de transporte para los barcos y por tanto para estas ciudades
portuarias y así potenciar las condiciones de estas.
Como suposición, es seguro decir que la forma de construirlo es a través
de la hidráulica, porque al ocupar primero una pequeña superficie

4. y luego ocupar una superficie más grande, la fuerza se amplifica para
que la

5. aplicación funcione, porque puede levantar fácilmente el puente. y
regresarlo a su posición original.
Hay puentes de este tipo en ciudades de todo el mundo, por lo que el
principio de Pascal se considera muy útil, ya que, aplicando una pequeña
fuerza inicial, podemos multiplicar la fuerza hasta obtener una fuerza que
nos funcione, lo suficientemente grande como para levantar un peso
práctico. pedazos de metales, que sean muy grandes y que pesen varias
toneladas.
En el siglo XVII, el matemático y filósofo Blaise Pascal en Francia
comenzó a estudiar el principio de que la presión que actúa sobre un
líquido en un recipiente se transmite con igual intensidad en todas las
direcciones. Gracias a este principio, se pueden lograr fuerzas muy
grandes con fuerzas relativamente pequeñas. Uno de los equipos más
comunes utilizados para lograr los objetivos anteriores es la prensa
hidráulica.
2.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
En este proyecto realizamos un puente hidráulico con el fin de evidenciar la
aplicación del principio de Pascal en nuestro prototipo, con la presión y las
fuerzas ejercidas por jeringas y mangueras obtendremos la elevación de
dicho puente.
3.OBJETIVOS
3.1Objetivos Generales
Explicar la importancia de los descubrimientos y teorías de bleis
Pascal aplicadas a las grandes fuerzas hidráulicas.
Explicar el funcionamiento mediante la elaboración de una
maqueta, asimilando el trabajo real del puente.
Realizar los estudios de las fuerzas hidráulicas usadas en los
puentes y grandes estructuras.

6. Elaborar el diseño y funcionamiento de un puente hidráulico
basado en el principio de Pascal
3.2Objetivos Específicos

7. Explicar de manera experimental el Principio de Pascal, la presión
ejercida sobre el fluido incomprensible y en equilibrio dentro de
un recipiente de paredes que se transmite con igual intensidad
en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.
Explicar las relaciones más cercanas de fuerzas existentes en los
puentes hidráulicos, de acuerdo a nuestro curso.
Conocimiento los diversos detalles del puente llegamos a
determinar que la implementación de la construcción de estos
puentes genera grandes beneficios gracias a su funcionamiento.
Elaborar una maqueta de puente hidráulico con el fin de
demostrar el funcionamiento y adquirir conocimiento.
Demostrar como el principio de Pascal, posee un sistema de
presión hidrostática.
Explicar un prototipo de puente hidráulico con el fin de adquirir
conocimientos previos del tema a desarrollar.
Aplicar los conocimientos aprendidos en el curso, principio de Pascal.
Explicar la relación que existe entre fuerza, presión para el
funcionamiento del puente.
4.MARCO TEORICO:
PRESION:
En la física, la presión (símbolo P) es una magnitud física escalar que
mide la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y
sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza
resultante sobre una superficie.
Fuerza:
La fuerza es una magnitud vectorial que mide la razón de cambio
de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según
una definición clásica, fuera es todo agente capas de modificar la
cantidad de movimiento o la forma de los materiales.
La hidráulica:
Es la tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite
(normalmente aceites especiales), como modo de transmisión de
energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.

8. Básicamente consiste en aumentar la presión de este fluido por medio
de elementos del circuito hidráulico para utilizarla como un trabajo útil,
regularmente en un elemento de salida llamada cilindro.

9. Un puente hidráulico es un tipo de puente móvil que se puede levantar
con la ayuda de un circuito hidráulico para así permita la entrada
mediante un portón, o bien para permitir el tráfico marítimo. La parte
que se mueve se gira a través de un eje horizontal o a modo bisagra.
Principio de Pascal:
“Toda presión ejercida en un punto de un líquido, se transmite
íntegramente y en todo sentido”
El Principio de Pascal puede determinarse como consecuencia del
teorema general de la hidrostática. En efecto para un líquido sometido
a la presión exterior por la existente a la profundidad h, se obtiene por
la fórmula:
p = po + γh
Es decir que la presión que se ejerce en un punto cualquiera puede
considerarse como producida por dos causas, primero por la acción de
po que actúa desde el exterior, y segundo por la presión proveniente
del peso del líquido. Por lo tanto, se deduce que la presión exterior po
se ha transmitido íntegramente, y además en todo sentido, pues la
aplicación de la ecuación se refiere a cualquier punto de la masa
líquida.
El Principio de Pascal que también se extiende a los gases, se utiliza en
varias aplicaciones técnicas tales como la prensa, el ascensor y el
acumulador hidráulico etc. Su importancia puede apreciarse con sólo
considerar que de acuerdo a la figura (a), al transmitir un esfuerzo a
través de un cuerpo sólido, para mantener el sistema en equilibrio
resultará:
p1 = p2
Vale decir que en el cuerpo sólido se ha transmitido íntegramente
una fuerza. En cambio, en la figura (b), si separamos los émbolos de
sección F1 y F2 mediante un líquido, según el Principio de Pascal,
son las presiones las que se transmiten íntegramente, por lo tanto:

10. F1 /A1=F2/ A2
En kg/ ??????
2
o en kg/ ????????????
2
pues p1 y p2 serían los esfuerzos que actúan, y
A1 y A2 las áreas de las secciones de los émbolos entonces de la
anterior ecuación podemos obtener:

11. Y entonces
resulta:
F1 = F2*(A1 /A2)
F1 ˃ F2
Pudiendo obtenerse mayores esfuerzos en el embolo mayor.
Transmisión de presiones en recipientes de diferentes formas
En virtud del Principio de Pascal, aunque las vasijas tengan forma
irregular, la presión se transmite en todas las direcciones, por lo que el
valor de la presión en un punto depende exclusivamente de su
profundidad vertical h independientemente de la ubicación y de la
magnitud de la superficie libre y del fondo e independientemente de la
forma del depósito.
Si se aumenta la presión sobre la superficie libre, por ejemplo, la
presión total en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que
el término γh no varía al no hacerlo la presión total. Si el fluido no fuera
incompresible, su densidad respondería a los cambios de presión y el
principio de Pascal no podría cumplirse. Por otra parte, si las paredes
del recipiente no fuesen indeformables, las variaciones en la presión en
el seno del líquido no podrían transmitirse siguiendo este principio.
5.DESCRIPCION DEL PROYECTO

12. MATERIALES
4 jeringas de 10 ml

13. 1 manguera sonda de 2 metros
½ placa de Foam negro (e=5mm)
1 silicona liquida
Una mascarilla
Cinta aislante (o de embalaje)
Regla
Cuchilla

14. 1 clavo
1 vela
Tempera blanca
Lápiz
Pincel
2 clips
6.PROCEDIMIENTOS Y ELABORACIÓN
6.1Procedimiento
Primero que nada, cabe resaltar que el proyecto trata de un prototipo de puente
hidráulico.
Para empezar, se establecerá una base firme en donde se construya los soportes del
puente.
Luego se construirá las dos partes móviles del puente.
Unes los soportes con las partes móviles del puente, de manera que las partes del
puente puedan oscilar de arriba hacia abajo respecto a un extremo fijo.
Finalmente se colocará las jeringas unidas a las mangueras y llenas de agua que se
ubicará debajo de las partes del puente
En síntesis:

15. Para iniciar se establece una base.
Luego se construyen el puente y sus respectivos soportes.
Después se construyen el mecanismo de manguera y jeringas.
Al final se une todo esto.
6.2DESARROLLO
Se comenzará recortando rectángulos de Foam (cartón plumo) de la siguiente forma:
Cuatro de (13 x 8) cm
Cuatro de (2 x 2) cm
Dos de (10 x 8) cm
Dos de (16 x 10) cm
Dos de (9 x 4) cm
Uno de (50x10) cm
También se debe tener dos rectángulos de (6 x 8)
cm de mascarilla.
Ahora se establecerá una base firme en donde se construya los soportes del
puente. Para ello se utilizará el rectángulo de Foam (cartón plumo) de (50 x 10)
cm
Luego se construirá las dos partes móviles del puente con sus respectivos soportes.
Para construir un soporte del puente se utilizarán dos rectángulos de Foam de (13

16. x 8) cm, uno de (8 x 10) cm, uno de (10 x 16) cm y uno de (4 x 9) cm, a este último
se le hace un pequeño orificio con el fin de que por ahí pase la manguera más
adelante.
Lo mismo se hace para el segundo soporte.

17. Una vez con los soportes hechos, se une las placas de Foam de (16 x 10) cm con
sus respectivos soportes por medio de los rectángulos de mascarillas (puede ser
de algún otro material, en este caso se utilizaron mascarillas).
Acto seguido
se perforan los cuatro cuadrados de Foam de (2 x2) cm y se pegan dos debajo de
cada parte móvil del puente (las placas de Foam de 10 x 16 cm).

18. Ahora para construir el sistema de manguera y jeringas primero se hace un
orificio de manera transversal en la parte trasera de la jeringa luego por medio de
la manguera sonda se une a otra jeringa (no hay una longitud oficial de la
manguera así que será al criterio de cada quién).
Para hacer el orificio en la jeringa puedes ayudarte de un clavo y una vela.
Ahora se quitan los émbolos de las jeringas y se llena el sistema con agua.

19. Luego se vuelen a colocar los émbolos y obviamente habrá fugas. Con cinta de
embalaje o cinta aislante se cubren todas las fugas de agua hasta que ya no salga
más. Y así se obtendría un sistema de maguera y jeringas.
Se hace lo mismo para el segundo sistema.
Para finalizar, con ayuda de dos alambres se juntan y unifican la base, el soporte,
el puente y los sistemas manguera-jeringas y se decora al gusto obteniendo así el
puente hidráulico.
7.JUSTIFICACION DEL PROBLEMA:

20. En la actualidad están ocurriendo graves desastres naturales en la mayor
parte de zona Costa de nuestro territorio, lo cual ha provocado una serie de
derrumbes, inundaciones entre otras series de cosas que han logrado arrasar
con muchas vías de acceso, carreteras, sumamente importantes para la
comunicación entre departamentos del Perú, lo cual , consecuentemente ha
provocado que haya incomunicación y que productos necesarios para ciertas
zonas no pueden llegar hacia dicho lugar para abastecer a una determinada
población.
Debido a ello, el Estado se puso alerta y comenzaron a buscar diversas
soluciones, entre las cuales se encontró: L a construcción y reconstrucción de
puentes, pues ello ayudaría a que no se vieran afectado tanto los aspectos
físicos, económicos y materiales de la ciudad. Mas, algunos de dichos puentes,
se realizaron sin los materiales adecuados para ello lo cual ocasiono que estos
colapsaran y que el problema de la incomunicación siga presente.
Nuestro presente trabajo, propone un modelo prototipo de un puente
hidráulico que podría funcionar mucho mejor, haciendo que la infraestructura
requiera un menor gasto, pero con una base buena.
Este trabajo nos ayudara a que se trabaje mas eficientemente y que los
desastres naturales no dejen incomunicadas a las zonas costeras.
8.Conclusiones
Es determinar la fuerza y la presión que ejerce mediante los principios de
Pascal. Ya que con toda la información que se recaudó para la realización
de este proyecto lo pusimos en práctica cuando elaboramos la maqueta.
En conclusión, observarnos como con la presión hidrostática se puede
hacer funcionar un puente hidráulico, así como también un elevador.
En conclusión, del trabajo se puede rescatar que el principio de Pascal es
una alternativa muy viable para una gran cantidad de actividades, ya que
es un sistema que permite regular fuerza y obtener de pequeñas fuerzas
iniciales un rendimiento mucho mayor. Es una alternativa muy ocupada
hoy en día, ya que incluso se integra en la construcción de autos, en grúas
y otras cosas.
9.Referencias.
Moliner, D. (2022) fluidos, principio de pascal, presión, prensa
hidráulica. Recuperado de:
https://www.uv.es/uvweb/fisica/es/catalogo-
demos/fluidos/principio-pascal-prensa-hidraulica-
1286053998293/DemoExp.html?id=1286111060011

21. Clubensayos.20, Noviembre (2013). Puente Hidráulico Principio De
Pascal. Recuperado
de:https://www.clubensayos.com/Ciencia/Puente- Hidraulico-
Principio-De-Pascal/1278854.html
Solpress. 11 febrero (2021). Principios de pascal aplicando en la
prensa hidráulica. Recuperado de:
https://solpressbcn.com/principio-de-pascal- aplicado-en-la-prensa-
hidraulica/