Hidraulica

CAPITULO II

Hidráulica

2. Hidráulica.- La hidráulica es un método sencillo para la transmisión de grandes fuerzas mediante fluidos a presión.

La hidráulica es la aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería como es maquinaria pesada, para construir dispositivos que funcionan con líquidos, por lo general agua o aceite. La hidráulica resuelve problemas como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseño de presas de embalse, bombas y turbinas. En otros dispositivos como boquillas, válvulas, surtidores y medidores se encarga del control y utilización de líquidos.

• Fluido.- Es una sustancia que toma siempre la forma del recipiente donde esta contenido.

Se puede distinguir dos tipos de fluidos:

• a) Líquidos

• b) Gases

Las partículas que componen un líquido no están rígidamente adheridas entre sí, pero están más unidas que las de un gas. El volumen de un líquido contenido en un recipiente hermético permanece constante, y el líquido tiene una superficie límite definida. En contraste, un gas no tiene límite natural, y se expande y difunde en el aire disminuyendo su densidad.

2.2. Los principales componentes de un sistema hidráulico son:

1.-Bomba

2.-Actuadores

3.-Válvula de seguridad

4.-Filtros

5.-Motor

6.-Depósito

• Ventajas de la hidráulica.

• A) Velocidad variable.- A través del cilindro de un sistema hidráulico se puede conseguir velocidades muy precisas, regulares y suaves, que no se logran con motores eléctricos.

• B) Reversibilidad.-Los actuadotes hidráulicos pueden invertir su movimiento sin problemas y, además, pueden arrancar bajo su máxima carga.

La carga.- Es la energía referida a la unidad de peso. Fig. 1.

Fig. 1

• C) Protección contra las sobrecargas.-Las válvulas protegen al sistema hidráulico contra las sobre cargas de presión.

La válvula de seguridad limita la presión a niveles aceptables. Fig. 2

Fig. 2

• Bombas.- La bomba aspira el fluido con dirección al cilindro. Cuando el cilindro se sobrecarga la presión empieza a aumentar. Esto es debido a que el fluido no puede circular libremente Fig. 3.

Fig. 3

• La presión.- La presión también se va creando por las cañerías o0 tuberías (mangueras), y esto puede provocar una avería. Por lo tanto ello, necesitamos colocar en el sistema una válvula de seguridad. Fig. 4.

Fig.4

• La válvula actúa rebajando la presión del sistema al devolver el fluido al depósito Fig.5.

Fig. 5

• D) Tamaño pequeño.-El tamaño de los componentes hidráulicos es pequeño comparándolo con la potencia y energía que puedan transmitir. Fig.5.

Los pequeños componentes del sistema hidráulica de esta maquina le dan la potencia necesaria para accionar su circuito de elevación Fig.6.

Fig. 6

2,3. Empuje (E).- Cuando introducimos un cuerpo en un recipiente en un fluido, el nivel de éste se eleva. Este aumento de nivel es debido al volumen del cuerpo. Este no lleva a anunciar el siguiente principio Fig. 7.

Fig. 7

El aumento del nivel del fluido es debido al volumen del cuerpo introducido en su seno.

Principio de Arquímedes.-Todo cuerpo sumergido en un líquido, experimenta una fuerza vertical y hacia arriba, igual al peso del volumen de fluido desalojado. Esta fuerza es empuje.

E = V.p Donde:

V = Volumen

P = Presión

La presión de bloque en el fluido se establezca cuando el empuje es igual a su peso.

2.4.- Presión (p).-Cuando los líquidos son incompresibles, su presión aumenta cuando encuentra un obstáculo a su circulación. En un sistema hidráulico, la presión empieza a aumentar cuando el líquido llega a cilindro y se encuentra con el émbolo. La presión podemos medirla de diferentes maneras:

• A) presión hidrostática.- Una columna de cualquier líquido, debido a su peso, ejerce una presión sobre la superficie en que se apoya. Esta es la presión hidrostática y se define como: Fig. 8.

p = p .g. h

Fig. 8

• B) Presión por fuerzas externas.- Cuando aplicamos una fuerza sobre el sistema en un recipiente cerrado esto nos lleva a enunciar la siguiente Ley:

Ley de Pascal,- Cualquier líquido dentro de un recipiente ejerce una presión sobre éste, que se transmite por igual en todas sus direcciones. Fig. 9.

P = F/ A

Fig. 9

Émbolos a la misma altura.-Se aplica una fuerza F1 a un pequeño émbolo de área S1. El resultado es una fuerza F2 mucho más grande en el émbolo de área S2. Debido a que la presión es la misma a la misma altura por ambos lados, se verifica que: Fig. 9.a.

Fig. 9.a

Para mantener a la misma altura los dos émbolos, tenemos que poner un número de pesas sobre cada émbolo de modo que se cumpla la relación dada en el apartado anterior.

Émbolos a distinta altura.-Un ejercicio interesante, es el de determinar la altura de ambas columnas de fluido cuando se ponen n1 pesas en el émbolo de la izquierda y n2 pesas en el émbolo de la derecha. Fig. 9.b.

Sean A y B dos puntos del fluido que están a la misma altura. El punto A una profundidad h1 por debajo del émbolo de área S1 y el B situado

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