Hidraulica

HIDRAULICA

La hidráulica es una rama de la física y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa (fuerza) y empuje de la misma.

Hidráulica, aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, 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. Su fundamento es el principio de Pascal, que establece que la presión aplicada en un punto de un fluido se transmite con la misma intensidad a cada punto del mismo.

El filósofo y científico Blaise Pascal formuló el principio que lleva su nombre, con aplicaciones muy importantes en hidráulica.

Hidráulica significa la creación de fuerzas y movimientos mediante fluidos sometidos a presión.

Es preciso remarcar que el concepto que debe de prevalecer es el de transformación de la energía, ya sea de mecánica ó eléctrica en hidráulica para obtener un beneficio en términos de energía mecánica al finalizar el proceso

Arquímedes investigo uno de los principios de la hidráulica.

En el año 1653 Pascal, descubrió el principio según el cual la presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas direcciones.

Joseph Bramah construyo el primer mecanismo hidráulico basado en la ley de Pascal. Se trataba de una prensa hidráulica con un gran cilindro que movía un vástago en cuyo extremo se aplicaba el material a prensar; la presión necesaria se obtenía por medio de una bomba manual y el líquido empleado fue agua.

Se considera a Pascal como el padre de la hidráulica, ya que desde que realizo su descubrimiento se empezaron a desarrollar técnicas de transmisión por medio de fluidos confinados.

CLASIFICACIÓN DE APLICACIONES HIDRAULICAS

Aplicaciones estacionarias: son fijas y no se producen desplazamientos. Suelen utilizarse válvulas manuales o electroválvulas.

Maquinas de producción y montaje

Líneas de transferencia

Equipos de elevación y transporte

Prensas

Maquinas de moldeo por inyección

Laminadoras

Elevadores

Aplicaciones Móviles: se producen movimientos, ya sea mediante ruedas o cadenas. Las válvulas son accionadas generalmente de forma manual.

Maquinas para la construcción

Palas mecánicas, plataformas de carga

Sistemas de elevación y transporte

Maquinas para la agricultura

VENTAJAS DE LA HIDRAULICA

La ventaja que implica la utilización de la hidráulica es la posibilidad de transmitir grandes fuerzas, empleando para ello pequeños elementos y la facilidad de poder realizar maniobras de mandos y reglaje. Actuadores hidráulicos son capaces de emplearse con carga desde el reposo. Equipados apropiadamente permiten desarrollar cambios de dirección rápidamente

Transmisión de fuerzas considerables con elementos de pequeñas dimensiones, lo que significa elevado rendimiento.

Posicionamiento exacto

Arranque desde cero con carga máxima

Movimientos homogéneos e independientes de la carga

Trabajos y conmutaciones suaves

Buenas características de mando y regulación

Buena disipación de calor

Variación de la velocidad

DESVENTAJAS DE LA HIDRAULICA

Contaminación del entorno por fugas de aceite

Sensibilidad a la suciedad

Peligro ocasionado por las altas presiones

Dependencia de la temperatura

Grado limitado de rendimiento

FUNDAMENTOS FISICOS DE LA HIDRAULICA

Todo cuerpo ejerce una determinada presión (p) sobre la superficie en la que se apoya. La magnitud de la presión depende de la fuerza del peso (F) del cuerpo y de la superficie (A) en la que actúa dicha fuerza.

p=F/A

Unidades

1 Pa = 1N/m2 1 bar = 100000 N/m2 = 105 Pa

p = Presión Pa = Pascal

F= Fuerza N= Newton (1N = 1Kg * m/s2)

A = Superficie m2 = metros cuadrados

Figura 5 - Fuerza, superficie

En la fig. 5 Se muestran dos cuerpos con bases de superficies diferentes (A1 y A2) si la masa de los cuerpos es la misma, la fuerza del peso (F) que actúa sobre la base también es la misma, pero la presión es diferente porque las superficies de las bases no son iguales siendo igual la fuerza del peso, la presión es mayor si la superficie de la base es menor.

PRINCIPIO DE PASCAL

Si una fuerza (F) actúa sobre una superficie (A) de un líquido contenido en un

recipiente cerrado, surge una presión (p) que se extiende en todo el líquido (ley de

Pascal). En todos los puntos del sistema la presión es la misma.

La fuerza aplicada en cada uno de los pistones se distribuirá al fluido en forma de presión; solamente si dicha presión es igual en los cuatro se mantendrán sin movimiento.

P1= P2= P3= P4=P5

Presión: Fuerza por unidad de superficie a que está sometido un liquido.

Aplicando el principio de Pascal, se puede comprobar como una pequeña fuerza F1 es ejercida sobre un embolo pequeño de área A1 produce sobre el embolo una presión

P= F_1/A_1

Esta presión se transmite a lo largo del tubo y por medio de un fluido hasta un embolo de sección mayor, cuya area es A2. Puesto que el sistema se encuentra en equilibrio, las presiones en ambos embolos son las mismas.

Haciendo uso de la ley de Pascal se tiene:

P_1= F_1/A_1 = P_2= F_2/A_2 ∴〖 F〗_2= A_2/A_1 * F_1

Con una fuerza f se puede obtener otra fuerza F considerablemente mayor, ya que poseemos un dispositivo para multiplicar la fuerza, con la gran ventaja mecanica de que es direcatmente proporcional a la relación de las áreas de los pistones.

Ejemplo: Sobre un cilindro actúa una presión de 100 Bar; la superficie a efectiva del embolo es de 7.85 cm2 ¿Cual es la fuerza máxima que esta presente?

P = 100 Bar = 1000 N/cm2

A = 7.85 cm2

F=p*A

F=1000 N*7.85 N/〖cm〗_2

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