Conceptos de Hidráulica
Para poder hablar de hidráulica
primero necesitamos conocer los conceptos y fundamentos básicos de la misma.
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| Uso de la hidráulica en el sector automotriz. |
Fluido: es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, carece de rigidez, elasticidad y en consecuencia cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma, adoptando así la forma del recipiente que lo contiene.
La hidráulica, es la ciencia que estudia el comportamiento de los fluidos en función de sus propiedades específicas. Es decir, estudia las propiedades mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a las que pueden ser sometidos. En resumen, es la transmisión de fuerza y movimiento a través de un medio líquido. Abarcando cualquier estudio de fluido en movimiento.
La potencia hidráulica se usa prácticamente en cada rama de la industria: máquinas, herramientas, en el automóvil, en un tractor, un aeroplano, un proyectil, un satélite artificial, un bote, etc. La razón de este uso tan difundido es que el fluido es una de las formas más versátiles de transmitir potencia y modificar movimientos.
Para poder aplicar la hidráulica necesitamos
saber que los líquidos juegan un papel importante, por ello debemos comprender
cuales son las propiedades fundamentales de ellos; podemos mencionar que los
líquidos son sistemas deformables constituidos por un número infinito de puntos
materiales. Se trata de sistemas continuos donde no
existen "espacios vacíos" dentro de la masa. Desde el punto de vista
de la Mecánica cabe destacar las siguientes propiedades fundamentales de los
líquidos:
- Isotropía: Se conocen como isótropos a las sustancias cuyas propiedades son idénticas en cualquier dirección.
- Movilidad: Carencia de forma propia. Aptitud para adoptar cualquier forma, la del recipiente que los contiene.
- Viscosidad: Es una propiedad de los líquidos que consiste en una resistencia natural a fluir debido a la distancia que existe entre sus moléculas. La viscosidad de un líquido por lo tanto dependerá de las fuerzas intermoleculares: de acuerdo a esto, a mayor fuerza intermolecular de un líquido sus moléculas tienen mayor dificultad de desplazarse entre sí, por lo tanto la substancia es más viscosa. En pocas palabras es la resistencia del líquido a dejarse cortar o separar.
Tensión superficial: La tensión superficial de un líquido se define como el trabajo que hay que aplicar para aumentar en una unidad su superficie libre. Se debe a las fuerzas de atracción que se ejercen entre las moléculas de la superficie libre de un líquido, que son debidas a la cohesión entre sus moléculas y a la adhesión entre las moléculas del líquido y las paredes del recipiente. Los casos que se pueden presentar en función del balance entre las fuerzas de cohesión y adhesión son los siguientes:
- 1) Cohesión > Adhesión: con el aire: El líquido libre adquiere una forma determinada sin necesidad de recipiente. Es el caso de las gotas de agua, que son esféricas, y es válido para volúmenes pequeños.
- 2) Adhesión > Cohesión: Se dice que el líquido moja el recipiente. Menisco cóncavo.
- 3) Adhesión < Cohesión: El líquido no moja el recipiente. Menisco convexo.
La cavitación por su parte es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido. Puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas (cavidades). Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, «aplastándose» bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la que origina este fenómeno. Es un proceso físico que es muy parecido al de la ebullición, la diferencia es que la cavitación es causada por una caída de la presión local por debajo de la presión de vapor mientras que la ebullición lo hace por encima de la presión en el ambiente local.
La resistencia a la oxidación al igual que la cavitación, se puede convertir en un problema si no se controla,esto se debe a que los
aceites utilizados como fluidos en los circuitos hidráulicos, al ser derivados
del petróleo, son oxidables, ya que el oxígeno atmosférico del aire disuelto en
el aceite, se combina fácilmente con el carbono y el hidrógeno, dando lugar a
productos tanto solubles como insolubles pero en cualquier caso perjudiciales
para la vida de los equipos. En
el caso de los productos solubles, se producen reacciones que forman lodos,
corroen los conductos e incrementan la viscosidad del fluido. Por su parte los
productos insolubles son arrastrados hasta los estrangulamientos del circuito,
actuando como abrasivos, favoreciendo el desgaste prematuro, provocando
obturaciones y taponamientos. Con
objeto de evitar estos problemas en los circuitos hidráulicos, es necesario el
uso de antioxidantes, sobre todo cuando se alcanzan elevadas temperaturas del
aceite.
Flujo laminar: En forma ideal, las partículas de un fluido se desplazan en forma suave y paralela a la dirección del flujo. Cuando esto ocurre se dice que el flujo es laminar y se obtiene a bajas velocidades y en tubería recta. Con el flujo laminar, la fricción se reduce al mínimo.
Flujo turbulento: Existe turbulencia cuando las partículas no se desplazan en forma suave y paralela a la dirección del flujo. El flujo turbulento es originado por cambios abruptos en la dirección o en el área de la sección transversal o por una velocidad excesiva. Esto nos da como resultado un gran aumento en la fricción, que produce calor, aumenta la presión de operación, y desperdicia potencia.
Además de sus funciones primarias, al fluido hidráulico se le exige un gran número de otros requisitos de calidad. como lo son:
- Evitar la oxidación.
- Evitar la formación de sedimentos.
- Inhibir la espuma.
- Mantener su propia estabilidad y por ende, reducir el costo del cambio de aceite.
- Mantener un cuerpo relativamente estable en un amplio porcentaje de temperaturas.
- Evitar la corrosión y la picadura.
- Separar el agua.
- Poseer compatibilidad con sellos y empaques.
Cuestionario:
Dibujo:
