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Componentes de los hidrúlicos. Hidrostática. Principios de Pascal, Arquímedes, Bernoulli



Universidad de la Frontera. Sede Malleco. Angol

Componentes de los hidráulicos



Los sistemas hidráulicos se componen básicamente de:



- Bombas.
- Tuberías.
- Válvulas.
- Depósitos.
- Cilindros o botellas.
- Motores.
- Filtros.

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Las bombas hidráulicas en maquinaria suelen ser de tres tipos fundamentalmente: Bombas de engranajes, bombas de paletas y bombas de pistones.

Las tuberías de conducción de los circuitos hidráulicos pueden ser metálicas con tubos rígidos conformados a la medida o bien latiguillos de goma con una o varias capas de alambres de acero trenzado en su interior, dependiendo de la presión para la cual estén diseñados.

Las válvulas son fundamentales en los circuitos hidráulicos, y son las que controlan los flujos de aceite para dirigirlos hacia el lugar conveniente en cada momento. Cada fabricante puede denominarlas de una manera distinta, pero básicamente las funciones son similares en casi todos los circuitos hidráulicos. Podemos hablar de válvulas de carrete, de retención, reductoras de presión, de seguridad, compensadoras, pilotadas, antirretorno, moduladoras, combinadas, etc. Actualmente la tendencia general de todos los fabricantes es la de sustituir los circuitos pilotados hidráulicamente por pilotaje electrónico que resulta mas cómodo, barato y sencillo, los circuitos son mandados por señales eléctricas y en unos pocos años la parte hidráulica de las máquinas se limitará a los circuitos principales que son menos propensos a las averías.

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Los depósitos hidráulicos pueden ser de dos tipos: Presurizados que mantienen durante el funcionamiento de la máquina una presión en su interior que favorece la descarga de aceite hacia las bombas. Depósitos con respiradero que no mantienen presión en su interior.

Los cilindros o botellas pueden tener diversas formas o tener los soportes colocados de distinta manera, pero generalmente se pueden clasificar por el sistema de cierre de la tapa que varia en función de la presión que tengan que soportar. Las tapas que usan tornillos aguantan generalmente más presión que las tapas que van atornilladas directamente en la camisa. Estas últimas pueden ser atornilladas exteriormente o bien en la parte interior de la camisa.

Motores hidráulicos son generalmente de pistones y caudal fijo, se utilizan generalmente para la traslación de las máquinas.

Filtros hidráulicos, van generalmente en derivación con el circuito principal y suele pasar por ellos una parte de la presión de retorno, circunstancia por la cual, su eficacia en el circuito es limitada. No suelen colocarse en las líneas de presión porque necesitarían ser muy reforzados para aguantar tan altas presiones y serian antieconómicos. En las líneas de aspiración de las bombas podrían dar lugar a restricciones que producirían cavitación acortando así drásticamente la vida útil de las mismas.

Como consecuencia de los cambios que están experimentando los circuitos hidráulicos tanto en cuanto a su configuración, (nuevos elementos electrónicos, sensores más eficaces, pasos de aceite más restringidos), como en cuanto a su tecnología, (ajustes de válvulas más pequeños, cilindros y vástagos con mecanizados más finos, menores tolerancias en general en los circuitos), cada vez es mas critica la limpieza del aceite que circula por los mismos, los mantenimientos de los circuitos hidráulicos, al contrario que en otros sistemas, se están acortando.

Un circuito hidráulico en el que se produzca una avería que dé lugar a la rotura de algún componente, por sus especiales características, trasladará la contaminación inmediatamente a todo el resto del circuito, siendo muy probable que se tenga que desmontar y limpiar el circuito completo para solucionar el problema.

PRINCIPIO DE PASCAL



El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre el fluido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas las direcciones y a todas partes del recipiente, siempre que se puedan despreciar las diferencias del peso debidas al peso del fluido.

Este principio tiene aplicaciones muy importantes en hidráulica, y fue formulado por primera vez en una forma más amplia que la de Arquímedes por Pascal en 1647.

Una característica de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partícula del fluido es la misma en todas las direcciones. Si las fuerzas fueran desiguales, la partícula se desplazaría en la dirección de la fuerza resultante. De esto se deduce que la fuerza por unidad de superficie que el fluido ejerce sobre las paredes del recipiente que lo contiene es perpendicular a la pared en cada punto sea cual sea su forma. Si la presión no fuese perpendicular el fluido se movería a lo largo de la pared.

Principio fundamental de la hidrostática



La diferencia de presión entre dos puntos equivale al peso de una columna de líquido, y cuya altura es la diferencia entre las profundidades a que se encuentran los dos puntos.

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PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES



El principio de Arquímides explica la naturaleza de la flotabilidad:

“Todo cuerpo sumergido en un fluído experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluído desalojado”.

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Cuanto más pesados sean los átomos y más juntos estén más denso será el cuerpo.

Si la densidad del cuerpo es igual o mayor que la del líquido el cuerpo quedará totalmente sumergido.
El cuerpo humano tiene una densidad similar al del agua, por lo que puede decirse que tiene una flotabilidad neutra. Para nosotros es relativamente fácil hundirnos y salir a flote si sólo nos vestimos con trajes de baño. Sin embargo al utilizar un traje de buceo, nuestro volúmen aumenta considerablemente, por lo que adquirimos flotabilidad positiva y se torna muy difícil sumergirnos. Por ello es necesario utilizar lastre adicional, de tal forma de volver a experimentar flotabilidad neutra o negativa.

PRINCIPIO DE BERNOULLI


Daniel Bernoulli, en su obra Hidrodinámica (1738) expuso este principio, que expresa que, en un fluido perfecto (sin viscosidad, ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la suma de las fuerzas que actúan es constante a lo largo del recorrido.

Establece que a medida que aumentamos la velocidad de desplazamiento de un gas, su presión interna disminuye. Cuando el aire está detenido, la fuerza de expansión que ejerce es igual a la presión atmosférica. Cuando se mueve, su densidad disminuye, la presión que ejerce es menor que la atmosférica y produce vacío.

A poca velocidad, la presión del aire, disminuye en forma directamente proporcional a la velocidad que lleva. Si la velocidad se dobla, la presión baja a la mitad. Sin embargo, a alta velocidad, la presión baja en forma desproporcionada.
La Ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de una línea de corriente.

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v = velocidad del fluido a lo largo de la línea de corriente
g = constante gravitatoria
y = altura geométrica en la dirección de la gravedad
P = presión a lo largo de la línea de corriente
p = densidad del fluido

Para aplicar la ecuación se deben realizar los siguientes supuestos:



- Viscosidad (fricción interna) = 0
- Caudal constante
- Fluido incompresible - ? es constante
- La ecuación se aplica a lo largo de una línea de corriente

Autor:

Tacha





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