Hidrodinámica y tipos de cilindros hidráulicos: régimen de flujo, ariete y componentes

Fundamentos de Hidrodinámica

La hidrodinámica es el estudio de los líquidos en movimiento. Su aplicación es fundamental en el diseño y estudio de represas, canales y marejadas.

• Caudal: Cantidad de líquido que pasa por una unidad de tiempo.
• Régimen de flujo: Existen dos tipos principales (laminar y turbulento). El régimen depende de la rugosidad del tubo, el diámetro del mismo y la velocidad del líquido. Se clasifica de la siguiente manera:
  • Menor a 2000: Laminar.
  • Mayor a 3000: Turbulento.
  • Entre 2000 y 3000: Régimen de transición (laminar-turbulento).

Clasificación de Cilindros

Los cilindros se dividen principalmente en dos categorías según su movimiento:

• Cilindro de pistón: Movimiento rectilíneo.
• Cilindro de paleta: Movimiento circular (es el que produce fuerza mediante movimiento giratorio).

Tipos de Cilindros de Pistón

• Acción simple: La fuerza se ejerce en un solo sentido.
• Doble acción: La fuerza se ejerce en ambos sentidos.

Cilindro Hidráulico Tipo Ariete

Es un cilindro de acción simple donde la biela no lleva pistón. Sus ventajas son:

1. La biela es de mayor diámetro y no se dobla por efecto de las cargas.
2. Las juntas son exteriores y más fáciles de cambiar.
3. Las rugosidades de las paredes interiores del cilindro no afectan a las juntas.
4. No se necesita orificio de respiración.

Nota: Los cilindros de acción simple se prefieren para equipos móviles donde solamente se necesita levantar la carga.

Funcionamiento y Componentes Especiales

• Cilindro de doble acción: Cuando el aceite a presión entra en el extremo, el cilindro se extiende.
• Cilindro sin equilibrar o diferencial: La fuerza aplicada por el lado del pistón donde va la biela es menor que la aplicada en el lado opuesto. En el cilindro equilibrado, las fuerzas son iguales en ambas caras del pistón.
• Limitador de carrera: Actúa cerrando los conductos de aceite. El contacto de la biela permite definir la carrera deseada. Consiste en dos orificios de purga que dejan salir una cantidad limitada de aceite.
• Cilindro secundario: Funciona con el aceite que atraviesa el cilindro principal.
• Amortiguadores: Algunos cilindros los incorporan para reducir la velocidad de la carrera de su biela al llegar al final.
• Cilindro de 2 pasos: Los pistones en escalón permiten al cilindro iniciar la carrera con mucha velocidad y poca fuerza, o viceversa.
• Cilindro recuperador: El aceite sale por el extremo de la biela y se canaliza de nuevo hacia la cabeza para aumentar la velocidad de carrera.
• Pistones telescópicos: La biela tiene dos tubos en una sola pieza hasta que el exterior llega al tope y se extiende el tubo interior. La velocidad de carrera depende del diámetro y solo es de acción simple.
• Válvula de retención de seguridad: Se utilizan en la boca de entrada para que el aceite quede bloqueado dentro del cilindro y este no se mueva.