Fundamentos de la Oleohidráulica y Neumática: Principios, Ventajas y Propiedades de Fluidos

1. Oleohidráulica: Ventajas y Desventajas del Sistema

Ventajas de la Oleohidráulica

• Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o momentos de giro.
• El aceite empleado en el sistema es fácilmente recuperable.
• Velocidad de actuación fácilmente controlable.
• Instalaciones compactas.
• Protección simple contra sobrecargas.
• Cambios rápidos de sentido.

Desventajas de la Oleohidráulica

• El fluido es más caro.
• Pérdidas de carga.
• Requiere personal especializado para la mantención (mantenimiento).
• Fluido muy sensible a la contaminación.

2. Neumática: Ventajas y Desventajas del Sistema

Ventajas de la Neumática

• El aire es de fácil captación y abunda en la Tierra.
• El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen riesgos de chispas.
• Los actuadores pueden trabajar a velocidades altas y fácilmente regulables.
• El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por efecto de golpes de ariete.
• Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o que dañen los equipos de forma permanente.
• Los cambios de temperatura no afectan en forma significativa.
• Energía limpia.
• Cambios instantáneos de sentido.

Desventajas de la Neumática

• En circuitos muy extensos se producen pérdidas de carga considerables.
• Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente empleado.
• Las presiones a las que trabajan normalmente no permiten aplicar grandes fuerzas.
• Altos niveles de ruido generado por la descarga del aire hacia la atmósfera.

3. Requisitos Esenciales del Aceite Hidráulico

Para asegurar el correcto funcionamiento y la longevidad de un sistema hidráulico, el aceite debe cumplir con las siguientes características:

1. Propiedades Antidesgaste: El aceite debe contener aditivos que permitan asegurar una buena característica antidesgaste. No todos los aceites presentan estas características de manera notoria.
2. Viscosidad Adecuada: El aceite debe tener una viscosidad adecuada para mantener las características de lubricante y limitante de fugas a la temperatura esperada de trabajo del sistema hidráulico.
3. Inhibición de Oxidación y Corrosión: El aceite debe prevenir la oxidación y la corrosión.
4. Características Antiespumantes: El aceite debe presentar características antiespumantes.

4. Principio de Pascal

Si a un fluido confinado se le aplican fuerzas externas, la presión generada se transmite íntegramente hacia todas las direcciones y sentidos, y ejerce además fuerzas iguales sobre áreas iguales, actuando estas fuerzas normalmente en las paredes del recipiente.

5. Ley de Continuidad (Conservación del Caudal)

La ley de continuidad está referida a líquidos que, como ya se sabe, son incompresibles y por lo tanto poseen una densidad constante. Esto implica que si por un conducto que posee varias secciones circula en forma continua un líquido, por cada tramo de conducción o por cada sección pasarán los mismos volúmenes por unidad de tiempo, es decir, el caudal se mantendrá constante.

Se entiende por caudal la cantidad de líquido que circula en un tiempo determinado:

Q = V/t

6. Principio de Bernoulli y Formas de Energía

El fluido hidráulico, en un sistema que trabaja, contiene energía bajo tres formas:

• Energía Potencial: Que depende de la altura de la columna sobre el nivel de referencia y, por ende, de la masa del líquido.
• Energía Hidrostática: Debida a la presión.
• Energía Cinética o Hidrodinámica: Debida a la velocidad.

El Principio de Bernoulli establece que la suma de estas tres energías debe ser constante en los distintos puntos del sistema. Esto implica, por ejemplo, que si el diámetro de la tubería varía, entonces la velocidad del líquido cambia. Así pues, la energía cinética aumenta o disminuye; como ya es sabido, la energía no puede crearse ni destruirse, en consecuencia, esta variación de energía cinética será compensada por un aumento o disminución de la energía de presión.

7. Ecuación de Estado de Gases Ideales

Hipótesis Fundamentales

• El gas está compuesto por una cantidad muy grande de moléculas, que además tienen energía cinética.
• No existen fuerzas de atracción entre las moléculas, esto porque se encuentran relativamente alejadas entre sí.
• Los choques entre moléculas y las paredes del recipiente son perfectamente elásticos.

De lo recién señalado, la más elemental de las hipótesis es que no existen fuerzas intermoleculares; por lo tanto, se está en presencia de una sustancia simple y pura.

Fórmulas y Variables

La forma normal de la ecuación de estado de un gas ideal es:

P * V = R * T

Donde:

• P = Presión (Pascal = 1 N/m²)
• V = Volumen molar (m³/mol)
• R = Constante universal de los gases ideales (R = 8,314 [J/mol ºK])
• T = Temperatura (ºK)

Otra forma común de la ecuación es:

p * V = n * R * T

Donde:

• V = Volumen total del sistema (m³)
• n = Número de moles en el sistema