Fundamentos de la Tecnología Hidráulica: Fluidos, Componentes y Principios Operativos

Propiedades Fundamentales de los Líquidos

Los líquidos son incompresibles y se adaptan a la forma de cualquier recipiente.

Ley de Pascal

Cuando se ejerce una fuerza sobre un fluido encerrado, la presión es transmitida por igual y sin disminución en todas direcciones.

Medios de Transmisión de Fuerza en Sistemas Industriales

La transmisión de fuerza puede realizarse mediante:

• Varillas articuladas
• Cables flexibles
• Conductores eléctricos
• Transmisión neumática e hidráulica

Factores que Influyen en la Resistencia del Flujo

La resistencia al flujo en un sistema hidráulico depende de:

• El material de la tubería
• La densidad del líquido
• La velocidad del líquido

Componentes Esenciales de un Sistema Hidráulico

Las unidades indispensables en un sistema hidráulico son:

• Cilindro
• Válvula selectora
• Bomba
• Depósito

Ventaja Mecánica (VM)

La Ventaja Mecánica (VM) es la cantidad por la cual el esfuerzo aplicado se multiplica en el esfuerzo producido por un dispositivo. Representa la relación entre el esfuerzo que una máquina produce y el esfuerzo que se debe aplicar para moverla.

VM = F_Vencida / F_Aplicada

Por ejemplo, si F_Vencida = 800 y F_Aplicada = 40, entonces VM = 800 / 40 = 20.

Modo de Marcha Lenta en Bombas Hidráulicas

En el modo de Marcha Lenta (ML), el caudal total de la bomba pasa sin restricción a través del regulador hacia el retorno y de regreso al depósito. Esto ocurre cuando se ha quitado la carga de la bomba, permitiendo que opere sin resistencia.

Funciones y Propiedades del Acumulador Hidráulico

El acumulador hidráulico cumple funciones cruciales:

• Impide que el regulador de presión se abra y cierre repentinamente.
• Evita que las unidades del sistema se sometan a esfuerzos excesivos.
• Almacena fluido a presión para su uso en caso de fallo de la bomba principal o para demandas puntuales.

Componentes Clave en Sistemas Hidráulicos

Válvula de Alivio (Relief Valve)

Esta válvula limita el exceso de presión que sobrepase un valor predeterminado, protegiendo el sistema.

Válvula Antirretorno o de Retención (Check Valve)

Permite el paso del fluido en una dirección y lo impide en la opuesta, asegurando el flujo unidireccional.

Regulador de Presión (Válvula de Descarga)

Mantiene la presión del sistema entre dos límites predeterminados y alivia la bomba cuando ningún mecanismo está funcionando. Posee dos posiciones: cerrado y abierto.

Bomba de Mano

Es una fuente de presión de emergencia en caso de fallo de la bomba mecánica, y también una fuente auxiliar de presión utilizada para comprobar en tierra el funcionamiento de las unidades del sistema cuando la bomba mecánica no está operativa.

Fluidos Hidráulicos: Tipos y Propiedades Esenciales

Clasificación de Fluidos Hidráulicos por Origen

Los fluidos hidráulicos se clasifican comúnmente por su origen y coloración:

• Origen Vegetal: Incoloro o azulado.
• Origen Mineral: Generalmente rojo.
• Origen Sintético: Puede ser verde, púrpura, ámbar o rojo.

Propiedades Cruciales de los Líquidos Hidráulicos

Para un rendimiento óptimo, los líquidos hidráulicos deben poseer las siguientes propiedades:

• Viscosidad: Debe ser media y no verse afectada significativamente por los cambios de temperatura.
• Lubricación: Buena capacidad lubricante.
• Campo Térmico: Lo suficientemente amplio para operar en diversas condiciones.
• Punto de Congelación: Bajo.
• Punto de Ebullición: Alto.
• No Corrosivo: No debe corroer los componentes del sistema.
• Antiespumante: Propiedades que eviten la formación de espuma.

Importancia de la Viscosidad

La viscosidad es una propiedad crítica:

• Viscosidad Alta: Conduce a un mayor consumo de energía, mayor desgaste y calentamiento por fricción.
• Viscosidad Baja: Provoca un mayor desgaste debido a la falta de un colchón hidrodinámico adecuado.

Rangos de Viscosidad Cinemática

Los rangos típicos de viscosidad cinemática son: Máximo 12.9 cSt y Mínimo 9.6 cSt.

Inconvenientes de la Formación de Espuma

La espuma en el fluido hidráulico puede causar varios problemas:

• Oxidación del líquido y de las superficies metálicas en contacto.
• Aumento de la temperatura del líquido.
• Transmisión irregular de la presión hidráulica.
• Problemas de circulación en las bombas.

Índice de Anilina y Compatibilidad de Materiales

El Índice de Anilina es un indicador de la acción disolvente que un fluido hidráulico ejerce sobre los cauchos naturales o sintéticos presentes en el sistema hidráulico, como juntas y mangueras. Es crucial para asegurar la compatibilidad de los materiales.

Riesgos de Exposición a Fluidos Hidráulicos

La exposición a fluidos hidráulicos puede ocurrir de diversas maneras:

• Contacto directo con la piel (tocando).
• Ingestión accidental.
• Contacto con tierra o agua contaminada cerca de sitios de residuos peligrosos o plantas industriales que usan o fabrican estos fluidos.
• Inhalación de vapores o aerosoles de fluidos hidráulicos en el aire cerca de máquinas que los utilizan.

Fluidos Hidráulicos Específicos y Advertencias de Seguridad

Fluido Hidráulico Comúnmente Usado en Aviación

El líquido más utilizado en aviación es de color rojo y corresponde a la especificación MIL-H-5606 (H15). Un ejemplo es el BP AeroHydraul.

Skydrol 500B

El Skydrol 500B es un fluido de densidad normal, muy útil en equipos de tierra donde el ahorro de peso no es un factor crítico.

Advertencias de Seguridad (Warnings)

Las advertencias (Warnings) indican que el incumplimiento de las instrucciones dadas puede producir lesiones graves o incluso la muerte a las personas.

Principio de Presión Hidrostática

Mientras no haya movimiento de los pistones, la presión transmitida por el líquido encerrado es igual en todos los puntos del sistema y en las superficies interiores del mismo. Este principio es fundamental en la hidrostática.

Codificación de Colores en Tuberías Industriales

La codificación por colores en tuberías es crucial para la identificación rápida y segura del contenido:

• Rojo: Combustible
• Marrón: Sistemas contra incendios
• Amarillo: Lubricación
• Naranja/Azul: Neumático

Nota: Las tuberías que transportan materiales peligrosos para la salud (como los identificados con la categoría PHDAN) deben llevar señalización específica además del color.