Hidráulica Industrial: Principios Fundamentales, Fluidos, Presión y Caudal
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Hidráulica Industrial: Principios Fundamentales
La hidráulica es el método elegido para realizar tareas que suponen grandes fuerzas. Es la ciencia de crear y controlar fuerzas y movimientos con fluidos a presión, y además tiene grandes ventajas: puede transmitir esfuerzos muy grandes; los actuadores hidráulicos tienen una excelente relación peso-prestaciones; se pueden posicionar con precisión cargas muy pesadas; el movimiento hidráulico es regular y suave; las velocidades pueden controlarse con precisión; los sistemas hidráulicos pueden arrancar bajo su carga máxima; y la protección contra sobrecargas es fácil de realizar.
Fluidos Hidráulicos
Para que un fluido sea adecuado, debe reunir ciertas propiedades. Los fluidos usados deben poder transmitir elevadas presiones, mantener el sistema lubricado, estar protegidos contra corrosión y arrastrar el calor y las partículas abrasivas. Los aceites minerales y sintéticos se utilizan generalmente en la hidráulica industrial. Para que los fluidos trabajen correctamente en diferentes condiciones, los aceites deben fabricarse con diversas propiedades y viscosidades. Ciertas propiedades se pueden mejorar con aditivos.
El aceite contiene una pequeña cantidad de aire disuelto que facilita la indeseable compresión del aceite y dificulta el control de la precisión de movimientos. Los aditivos mezclados con el aceite ayudan a separar el aire. Esto disminuye la compresibilidad del aceite y aumenta la precisión de movimientos.
Presión y Caudal
La presión y el caudal son las variables más importantes en un sistema hidráulico. La presión determina la fuerza de trabajo y el caudal determina la velocidad de este trabajo. Todas las funciones de caudal están basadas en cambios de estas variables.
Presión (Principio de Pascal)
La presión (P) se crea cuando una fuerza (F) actúa en un sistema hidráulico cerrado sobre una superficie (A). Esta relación se formula con el principio de Pascal: P = F/A. La unidad de presión es el Pascal (Pa). Se tiene una presión de 1 Pascal cuando una fuerza de 1 Newton actúa sobre una superficie de 1 m2: Pa = N / m2. Como esta es una unidad de medida muy pequeña, se utiliza el kilopascal (kPa). La unidad llamada bar también puede utilizarse para la presión. Se tiene una presión de un bar cuando una fuerza de 10 N actúa sobre 1 cm2. 1 bar = 100.000 Pa = 100 kPa.
Caudal
El caudal viene determinado por el volumen de un fluido que circula por un conducto por unidad de tiempo: C = V/t. La unidad de medida es en m3/s, pero para facilitar se suele dar en l/s o en l/min.
Conducción de Fluidos y Pérdidas
El líquido hidráulico se comunica con los diferentes componentes (válvulas, cilindros, etc.) a través de tubos de acero y manguitos de material apto para la conducción, como es el caucho. En un sistema hidráulico existen elementos como curvas o estrechamientos no deseados que desgastan y dañan el sistema.
En principio, el líquido fluye de forma laminar, pero si el fluido alcanza una velocidad excesiva en un paso estrecho, se forma una turbulencia. La presión puede descender, creando un vacío parcial y burbujas de aire disueltas; y si esta presión sube bruscamente, se produce el estallido de esas burbujas, que pueden provocar el arranque de pequeñas partículas de material (cavitación). También puede provocar la combustión del aceite (efecto microdiésel).