Principios de Hidráulica: Conceptos y Aplicaciones Esenciales

1. Ley de Pascal

La presión aplicada en un punto de un líquido contenido en un recipiente cerrado se transmite con el mismo valor a cada una de sus partes, sin disminución.

2. Definición de Presión

La presión aplicada a un fluido confinado se transmite sin disminución de fuerza en todas direcciones y actúa con fuerza igual y en áreas iguales en los ángulos correspondientes.

3. Cálculo de Presión: Ejemplo Práctico

Pregunta: Si una fuerza de 1000 libras se aplica en un área de 20 pulgadas cuadradas, ¿cuál es la presión?

Respuesta: 50 lb/pulg².

4. Principio de Conservación de la Energía

El principio de conservación de la energía establece que la energía no se puede crear ni destruir, solo transformar de una forma a otra.

5. Componentes de Entrada y Salida en Sistemas Hidráulicos

El componente de salida de un sistema hidráulico es un actuador (cilindro o motor hidráulico). El componente de entrada es una bomba.

6. El Impulsor Principal en un Sistema Hidráulico

El principal impulsor es un motor eléctrico o un motor de combustión interna que acciona la bomba hidráulica.

7. Ventajas de los Sistemas Hidráulicos

Los sistemas hidráulicos ofrecen varias ventajas, entre ellas:

• Velocidad variable y controlada.
• Capacidad reversible.
• Protección inherente contra sobrecargas.
• Diseño compacto (paquetes pequeños).
• Capacidad de detenerse y mantener la posición bajo carga.
• Alta densidad de potencia.

8. Origen del Término "Hidráulico"

El término "hidráulico" proviene del griego "hidros", que significa "agua", y "aulos", que quiere decir "tubo".

9. Idoneidad del Aceite de Petróleo como Fluido Hidráulico

El aceite de petróleo es apropiado como fluido hidráulico porque transmite la potencia muy fácilmente, ya que es muy poco compresible, y por su excelente capacidad de lubricación.

10. Cálculo de Presión en Columna de Aceite

Pregunta: ¿Cuál es la presión al fondo de una columna de aceite de 20 pies?

Respuesta: (20 pies) * (0.4 psi/pie) = 8 psi.

11. Presión a Través de un Orificio en Flujo de Aceite

Para que el aceite pueda fluir a través de un orificio, debe existir una diferencia de presión o una caída de presión a través de este.

12. Presión Disponible para la Entrada de una Bomba

La presión usualmente disponible para cargar la entrada de una bomba es la presión atmosférica, que es de aproximadamente 14.7 psi (libras por pulgada cuadrada) a nivel del mar.

13. Minimización del Vacío en la Entrada de la Bomba

El vacío en la entrada de una bomba debe ser minimizado porque los líquidos se vaporizan en condiciones de vacío. Esto genera burbujas de gas (cavitación) en el aceite. Estas burbujas, al pasar por la bomba, colapsan con fuerza considerable, lo que desajusta su funcionamiento, causa ruido, erosión y reduce significativamente su vida útil.

14. Función Principal de la Bomba Hidráulica

La función principal de la bomba hidráulica es la de crear flujo del fluido, no presión directamente.

15. Pérdida de Presión y Diagnóstico de la Bomba

La pérdida de presión no es usualmente un síntoma directo de un mal funcionamiento de la bomba, ya que la presión se crea por la resistencia al flujo. Para determinar si la bomba está en buenas o malas condiciones, se debe medir el caudal (flujo) que entrega a una presión dada.

16. Creación de Presión en Sistemas Hidráulicos

La presión en un sistema hidráulico es causada por la resistencia al flujo del fluido.

17. Presión Requerida para Válvulas Check en Serie

Pregunta: Si tres válvulas check de 200 psi se conectan en serie, ¿cuánta presión se requiere para empujar el aceite a través de ellas?

Respuesta: 600 psi (200 psi * 3).

18. Fórmula de Presión para Movimiento de Carga con Cilindro

La fórmula para desarrollar presión cuando se está moviendo una carga con un cilindro es: P = F/A (Presión = Fuerza / Área).

19. Fórmula de Fuerza Máxima de Salida de un Cilindro

La fórmula para la fuerza máxima de salida de un cilindro es: F = P * A (Fuerza = Presión * Área).

20. Factores que Determinan la Velocidad de un Actuador

La velocidad de un actuador depende de su tamaño (área efectiva) y del caudal de aceite que fluye hacia él.

21. Relación entre Velocidad de Fluido y Fricción en el Tubo

(La fórmula o explicación para esta pregunta no fue proporcionada en el documento original.)

22. Definición de Trabajo y Potencia

• Trabajo: Es la energía transferida cuando una fuerza mueve un objeto a través de una distancia. Se calcula como la fuerza multiplicada por la distancia en la dirección de la fuerza.
• Potencia: Es la tasa a la que se realiza el trabajo, es decir, la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo.

23. Cálculo de Caballos de Fuerza en un Sistema Hidráulico

(La fórmula o explicación para esta pregunta no fue proporcionada en el documento original.)

24. Componentes Iniciales para el Diseño de un Circuito Hidráulico

Para empezar el diseño de un circuito hidráulico, se consideran aproximadamente 6 componentes iniciales:

• El actuador (cilindro o motor).
• La válvula direccional.
• El caudal necesario para el desplazamiento de la carga.
• El motor eléctrico (o de combustión) requerido para accionar la bomba.
• Las válvulas de alivio.
• Las interconexiones de tuberías o mangueras.

25. Determinación del Tamaño de la Bomba Hidráulica

El tamaño de la bomba que se va a necesitar en un circuito hidráulico se determina principalmente por el caudal (gasto) que la carga requiere para cumplir su función a la velocidad deseada.

26. Cálculo del Área del Pistón de un Cilindro

Pregunta: ¿Cuál es el área del pistón de un cilindro de 5 pulgadas?

(La respuesta a esta pregunta, que implicaría el cálculo del área de un círculo (π * r² o π * (d/2)²), no fue proporcionada en el documento original.)

27. Función de la Válvula de Alivio

La válvula de alivio de presión de un sistema hidráulico lo protege del daño que causa la sobrecarga, desviando el exceso de flujo cuando la presión alcanza un límite preestablecido.

28. Función de la Válvula Direccional

La válvula direccional controla la dirección del flujo del fluido hidráulico, permitiendo que el actuador se mueva en la dirección deseada (por ejemplo, extender o retraer un cilindro, o girar un motor en un sentido u otro).