Sistemas hidráulicos y neumáticos en automoción: fundamentos y bombas

Sistemas Hidráulicos y Neumáticos en Automoción: Fundamentos y Aplicaciones

Los sistemas hidráulicos y neumáticos en el ámbito automotriz son conjuntos de elementos agrupados y conectados de tal manera que utilizan la energía contenida en un fluido para lograr un fin determinado. Por ejemplo, un sistema de inyección de nafta o de gasoil constituye un sistema hidráulico, al igual que la dirección hidráulica y los frenos.

Diferencias Clave entre Sistemas Fluidicos

Aunque ambos utilizan fluidos, su naturaleza es distinta:

• Sistemas Hidráulicos: Trabajan con fluidos incompresibles (líquidos).
• Sistemas Neumáticos: Trabajan con fluidos compresibles (gases, y por lo general, aire).

Características Fundamentales de los Fluidos

Los fluidos poseen propiedades distintivas que los hacen aptos para estos sistemas:

1. Movimiento Libre de sus Moléculas: Los líquidos, por ejemplo, adoptan la forma del recipiente que los contiene.
2. Viscosidad: Resistencia interna al flujo.
3. Densidad: Masa por unidad de volumen.

Componentes Esenciales de un Sistema Fluidico

La secuencia básica de un sistema fluidico para transformar energía mecánica en trabajo útil es la siguiente:

Energía Mecánica → Generador de Poder Fluidico → Elemento de Control del Poder Fluidico → Elemento Final + Tuberías y Accesorios → Actuador

• En los sistemas hidráulicos, el generador se denomina bomba.
• En los sistemas neumáticos, el generador se denomina compresor.

Definición de Poder Fluidico

El poder fluidico es la capacidad latente de producir trabajo mecánico cuando el fluido evoluciona en un mecanismo adecuado.

Ventajas de los Sistemas Hidráulicos en Vehículos

Los sistemas hidráulicos son ampliamente utilizados en automoción debido a sus notables ventajas:

1. Velocidad Variable y Precisa: A través de un cilindro de un sistema hidráulico, se pueden conseguir velocidades muy precisas, regulares y suaves, difíciles de lograr con un motor eléctrico.
2. Reversibilidad: Los actuadores hidráulicos pueden invertir su movimiento sin problemas.
3. Protección contra Sobrecargas: Las válvulas de seguridad protegen al sistema hidráulico de presiones elevadas, evitando daños.

Generación del Poder Fluidico: Bombas Hidráulicas

La generación del poder fluidico en sistemas hidráulicos se realiza principalmente por medio de bombas hidráulicas. En estos sistemas, se utilizan mayormente las bombas de desplazamiento positivo, aunque también existen bombas centrífugas.

Bombas de Desplazamiento Positivo vs. Bombas Centrífugas

La elección entre un tipo de bomba u otro depende de los requisitos de caudal y presión:

• Por lo general, las bombas centrífugas se usan para grandes caudales y bajas presiones.
• En cambio, las bombas de desplazamiento positivo se utilizan para caudales bajos y presiones elevadas, ya que son capaces de reducir el volumen del fluido de manera más eficiente.

Clasificación de Bombas Hidráulicas por Presión

Las bombas hidráulicas pueden clasificarse según el rango de presión que manejan:

1. Baja Presión: Hasta 70 bar.
2. Media Presión: Hasta 20 bar.
3. Alta Presión: Más de 200 bar.

Tipos de Bombas de Desplazamiento Positivo

Bombas de Engranajes

En estas bombas, cada diente se comporta como un pequeño pistón. El desplazamiento de este tipo de bombas se puede calcular visualmente.

Bombas de Paletas

Las bombas de paletas están compuestas por un conjunto de aletas con cinemática radial. Las aletas deslizan u oscilan en un cilindro hueco con ranuras radiales en el rotor, es decir, las aletas entran y salen del rotor y se ajustan a la carcasa exterior, llamada estator.

Los puntos normales de desgaste en una bomba de paletas son las puntas de las aletas y la superficie del anillo, por lo que las paletas y el anillo están especialmente endurecidos. Estas bombas son las únicas que tienen un compensador automático para el desgaste ensamblado en la bomba. Cuando el desgaste ocurre, las paletas se deslizan más hacia afuera, manteniendo la eficiencia de la bomba.