Fundamentos de Hidrulica

Fundamentos de Hidrulica.ndice General.Introduccin a la Hidrulica.La ley de pascal: aplicacin de la ley de pascal por Bramah.Definicin de presin.Conservacin de la energa.Definicin de oleohidrulica

Como se crea la presin.Presin atmosfrica.Medida del vaco.Bombas hidrulicas.Bombas hidrodinmicas.Bombas de desplazamiento positivo o hidrostticas.La presin atmosfrica carga la bomba.Rendimiento volumtrico.Caractersticas y especificaciones tcnicas.Como se crea la presin en un sistema hidrulico.Circulacin de caudal en serie.Velocidad de un actuador.Seleccin del dimetro de las tuberas.Potencia en un sistema hidrulico.Diseo de un sistema hidrulico sencillo.Caudal y velocidad.Teorema de Bernoulli.Rgimen laminar y turbulento.Como se mide el caudal.Derivaciones de caudal.Cada de presin por un orificio.Potencia y par.Trabajo y potencia.Velocidad en las tuberas.Introduccin a la Hidrulica.La hidrulica es el estudio del comportamiento de los lquidos, que nos permite entender como son creadas las fuerzas y cmo puede ser aplicado eficazmente el tremendo potencial de la energa de los fluidos.La ley de pascal: aplicacin de la ley de pascal por Bramah.La Ley de Pascal, enunciada sencillamente, dice:

La presin aplicada a un fluido confinado se transmite ntegramente en todas las direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre reas iguales, actuando estas fuerzas normalmente en las paredes del recipiente, Esto explica por que una botella llena de agua se rompe si introducimos un tapn en la cmara ya completamente llena.

El lquido es prcticamente incomprensible y transmite la fuerza aplicada al tapn a todo el recipiente. El resultado es una fuerza considerablemente mayor sobre un rea superior a la del tapn. As, es posible romper el fondo de la botella empujando el tapn con una fuerza moderada.

En los primeros aos de la revolucin industrial, un mecnico britnico llamado Joseph Bramah utiliz el descubrimiento de Pascal para desarrollar una prensa hidrulica.Bramah pens que si una pequea fuerza, actuando sobre un rea pequea, crea una fuerza proporcionalmente ms grande sobre un rea mayor, el nico lmite a la fuerza que puede ejercer una mquina es el rea a la cual se aplica la presin.La figura muestra cmo Bramah aplic el principio de Pascal a la prensa hidrulica.

La fuerza aplicada es la misma que en el tapn y el pequeo pistn tiene el rea de 1 cm2. El pistn grande, sin embargo tiene un rea de 10 cm2. El pistn grande es empujado con 10 Kp de fuerza por cm 2 de forma que puede soportar un peso total o fuerza de LOOK.

Puede verse fcilmente que las fuerzas o pesos que equilibran este aparato son proporcionales a las reas de los pistones. As pues, si el rea del pistn de salida es de 200 cm2, la fuerza de salida ser de 2000 Kp (suponiendo el mismo empuje de 10 Kp sobre cada cm2). Este es el principio del funcionamiento de1 gato y de la prensa hidrulica.Es interesante notar la similitud entre esta prensa simple y una palanca mecnica.

Como Pascal ya habla indicado, en este caso, tambin la fuerza es a la fuerza como la distancia es a la distancia.

Definicin de presin.Para determinar la fuerza total ejercida sobre una superficie es necesario conocer la presin o fuerza sobre la unidad de rea.

Entonces la presin es la fuerza ejercida sobre un rea determinada.

Generalmente expresamos esta presin en Kp por cm2. Conociendo la presin y el nmero de cm2 de la superficie sobre la cual se ejerce, se puede determinar fcilmente la fuerza total.(fuerza en Kp = presin en Kp/cm2 x superficie en cm2)

Conservacin de la energa.Una ley fundamental de la fsica afirma que la energa no puede crearse ni destruirse.

Definicin de oleohidrulica.Es un medio de transmitir energa empujando un lquido confinado.

En la tecnologa oleohidrulica se transmiten y controlan fuerzas y velocidades, transmitiendo y controlando la presin y el caudal.Componentes.

El componente de entrada se llama bomba; el de salida se denomina actuador.

El actuador puede ser lineal (cilindro), o rotativo (motor).Caractersticas especiales que destacan a la Oleohidrulica. Muchas razones hacen que la eleccin recaiga en un control y propulsin hidrulicos.

Grandes fuerzas o momentos de giro producidos en reducidos espacios de montaje.

Las fuerzas se gradan automticamente a las necesidades.

El movimiento puede realizarse con carga mxima desde el arranque.

Graduacin continua simple (ya sea control o regulacin) de la velocidad, momento o fuerza.

Proteccin simple contra sobrecarga.

til para movimientos rpidos controlados, as como para movimientos de precisin extremadamente lentos.

Acumulacin relativamente sencilla de energa por medio de gases.

Posibilidad de sistema de propulsin central con transformacin en energa mecnica descentralizada (Gran economa).

Como se crea la presin.La presin se origina siempre que se produce una resistencia a la circulacin de un lquido, o una fuerza que trata de impulsar el lquido. La tendencia a suministrar caudal (o empuje) puede originarse mediante una bomba mecnica o simplemente por el peso del fluido.Es un hecho bien conocido que en una columna de agua la presin aumenta con la profundidad. La presin es siempre la misma a una profundidad determinada, debido al peso de la columna de agua sobre ella. En la poca de Pascal, un cientfico italiano llamado Torricell demostr que si se hace un agujero en el fondo de un tanque de agua, el agua se escapa a la mxima velocidad cuando el tanque est lleno y que el caudal disminuye a medida que baja el nivel de agua. En otras palabras a medida que disminuye la columna de agua sobre la abertura tambin se reduce la presin.Torricell pudo expresar la presin en el fondo del tanque solamente coma "carga de agua" o sea la altura en metros de la columna de agua. Hoy en da, con el valor de Kp/cm2 como unidad de presin, podemos expresar la presi6n en cualquier punto de un lquido o de un gas en trminos ms convenientes. Todo lo que se necesita es conocer el peso de un metro cbico del fluido.Una columna de un metro de agua es equivalente a 0,1 Kp; una columna de agua de 5 metros equivale a O,5 Kp/cm2, y as sucesivamente. Una columna de aceite de la misma altura es equivalente aproximadamente, a 0,09 Kp/cm2 por metro.En muchos lugares se utiliza el trmino "carga" para describir la presin, sin tener en cuenta cmo ha sido creada.

Por ejemplo, se dice que una caldera crea una carga de vapor cuando la presin se origina vaporizando agua en un recipiente cerrado. Los trminos presin y carga se utilizan, a veces, indistintamente.Presin atmosfrica.La presin atmosfrica no es otra cosa que la presin ejercida por el aire de nuestra atmsfera, debida a su propio peso. Al nivel del mar, una columna de aire de 1 cm2 de seccin, y cuya altura es la atmosfrica pesa 1,03 Kp.

As pues, la presin es 1,03 Kp/cm2. A alturas ms elevadas, naturalmente la columna pesa menos y la presin es inferior. Bajo el nivel del mar la presin atmosfrica es superiora 1 Kp/cm2.Cualquier condicin donde la presin sea inferior a la presin atmosfrica se denomina vaco o vaco parcial. Un vaco perfecto es la ausencia total de presin o sea O Kp/cm2 absolutos.La presi6n atmosfrica tambin puede medirse en milmetros de mercurio (mm.Hg) mediante un aparato llamado barmetro.El barmetro de mercurio (fig. 5), inventado por Torricell, se considera generalmente como el punto de partida y la inspiracin de los estudios de Pascal sobre la presin. Torricell descubri que cuando se invierte un tubo lleno de mercurio, sumergindolo en un recipiente abierto que contenga el mismo liquido, la columna del tubo desciende slo una cierta distancia. Su razonamiento fue que la presin atmosfrica sobre la superficie del lquido equilibraba el peso de la columna de mercurio al existir un vaco perfecto en la parte superior del tubo.En una atmsfera normal, la columna tendr siempre una altura de 760 mm. As pues, 760 mm de mercurio es otro equivalente de la presin atmosfrica.

Medida del vaco.Como el vaco es una presin inferior a la atmosfrica puede medirse con las mismas unidades.

Es decir, el vaco puede expresarse en Kp/cm2 o en mm de mercurio.

La mayora de los vacumetros, sin embargo, estn calibrados en mm de mercurio. Un vaco perfecto, que equilibra una columna de mercurio de 760 mm de altura, es 760 mm. El vaco absoluto viene indicado con un cero en la escala del vacumetro.

Resumen de escalas de presin y vaco

Puesto que hemos mencionado varias formas de medir la presin y el vaco, seria conveniente resumir las diferentes unidades.1. Una atmsfera es una unidad de presin equivalente a 1,03 Kp/cm2 (el peso de una columna de aire de 1 cm2 de seccin sobre la superficie de la tierra o 760 mm de una columna de mercurio).

2. Los mm absolutos de mercurio son una escala que empieza en el vaco perfecto (cero). La presin atmosfrica es 760 mm en esta escala.

3. Los mm manomtricos de mercurio se calibran en las mismas unidades que los mm absolutos pero sin tener en cuenta la presin atmosfrica.

4. Para pasar de mm absolutos a mm manomtricos:

mm manomtricos / 760 = mm absolutos

mm absoluto -760 = mm manomtricos.

5. La presin atmosfrica en la graduaci6n del barmetro es 760mHg. Comparndolo a la escala absoluta de l