Fundamentos de la hidráulica: principio de Pascal, Bernoulli y componentes de un grupo hidráulico

Principios Fundamentales de la Hidráulica

Principio de Pascal

La presión aplicada a un fluido se transmite íntegramente y por igual en todas direcciones, de forma que ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales, que actúan perpendiculares a las paredes del recipiente que lo contiene.

Sistemas de Unidades de Presión

Estas unidades pueden expresarse en tres sistemas diferentes:

• Sistema Cegesimal (C.G.S.).
• Sistema Internacional (S.I.).
• Sistema Técnico.

Ventajas de la Tecnología Hidráulica

• Rapidez de respuesta: La presión se transmite con una velocidad de unos 1.200 m/s (4.320 km/h).
• Transmisión de grandes fuerzas o momentos de giro, con elementos de dimensiones reducidas.
• Fácil control de fuerzas y velocidades de transmisión.
• Posibilidad de realizar movimientos a máxima carga desde el arranque.
• Protección simple contra sobrecargas.
• Insensibilidad a bloqueos accidentales no deseados.
• Fácil reversibilidad del movimiento.
• Fácil canalización de la energía. Instalaciones rígidas o flexibles.

Inconvenientes de la Hidráulica

Los inconvenientes derivados de las fugas incluyen:

• Limpieza
• Pérdida económica
• Inflamabilidad.

Ecuación de Continuidad

Puesto que la sección varía, la velocidad también lo hará de forma inversamente proporcional a la sección; es decir, aumenta la velocidad si disminuye la sección, y viceversa. Esto se conoce como Ecuación de Continuidad.

Principio de Bernoulli

Este principio nos dice que la energía de un fluido permanece constante en todos los puntos de la conducción, siempre que no haya intercambio con el exterior.

La energía de un fluido que se mueve a lo largo de una tubería está compuesta por:

• Energía de presión (P V): Es el trabajo realizado por las fuerzas de presión, que hacen que el fluido pase de una posición a otra dentro del tubo.
• Energía cinética o energía de movimiento (1/2 m v²): Varía en función de la velocidad del flujo.
• Energía potencial o de posición (m g h): Depende de la altura de la columna del líquido.

Componentes Esenciales de un Sistema Hidráulico

El Grupo Hidráulico

Una parte muy importante de todo sistema hidráulico es el grupo hidráulico. Este equipo es una combinación de diversos elementos que forman una unidad:

• Bomba (accionada mediante un motor eléctrico).
• Depósito.
• Válvula limitadora.
• Manómetro.
• Tuberías.
• Filtro.

El Depósito Hidráulico

Las funciones de un depósito son:

• Almacenar el fluido requerido por el sistema.
• Proporcionar un lugar donde se sedimenten los contaminantes en suspensión.
• Mantener la temperatura del fluido en unos valores determinados, eliminando el calor generado.
• Disipar el aire disuelto en el fluido o la espuma formada en el sistema.

En general, estos depósitos se fabrican con planchas de acero. Las planchas han de estar exentas de óxido y recubiertas en su interior de pintura antioxidante compatible con el fluido a utilizar.

Filtros en Circuitos Hidráulicos

El filtro es un dispositivo que sirve para separar partículas sólidas o suspendidas del fluido. Consiste en un material poroso, a través de cuyos poros pueden penetrar solamente sustancias fluidas o disueltas.

En un circuito hidráulico, los filtros se sitúan principalmente:

Filtros en la línea de aspiración

Se montan en la tubería de aspiración, a la entrada de la bomba, para proteger a esta de cuerpos ajenos. A menos que su tamaño sea muy grande, son filtros de poca finura para evitar una caída de presión excesiva que podría provocar efectos de cavitación (formación de burbujas) en el interior de la bomba.

Bombas Hidráulicas

Están constituidas por una carcasa de sección circular, con un anillo ajustado en su interior, donde gira excéntricamente un rotor ranurado, en cuyas ranuras se alojan unas paletas que pueden desplazarse radialmente.

Al girar el rotor, las paletas se mantienen apoyadas contra la superficie del anillo, ya que tienden a salir gracias a la fuerza centrífuga y la presión aplicada en la parte inferior de las mismas y, en ocasiones, a unos muelles que actúan en el mismo sentido.

Al girar, la reducción del volumen de las celdas formadas entre las paletas y la superficie del anillo obliga al fluido a desplazarse hacia la salida.

Al existir zona de carga y descarga, se desequilibra. Para evitarlo, se recurre a bombas equilibradas.