Oleohidráulica: Conceptos Fundamentales

La tecnología oleohidráulica posibilita la obtención de fuerzas y movimientos mediante un fluido sometido a presión, y ese fluido es el medio para la transmisión de energía.

1.1. Presión. Principio de Pascal

La hidráulica es la parte de la mecánica que trata de las fuerzas y los movimientos transmitidos por líquidos. La hidráulica a su vez se clasifica en hidrostática (efecto como producto de la presión por la superficie) e hidrodinámica (efecto de la fuerza como producto de la masa por la aceleración).

Presión

La unidad de presión en el SI es el pascal (Pa), se define como la presión ejercida por la fuerza de un newton que actúa uniformemente sobre la superficie de un metro cuadrado.

Principio de Pascal

La presión que se ejerce en un punto cualquiera de un fluido incomprensible se transmite con la misma intensidad y en todas las direcciones a cualquier punto de dicho fluido.

1.2. Caudal

El caudal volumétrico es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto (tubería, cañería) por unidad de tiempo. Se mide en l/min o m^3/hora y se calcula: Q=V/t. El caudal volumétrico puede expresarse como el producto de una sección por una velocidad: Q=A·v (área m^2 · tiempo m/s)

Tipos de caudal

• Caudal laminar: movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de corriente.
• Caudal turbulento: movimiento de un fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos periódicos, debido al cambio de sección y al aumento de velocidad.
• Número de Reynolds: es un coeficiente adimensional que viene dado por el coeficiente entre las fuerzas de inercia, provocadas de turbulencias y las fuerzas debidas a la viscosidad, que las amortiguan. Re= v·d/v (v: velocidad del flujo del líquido m/s, d: Ø del tubo en m, v: viscosidad cinemática m^2/s). Cuando el NR es inferior a 2000, es caudal laminar y si es superior a 2000 es caudal turbulento, el 2000 se conoce como coeficiente crítico de Reynolds. La velocidad crítica, es la velocidad a partir de la cual el caudal pasa de laminar a turbulento.

1.3. Pérdida de presión

Es la disminución de presión que experimenta un fluido al circular por un conducto, se produce porque la fricción provoca un calentamiento, con la consecuente pérdida de energía y reducción de la presión.

• Pérdidas primarias: tienen lugar en flujo uniforme y ocurren en los tramos de sección constante, se dan en régimen laminar y turbulento.
• Pérdidas secundarias: se dan en las transiciones, los codos, las válvulas, etc. En conducciones muy largas estas pérdidas se pueden despreciar.

1.4. Energía y potencia hidráulica

Energías estáticas

• La energía potencial es aquella que adquiere el sistema cuando se realiza un trabajo y el líquido se eleva, esta energía se libera cuando el líquido vuelve a su altura original, para prensas con cilindros de gran tamaño, para llenar la cámara del cilindro rápidamente.
• La energía de presión se debe a la presión que opone el fluido a la compresión, el líquido sometido experimenta una disminución de volumen, debida a los gases disueltos en él y se necesita una energía para que tenga lugar.

Energías dinámicas

• La energía cinética: es la energía que tiene el líquido por moverse a una velocidad determinada.
• La energía térmica, es la energía que se necesita para que el líquido adquiera una temperatura determinada.

Potencia hidráulica

La potencia se define como el trabajo que se realiza por unidad de tiempo: P=W/t W: trabajo en julios t: tiempo en segundos.

En los sistemas hidráulicos hay que distinguir entre la potencia mecánica y potencia hidráulica.

Fluidos Hidráulicos: Propiedades

Los fluidos están constituidos por aceite mineral como base principal. El fluido cumple dos funciones principales, transmisión de potencia y lubricación. Además deben cumplir:

• Refrigerar, evacuar el calor producido por las pérdidas de presión.
• Separación rápida del agua.
• Aceptación a la filtración.
• Estabilidad química.
• Amortiguar las vibraciones causadas.
• Inhibición de corrosión y oxidación.
• Transmisión de señales.

1.5.1. Características de los aceites

A) Densidad

La densidad debe ser elevada para transmitir una mayor potencia con igual volumen de fluido. Oscila entre 860 y 920 kg/m^3.

• La densidad absoluta indica la masa de sustancia por unidad de volumen p=m/V
• La densidad relativa es la relación entre la densidad del cuerpo y la densidad del agua.

B) Viscosidad

Se define como la resistencia que ofrecen las moléculas del fluido a deslizarse unas sobre otras, es una propiedad que nos indica la facilidad o no del fluir del aceite. Si la viscosidad es demasiado alta, aumenta la fricción que provoca pérdidas de presión y calentamiento y si es demasiado baja, pueden aumentar las fugas internas.

Índice de viscosidad

De un fluido caracteriza el efecto de las variaciones de temperatura sobre el cambio de su viscosidad. Un aceite tiene un alto índice si varía poco con la temperatura. En los más comunes su índice debe ser mayor o igual a 100 en escala ISO.