Hidráulica
La palabra "Hidráulica" proviene del
griego "hydro" que significa "agua", y “aulos” que
significa cañería o en tuba miento, cubrió originalmente el estudio del
comportamiento físico del agua en reposo y en movimiento.
La “hidráulica”, por lo tanto, es un adjetivo que
implica que la palabra está de alguna manera relacionada con líquidos. Ejemplos
pueden ser encontrados en el uso diario de “hidráulica” en conexión con
elementos familiares como los gatos de automóviles y los frenos. Como un
ejemplo gráfico, la frase “elevador hidráulico de carga” se refiere a un
elevador ascendiendo y descendiendo sobre una columna de líquido en lugar de
usar cables y un tambor. Por otro lado, la palabra “hidráulica” es el nombre
genérico de un tema. De acuerdo con el diccionario la palabra “hidráulica”
está definida como la ciencia que trata con aplicaciones prácticas (tales
como la transmisión de energía o los efectos del caudal) de un líquido en
movimiento.
El uso ha ampliado su significado para incluir el
comportamiento de todos los líquidos, aunque se refiera sobre todo al
movimiento de líquidos. La hidráulica incluye la manera de la cual los
líquidos actúan en los tanques y las cañerías, se ocupa de sus
características, y explora maneras de aprovechar las mismas. Hoy el término
hidráulica se emplea para referirse a la transmisión y control de fuerzas y movimientos
por medio de líquidos, es decir, se utilizan los líquidos para la transmisión
de energía, en la mayoría de los casos se trata de aceites minerales pero
también pueden emplearse otros fluidos, como líquidos sintéticos, agua o una
emulsión agua-aceite.
La potencia fluida es un término que fue creado
para incluir la generación, control, y el uso de la energía en forma continua
y eficaz de fluidos bombeados o comprimidos (líquidos o gases) cuando se
utiliza esta energía para proporcionar la fuerza y el movimiento a los
mecanismos. Esta fuerza y movimiento puede estar en forma de empuje,
tracción, rotación, regulación, o conducción. La potencia fluida incluye la
hidráulica, que se relaciona con los líquidos, y la neumática, que se
relaciona con los gases. Los líquidos y los gases son similares en muchos
aspectos.
Sistemas
hidráulicos
Un
sistema hidráulico contiene y confina un líquido de manera que la misma usa
las leyes que gobiernan los líquidos para transmitir potencia y desarrollar
trabajo. Vemos aquí algunos sistemas básicos y tratamos componentes de un
sistema hidráulico que almacenan y acondicionan el fluido. El reservativo de
aceite (sumidero y tanque) usualmente sirve para depósito y acondicionador
del fluido. Los filtros, reguladores y conexiones magnéticas acondicionan el
fluido al quitar impurezas extrañas que podrían obstruir los pasajes y dañar
las partes. Los intercambia dores de calor o enfriadores son usados para
mantener la temperatura del aceite dentro de los límites aceptables de seguridad
y evitar el deterioro del aceite. Los acumuladores, a pesar de ser
técnicamente fuentes de energía almacenada, actúan como almacenes de fluido.
DESARROLLO DE LA HIDRÁULICA
Aunque el desarrollo moderno de la hidráulica sea
comparativamente reciente, las antiguas civilizaciones estaban familiarizadas
con muchos principios hidráulicos y sus usos. Los egipcios y la población
antigua de Persia, India, y China transportaron el agua a lo largo de canales
para la irrigación y propósitos domésticos, usando las presas y esclusas para
controlar el caudal. Los antiguos cretenses tenían un sistema de fontanería
avanzado. Arquímedes estudió las leyes de la flotación y cuerpos sumergidos.
Los romanos construyeron los acueductos para llevar el agua a sus ciudades.
Después de la desintegración del mundo antiguo,
hubo pocas novedades por muchos siglos. Luego, durante un período
comparativamente corto, comenzando cerca del final del siglo XVII, el físico
italiano, Evangelista Torricelle, el físico francés, EdmeMariotte, y posteriormente,
Daniel Bernoulli condujeron experimentos para estudiar los elementos de
fuerza en la descarga del agua a través de pequeñas aberturas a los lados de
los tanques y a través de cañerías cortas. Durante el mismo período, Blaise
Pascal, científico francés, descubrió la ley fundamental de la ciencia de la
hidráulica.
La ley de Pascal indica que el aumento en la
presión sobre la superficie de un líquido confinado es transmitido sin
disminución a través del recipiente o del sistema que lo contiene . (Éste es
el principio básico de la hidráulica).
Para que la ley de Pascal sea útil en usos
prácticos, era necesario tener un pistón que “encajara exactamente.” No fue
sino hasta la última parte del siglo XVIII en que fueron encontrados métodos
para hacer piezas que encajaran con precisión según los requerimientos de los
sistemas hidráulicos. Esto fue logrado por la invención de máquinas que
fueron utilizadas para cortar y para dar forma a las piezas, logrando el
encastre necesario, particularmente, por el desarrollo de juntas y
empaquetaduras. Desde entonces, componentes tales como válvulas, bombas,
cilindros actuadores, y motores han progresado y perfeccionado para hacer de
la hidráulica una de tecnologías principales para transmitir potencia.
La prensa hidráulica, inventada por el inglés
John Brahmah, fue uno de los primeras partes realizables de maquinaria
desarrolladas que utilizaron la hidráulica en su operación. Consistió en una
bomba de émbolo canalizada por tubos a un cilindro grande y a un pistón. Esta
prensa encontró uso amplio en Inglaterra porque proporcionó medios más
eficaces y más económicos de aplicar grandes fuerzas en aplicaciones
industriales.
Neumática
La neumática es
una fuente de energía de fácil obtención y tratamiento para el control de
máquinas y otros elementos sometidos a movimiento. La generación , almacenaje
y utilización del aire comprimido resultan relativamente baratos y además
ofrece un índice de peligrosidad bajo en relación a otras energías como la
electricidad y los combustibles gaseosos o líquidos. Ofrece una alternativa
altamente segura en lugares de riesgo de explosión por deflagración, donde
otras energías suponen un riesgo importante por la producción de calor,
chispas, etc.
CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA HIDRAÚLICA Y NEUMÁTICA
En la actualidad las aplicaciones de la oleo
hidráulica y neumática son muy variadas, esta amplitud en los usos se debe
principalmente al diseño y fabricación de elementos de mayor precisión y con
materiales de mejor calidad, acompañado además de estudios más acabados de
las materias y principios que rigen la hidráulica y neumática. Todo lo
anterior se ha visto reflejado en equipos que permiten trabajos cada vez con
mayor precisión y con mayores niveles de energía, lo que sin duda ha permitido
un creciente desarrollo de la industria en general.
Los
sistemas hidráulicos tienen muchas características deseables. Sin embargo,
una desventaja es el elevado costo original de muchos componentes. Esto es
más que superado por más muchas ventajas que hacen de los sistemas
hidráulicos los medios más económicos de transmisión de potencia. Vemos a
continuación algunas ventajas de los sistemas hidráulicos.
Eficiencia.
Descontando las pérdidas que puedan ocurrir en sus vínculos mecánicos,
prácticamente toda la energía transmitida a través de un sistema hidráulico
es recibida a la salida, donde el trabajo es llevado a cabo. El sistema
eléctrico, su competidor más cercano, es 15 a 30% menor en eficiencia. Los
mejores sistemas totalmente mecánicos son generalmente 30 a 70% menos
eficientes que los sistemas hidráulicos comparables debido a factores de
inercia elevada y pérdidas friccionales. La inercia es la resistencia al
movimiento, acción o cambio.
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martes, 25 de junio de 2013
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