Hablamos de hidráulica como una poderosa fuente de energía durante miles de años que se basa en fluido en movimiento y se sigue utilizando hasta el día de hoy. La hidráulica está relacionada con la mecánica de fluidos, que en gran parte es la que proporciona su fundamento teórico.
Si hacemos la vista atrás en la historia, el agua se utilizaba para hacer girar las ruedas y empujar las palancas. Como tal, los fluidos en movimiento o bajo presión hicieron un trabajo de mucha utilidad para la humanidad durante muchos siglos antes de que Blaise Pascal científico y físico francés y el físico suizo Daniel Bernoulli formularan las leyes en las que se basa la energía hidráulica.
En 1650 Blaise Pascal, formula la ley o Principio de Pascal, con la que se establece que la presión en un líquido se transmite por igual en todas las direcciones.
Fue un siglo después cuando se formuló la ley de Bernoulli, con la que se establece que la energía en un fluido se debe a la elevación, el movimiento y la presión, y si no hay pérdidas debido a la fricción y el trabajo no realizado, la suma de las energías permanece constante.
Tal y como muestra la historia sobre la hidráulica, la energía de velocidad, derivada del movimiento, se puede convertir en energía de presión al ampliar la sección transversal de un tubo, lo que disminuye la velocidad del flujo pero aumenta el área contra la cual el fluido está presionando.
Fue hasta el siglo XIX no fue posible generar velocidades y presiones mucho mayores que las proporcionadas por los agentes de la naturaleza. Fue con la invención de las bombas cuando se permitió su uso para la aplicación de los descubrimientos de Pascal y Bernoulli.
Para el año 1920, se comenzaron a fabricar unidades hidráulicas autónomas que consistían en una bomba, unidades de control y un motor, abriéndose con ello camino a aplicaciones en máquinas, herramienta, automóviles, maquinaria agrícola, locomotoras, barcos, aviones y naves espaciales.
En la actualidad la energía hidráulica se ha convertido en una de las principales tecnologías de transmisión de energía utilizadas en la actividad industrial, agrícola, de defensa, etc…
Sin ir más lejos, los aviones y aeronaves modernas, por ejemplo, utilizan sistemas hidráulicos para tanto para activar sus controles y para operar los trenes de aterrizaje y los frenos.
Otro ejemplo de aplicaciones de la hidráulica son los misiles, así como sus equipos de apoyo en tierra. Los coches, autobuses, etc utilizan sistemas de energía hidráulica en sus transmisiones, sistema frenos y mecanismos de dirección entre otros.
Los sistemas hidráulicos se utilizan en gran medida en producción en masa y la automatización en muchas industrias.
Índice de contenido
QUÉ ES LA HIDRAÚLICA
Si nos centramos en la definición de hidráulica podemos hablar de una tecnología que emplea un líquido o fluido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover o hacer funcionar un mecanismo o una máquina. El fluido utilizado puede ser agua o aceite, aunque podemos indicar que el más utilizado en la actualidad es el aceite.
El término hidráulica responde a la transformación de la energía, ya sea de mecánica o eléctrica, con el fin de obtener un beneficio en con resultado en energía mecánica al finalizar el proceso.
El uso en gran medida del aceite ha dado lugar a otras tecnologías como la Oleodinámica, Oleohidráulica u Oleólica.
Básicamente la hidráulica consiste en hacer aumentar la presión de un líquido por medio de elementos del circuito hidráulico, por ejemplo, con un compresor.
EN QUÉ CONSISTE LA HIDRÁULICA INDUSTRIAL
Hablamos de neumática industrial para referirnos al proceso por el que se busca aumentar la presión del fluido mediante una bomba para utilizarlo como trabajo energía en un actuador, normalmente un cilindro. Es el fluido el que ejerce presión sobre el cilindro que transformará su fuerza en un movimiento que será capaz de llevar a cabo multitud de funciones en el sector de la industria tales como: abrir una puerta, levantar un peso, accionar otro mecanismo etc.
VENTAJAS DE LA HIDRÁULICA
El uso tan continuado y a lo largo de la historia de la energía hidráulica denota que ofrece una amplia variedad de ventajas en su uso y aplicación. Entre los aspectos destacados del uso de la hidráulica presentamos los siguientes:
1-. Se caracteriza por la transmisión de potencia a una fuerza constante sin que influyan los cambios de velocidad. Los sistemas hidráulicos no requieren de pasos extremadamente complicados, por lo que es fácil que acelere, arranque o desacelera, según sean las necesidades operacionales de cada industria.
2-. Los sistemas que responden a la energía hidráulica son sistemas económicos, sin perjudicarse con ello su funcionamiento, ya que es completamente seguro de utilizar por industrias muy distintas, por ejemplo, la aeronáutica y la marítima.
3-. Este sistema presenta algunas ventajas respecto a los sistemas neumáticos:
– Hablamos de un sistema autolubricante, debido al uso del aceite.
– Con la energía hidráulica el posicionamiento de los elementos mecánicos es ajustado y preciso porque el movimiento del aceite es más uniforme que el aire comprimido, transmitiendo la presión más rápido.
– La hidráulica puede mover cargas mucho más pesadas.
DESVENTAJAS DE LA HIDRÁULICA
Peso las ventajas detalladas con anterioridad, la energía hidráulica no solo ofrece ventajas. A continuación detallamos los aspectos menos favorable de la misma:
1-. El aceite es un fluido sensible frente a la contaminación y a las temperaturas extremas.
2-. Los circuitos hidráulicos son más complejos.
3-. Es necesario la sustitución del aceite puesto que se trabaja en circuito cerrado y eso provoca desgaste sobre el mismo fluido.
4-. Los sistemas hidráulicos pueden sufrir problemas de cavitación o entrada de aire, así como bloqueos.
5-. Requiere de un proceso correcto de filtrado y mantenimiento de los sistemas hidráulicos.
DE QUÉ SE COMPONE UN SISTEMA HIDRÁULICO
Si queremos definir los elementos que pueden formar una instalación o circuito hidráulico podemos hablar de: la bomba, el motor, manómetros, presostatos, termostatos, detectores de nivel, el depósito, las válvulas, los cilindros, filtros, acumuladores, caudalímetros, refrigeradores y calentadores. Además, existen otros elementos importantes como son las conexiones, tuberías y aceites empleados en estos sistemas.
1-. Depósito hidráulico
El depósito es un componente que cumple distintas funciones tales como: retener un fluido, transferir el calor que hay en el sistema, ayudar y favorecer a que las partículas contaminantes se mantengan en el fondo del mismo recipiente y liberar el aire y la humedad.
2-. Bomba hidráulica
Las bombas hidráulicas cumplen con la función de convertir la energía mecánica que transmite un motor primario (eléctrico o de combustión interna) en energía hidráulica; esta acción es posible debido a que generan un volumen creciente del lado donde ocurre la succión y por el contrario, un volumen decreciente donde está la presión.
Existen varios tipos de bombas que se utilizan en hidráulica, sobre todo las de desplazamiento positivo, dentro de las que encontramos las siguientes:
- Bombas de pistones: Estas bombas de émbolo positivo regularmente se utilizan cuando las cargas son menores y la presión de salida necesita ser mayor.
- Bombas centrífugas: Se caracterizan porque utilizan energía cinética de rotación para hacer que los fluidos se desplacen.
3-. Válvula hidráulica
Su función principal es la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por una bomba hidráulica al sistema.
Estos elementos disponen de un cuerpo y una pieza móvil que sirven para conectar y desconectar los conductos que se instalan en su interior. Las válvulas hidráulicas pueden dividirse en varios tipos, los que más se utilizan en un sistema hidráulico son los siguientes:
- Válvulas reguladoras de caudal: Se dividen en unidireccionales y bidireccionales. También conocidas como reguladores de flujo debido a que no solo reducen la velocidad de los cilindros si no que también afectan a los accionamientos retardados, las temporizaciones y los impulsos.
- Válvulas de aguja: tienen como función principal permitir que el flujo de un líquido gire 90º y pase a través de una abertura ubicada en la punta cónica, justo donde se ubica una barra cilíndrica.
4-. Motores hidráulicos
Los motores son los responsables de la conversión en la presión y en el flujo hidráulico en par, también conocido como fuerza de torsión. Estos elementos funcionan como actuadores mecánicos.
Existen diversos tipos de motores hidráulicos:
- Motores de engranajes:
Compuesto por par de ruedas de engranajes acoplados dentro de una carcasa. Los dientes tienen la misma forma para ser accionados por el fluido hidráulico.
- Motores de pistones:
En los motores de pistón el fluido entra a través de un pasador en el medio del cilindro y empuja el pistón hacia afuera para posteriormente empujar el anillo de la turbina y la fuerza crea un movimiento de rotación dentro del barril.
Este tipo de motores son muy eficientes. Su fabricación requiere de una alta precisión y altos costos en su precisión, pero se caracterizan por una larga vida útil. El motor de pistón proporciona torque que vaya proporcionalmente inverso a velocidades relativamente bajas y puedan dar una alta eficiencia y un excelente funcionamiento a baja velocidad.
- Motores de paletas:
Disponen de un rotor de extracción de taladro unido al eje que impulsa el eje. El agitador, que está fijo en la cavidad del rotor, se mueve en dirección radial y sella el anillo. Suelen tener una potencia limitada a bajas velocidades.
Pese a que la eficiencia del motor de paletas es adecuada pero no alcanza la eficiencia del motor de pistones. Si nos referimos al coste de estos es generalmente más bajo que. Además, la vida útil de un motor de paletas es generalmente más corta que la de un motor de pistón.
5-. Actuadores
Los actuadores, en los sistemas hidráulicos, ejercen una acción sobre el cilindro que es el encargado de convertir la energía hidráulica en movimientos lineales, generando una fuerza clave para que todo el sistema funcione a la perfección.
En definitiva, se encarga de proporcionar fuerza para mover o actuar otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca por este elemento proviene de tres fuentes: presión neumática, presión hidráulica y fuerza motriz eléctrica.
6-. Cilindros hidráulicos
Hablamos de elementos indispensables en cualquier sistema hidráulico que se dedican en transformar la fuerza hidráulica en energía mecánica lineal.
Encontramos dos tipos de cilindros lineales pueden ser de simple o de doble efecto.
- Cilindros de simple efecto: en este tipo de cilindros el aceite entra sólo por un lado del émbolo, transmitiendo fuerza en un sentido. El retroceso se consigue o bien por el peso propio del cilindro, bien por la acción de un muelle o por una fuerza exterior como por ejemplo, la propia carga que se eleva.
- Cilindros de doble efecto: en estos cilindros, el aceite puede acceder por los dos lados del émbolo, transmitiendo esfuerzo en los dos sentidos del movimiento.
EJEMPLOS DE SISTEMAS HIDRÁULICOS INDUSTRIALES
En nuestro día a día y como hemos comentado a lo largo de artículo, la hidráulica es una energía muy utilizada en multitud de soluciones tanto de nuestra vida cotidiana como en el sector industrial, por tanto podemos encontrar todo tipo de ejemplos de aplicaciones de la hidráulica que requieren de estos sistemas tales como:
1-. Grúas hidráulicas
2-. Transportadoras de carga pesada
3-. Frenos de vehículos
4-. Sistema cardiovascular humano
5-. Sillas y sillones de barbería
6-. Bombas de engranajes para manipular productos corrosivos
7-. Compresores
8-. Brazos mecánicos
9-. Ventiladores
10-. Montacargas
11-. Prensas hidráulicas
12-. Gato hidráulico
13-. Equipos aeroespaciales
14-. Instrumental quirúrgico
15-. Timones de embarcaciones de todo tipo
16-. Retroexcavadora
17-. Sillas y sillones de odontología o sector médico
18-. Maquinaria para la fabricación de alimentos
19-. Elevadores de automóviles y otros vehículos
20-. Excavadoras
21-. Máquinas rotodinámicas
22-. Compresores
23-. Brazos mecánicos
24-. Ventiladores
25-. Bombas centrífugas en cervecerías para poder bombear el líquido hacia las canillas
Hasta aquí nuestro introducción a la hidráulica. Si necesita saber más o tiene alguna cuestión al respecto no dude en contactar con nuestro equipo de especialistas. En Sumifluid disponemos de amplia experiencia en componentes de neumática, hidráulica, estanqueidad, etc.