Un Sistema Hidráulico ¿Que es?

Un sistema hidráulico utiliza un fluido bajo presión para accionar o mover componentes mecánicos, el movimiento controlado de dichas piezas o la aplicación controlada de fuerza es un requisito común en las industrias que utilizan principalmente maquinas eléctricas o motores Diesel, gasolina o vapor

Este tipo de motores puedes proporcionar a los objetos varios movimientos mediante el uso de algunos accesorios mecánicos. 

 

Con una gran variedad de aplicaciones, los sistemas hidráulicos se utilizan en todo tipo de entornos industriales grandes y pequeños, así como en edificios, equipos de construcción y vehículos. 

¿Qué es la presión hidráulica?

La presión hidráulica se basa en el Principio de Pascal, establecido por el matemático francés Blaise Pascal en 1647-1648.

El principio, cuando se escribe matemáticamente, es el siguiente: ∆P= ρg x (∆h)
∆P es la presión hidrostática o, más simplemente, la diferencia de presión de dos puntos dentro de una columna de fluido hidráulico. A la unidad para la presión se le denomina en el Sistema internacional, Pascales.

Aquí, ρ es la densidad del fluido en kilogramos por metro cúbico. El término g en la ecuación anterior significa la aceleración debida a la gravedad (medida en metros por segundo al cuadrado). ∆h es la altura del fluido por encima del punto de medición en la columna de fluido, que se mide en metros.

Nos referimos a fluido hidráulico al medio a través del cual un sistema hidráulico transmite su energía y, teóricamente, se puede utilizar prácticamente cualquier fluido. Sin embargo, debido a  la presión de operación (3000 a 5000 psi) que la mayoría de los sistemas hidráulicos generan en combinación con las condiciones ambientales y los estrictos criterios de seguridad bajo los cuales debe operar el sistema, el fluido hidráulico que se utiliza debe tener las siguientes propiedades:

1. Alto punto de inflamación: En el caso de una fuga hidráulica, no debe producirse la ignición del fluido a las temperaturas normales de funcionamiento de los componentes circundantes. La temperatura de auto-ignición de la mayoría de los fluidos hidráulicos está en el rango de 475 grados centígrados.
2. Viscosidad adecuada: El fluido utilizado debe fluir fácilmente a temperaturas muy bajas, pero también debe mantener una viscosidad adecuada a altas temperaturas. El aceite hidráulico ideal tendrá un punto de congelación muy bajo y un punto de ebullición muy alto.
3. Propiedades del lubricante: El fluido hidráulico actúa como lubricante para las bombas, actuadores y motores del sistema. El fluido debe tener propiedades anticorrosivas y ser térmicamente estable.
4. Capacidad Térmica/Conductividad: El fluido hidráulico actúa como refrigerante del sistema. El fluido debe ser capaz de absorber y liberar calor fácilmente.

Partes de una sistema hidráulico.

 Los principales elementos que componen un sistema hidráulico son el depósito, la bomba, la(s) válvula(s) y el(los) actuador(es): motor, cilindro, etc.

1. Depósito hidráulico: su propósito es retener un volumen de fluido, transferir calor del sistema, permitir que los contaminantes sólidos se asienten y facilitar la liberación de aire y humedad del fluido.
2. Bomba hidráulica: transmite energía mecánica a la energía hidráulica. Esto se hace por el movimiento del fluido que es el medio de transmisión. Las bombas hidráulicas funcionan creando un vacío en la entrada de la bomba, forzando el líquido de un depósito a una línea de entrada y a la bomba. Hay varios tipos de bombas hidráulicas incluyendo engranajes, paletas y pistones. Pero hay dos tipos que destacan y son las más utilizadas que se mencionan a continuación: Bombas centrífugas y Bombas de pistón.
3. Válvulas hidráulicas: se utilizan en un sistema para arrancar, detener y dirigir el flujo de fluido. Las válvulas hidráulicas están compuestas de paletas o carretes y pueden ser accionadas por medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos, manuales o mecánicos.
4. Actuadores hidráulicos: son el resultado final de la ley de Pascal. Aquí es donde la energía hidráulica se convierte de nuevo en energía mecánica. Esto puede hacerse mediante el uso de un cilindro hidráulico que convierte la energía hidráulica en movimiento y trabajo lineal, o un motor hidráulico que convierte la energía hidráulica en movimiento y trabajo rotativo.
5. Cilindros hidráulicos: son un mecanismo que convierte la energía almacenada en el fluido hidráulico en una fuerza utilizada para mover el cilindro en una dirección lineal. Como parte del sistema hidráulico completo, los cilindros inician la presión del fluido, cuyo caudal es regulado por un motor hidráulico.
6. Motores hidráulicos: La conversión de la presión y el flujo hidráulico en par (o fuerza de torsión) y luego en rotación es la función de un motor hidráulico, que es un actuador mecánico. Combinados con bombas hidráulicas, los motores hidráulicos pueden crear transmisiones hidráulicas. 

¿Cómo funciona un sistema hidráulico?

Aplicaciones de los sistemas hidráulicos:

•  Industrial: Maquinaria de procesamiento de plásticos, fabricación de acero y aplicaciones de extracción primaria de metales, líneas de producción automatizadas, industrias de máquinas herramienta, industrias papeleras, cargadoras, trituradoras, maquinaria textil, equipos de I + D, sistemas robóticos, etc.

•  Hidráulica móvil: Tractores, sistema de irrigación, equipo de movimiento de tierra, equipo de manipulación de materiales, vehículos comerciales, equipo de perforación de túneles, equipo ferroviario, maquinaria de construcción, equipos de perforación, etc.

• Automóviles: Se utiliza en los sistemas como frenos, amortiguadores, sistema de dirección, protección contra el viento, elevación, limpieza, etc.

• Aplicaciones marinas: Cubre principalmente los buques de navegación oceánica y los barcos de pesca.

• Equipos aeroespaciales: Hay equipos y sistemas utilizados para el control del timón, trenes de aterrizaje, frenos, control de vuelo y transmisión, etc., que se utilizan en aviones, cohetes y naves espaciales.

Ahora que ya conocemos que la presión hidráulica se basa en el principio de Pascal, podemos conocer la construcción y funcionamiento del sistema hidráulico. El sistema consta de dos cilindros que se llenan con un fluido. El fluido presente en el interior de los dos cilindros suele ser aceite. El fluido se llena en el cilindro más pequeño, también conocido como cilindro esclavo.

Se inserta un pistón en el cilindro esclavo y se aplica presión. La presión aplicada hace que el fluido se mueva a través de una tubería hacia un cilindro más grande. El cilindro más grande se conoce como cilindro maestro. La presión ejercida sobre el cilindro maestro y el pistón del cilindro maestro empuja el fluido de vuelta al cilindro esclavo.

La fuerza aplicada sobre el fluido por el cilindro esclavo resulta en una gran fuerza, la cual es experimentada por el cilindro maestro. Una prensa hidráulica industrial viene con lo que se conoce como placas de prensado. Con la ayuda de estas placas de prensado, el material sobre el que se va a trabajar se perfora o se tritura en hojas.

Al transportar líquido a través de un conjunto de componentes interconectados, un circuito hidráulico es un sistema que puede controlar por donde fluye el fluido (como los sistemas termodinámicos), así como controlar la presión del fluido (como los amplificadores hidráulicos).

El sistema de un circuito hidráulico funciona de forma similar a la teoría de circuitos eléctricos, utilizando elementos lineales y discretos. Los circuitos hidráulicos se aplican a menudo en el procesamiento químico (sistemas de flujo).

Los sistemas hidráulicos utilizan la bomba para empujar el fluido hidráulico a través del sistema para crear energía hidráulica. El fluido pasa a través de las válvulas y fluye hacia el cilindro donde la energía hidráulica se convierte de nuevo en energía mecánica. Las válvulas ayudan a dirigir el flujo del líquido y a aliviar la presión cuando es necesario.

El eje de salida transfiere el movimiento o la fuerza, sin embargo, todas las demás partes ayudan a controlar el sistema. Por su parte, el tanque de almacenamiento/fluido es un depósito para el líquido utilizado como medio de transmisión.

El líquido utilizado es generalmente aceite incompresible de alta densidad. Este se filtra para eliminar el polvo o cualquier otra partícula no deseada y luego se bombea por la bomba hidráulica.

La capacidad de la bomba depende del diseño del sistema hidráulico. Por lo general, estas bombas proporcionan un volumen constante en cada revolución del eje de la bomba. Por lo tanto, la presión del fluido puede aumentar indefinidamente en el punto muerto del pistón hasta que el sistema falle.

El regulador de la presión actúa en el circuito para evitar las circunstancias que redirigen el exceso de fluido de vuelta al tanque de almacenamiento.

El movimiento del cilindro se controla mediante una válvula de control que dirige el flujo de fluido. La línea de presión de fluido permite elevar y bajar el pistón, así como detener el flujo del fluido.

Otra característica importante del funcionamiento del sistema hidráulico es la de utilizar tuberías a prueba de fugas por términos de seguridad y de los riesgos medioambientales.

Los sistemas hidráulicos se utilizan principalmente para el control preciso de fuerzas mayores. Las principales aplicaciones del sistema hidráulico se pueden clasificar en cinco categorías: