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HIDRAULICA:
Es una parte de la física que estudia las leyes de movimiento y equilibrio de los líquidos y su aplicación práctica.

 
 
 

BOMBA HIDRAULICA:
Una bomba hidráulica es un dispositivo tal, que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior, la transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión.

Se dice que una bomba es de desplazamiento negativo cuando su órgano propulsor no contiene elementos móviles; es decir, que es de una sola pieza, o de varias ensambladas en una sola. Otra definición para aclarar los términos dice que las bombas de desplazamiento negativo son las que desplazan una cantidad variable de liquido dependiendo de la presión del sistema. A mayor presión menor cantidad de liquido desplazará.
A este caso pertenecen las bombas centrífugas, cuyo elemento propulsor es el rodete giratorio. En este tipo de bombas, se transforma la energía mecánica recibida en energía hidro-cinética imprimiendo a las partículas cambios en la proyección de sus trayectorias y en la dirección de sus velocidades. Es muy importante en este tipo de bombas que la descarga de las mismas no tenga contrapresión pues si la hubiera, dado que la misma regula la descarga, en el caso límite que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma seguiría en movimiento NO generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el máximo consumo de fuerza matriz.Por las características señaladas, en los sistemas hidráulicos de transmisión hidrostática de potencia hidráulica NUNCA se emplean bombas de desplazamiento negativo.

Se dice que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su órgano propulsor contiene elementos móviles de modo tal que por cada revolución se genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, independientemente de la contrapresión a la salida. Otra definición dice que las bombas de desplazamiento positivo son las que desplazan una cantidad constante de liquido, independientemente de la presión del sistema.

En este tipo de bombas la energía mecánica recibida se transforma directamente en energía de presión que se transmite hidrostáticamente en el sistema hidráulico.

En las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que la misma se obstruya, aumenta la presión en el circuito hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba; por tal causal siempre se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una válvula de alivio o de seguridad. con una descarga a tanque y con registro de presión.

En la mayoría de las bombas la sección del orificio de admisión es mayor que el de presión, esta regla casi y en general queda alterada en las bombas de giro bi-direccional donde ambos orificios presentan el mismo diámetro.

La razón de las diferencias de diámetros anotada, queda justificada por la necesidad de ingreso de aceite a la bomba al valor más bajo posible ( máximo 1,20 metros por segundo) quedará como consecuencia una mínimas pérdidas de carga , evitándose de esta forma el peligro de la cavitación.

En ningún caso debe disminuirse por razones de instalación o reparación el diámetro nominal de esta conexión que invariablemente esta dirigida al deposito o tanque como así también mantener la altura entre el nivel mínimo de aceite de este último y la entrada en el cuerpo de la bomba de acuerdo a la indicado por el fabricante. Para las bombas a engranajes, paletas y pistones sin válvulas, los fabricantes dan valores de succión del orden de los 4 a 5 pulgadas de mercurio cuando ellas operan con aceites minerales , disminuyendo este valor a 3 pulgadas de mercurio cuando las bombas operan con fluidos sintéticos.

En general podemos decir que la altura máxima a la que debe estar la bomba con respecto al depósito no debe superar nunca los 80 centímetros.

Las bombas de pistones con igual válvula de admisión y salida no proveen una succión suficiente para elevar el aceite y funcionar sin cavitación por ello se recurre al llenado o alimentación por gravedad colocando el depósito por encima de la bomba.

La observación de lo anotado permitirá el funcionamiento correcto de las bombas instaladas asegurando su eficiencia, mediante una aspiración correcta y preservando la vida útil de las mismas al limitar las posibilidades de la cavitación por una altura a excesiva o una sección de aspiración menor es la indicada.

Uno de los problemas que frecuentemente se presentan, es la aspiración de aire por parte de la bomba (cavitación), teniendo por consecuencia un funcionamiento deficiente , perdida de presión, excesivo desgaste y funcionamiento sumamente ruidoso.

Los tipos habituales de bombas que suelen utilizarse en maquinaria son de piñones, paletas o pistones.

bomba-de-embolo

BOMBA DE EMBOLO

Al subir el émbolo se aspira el líquido, que irá llenando la cámara a medida que avanza, estando abierto 1 y cerrado 2.
Al bajar el vástago se cierra 1 y se abre 2. En este movimiento el líquido pasa de la cámara A a la B. Al volver a subir el émbolo el contenido de B sale y vuelve a llenarse A.

bomba-de-embolo_a

BOMBA DE EMBOLO

Bomba similiar a la anterior, en la que se suprime el cierre.
El principio de funcionamiento es igual al descrito para el caso anterior

bomba-rotativa

BOMBA ROTATIVA

La rueda de paletas gira a gran velocidad lo que produce una fuerza centrífuga, mediante la cual se aspira el líquido, habiendo hecho un cebado previo de tuberías. La rueda es movida por un motor eléctrico o de explosión.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
Las propiedades de los fluidos son: a) Fluidez, b) Viscosidad, c) Compresibilidad y d) Régimen de flujo.

a) Fluidez
Se define como fluidez, la mayor o menor facilidad que encuentra un fluido a fluir.

a) Viscosidad
La viscosidad viene dada por la mayor o menor resistencia de las moléculas de los fluidos a desplazarse unas sobre otras.
Dada la importancia de esta propiedad de los fluidos se estudia con más profundidad dentro de este mismo capítulo.

c) Compresibilidad
Un fluido sometido a presión se comprime. Sin embargo esta compresibilidad es muy reducida en los líquidos, no así en los gases.
En algunos cálculos se toma el fluido como si no fuera compresible. Ahora bien, en otros casos en que la presión es importante debe tenerse en cuenta este concepto.

Seguidamente se dan algunos coeficientes de compresión para fluidos.
Agua 0,00005
Aceite mineral 0,00008
Emulsión aceite/agua (50 a 60% de aceite) 0,00007
Líquidos sintéticos (ésteres fosfóricos) 0,00004

Variación de volumen con la presión:

d) Régimen de flujo
El flujo puede circular por un conducto en régimen laminar o turbulento.
Este concepto resulta muy importante a la hora de determinar las pérdidas de carga que se originan en un fluido que circula por un conducto.

Pérdida de carga
Todo fluido al circular por un conducto encuentra dos tipos de dificultad o resistencia que originan pérdidas de carga. Estas resistencias son:

- Resistencias localizadas que producen pérdidas de carga locales, tales como curvas, codos, tubos, válvulas, uniones, racores, etc.

- Resistencias distribuidas, que originan pérdidas de carga locales y tienen su origen en el frotamiento.

Las pérdidas de carga se deben principalmente a:
- Caudal Q que circula por el circuito.
- Longitud del circuito.
- Diámetro de la tubería
- Régimen de flujo
- Viscosidad del fluido

Cálculo de la pérdida de carga:

LEY DE POISEUILLE
El gasto de salida de un líquido por un tubo es directamente proporcional a la cuarta potencia del radio del tubo y a la diferencia de presiones entre los extremos del mismo, e inversamente proporcional a la longitud del tubo y al coeficiente de viscosidad.

ley-de-poiseuille

TEOREMA DE TORRICELLI
La velocidad de salida de un líquido contenido en un recipiente a través de un orificio pequeño, es igual a la que alcanzaría un cuerpo cayendo libremente desde una altura igual a la diferencia de nivel entre la superficie del líquido y el orificio de salida.

teorema-de-torricelli

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES
Todos los cuerpos sumergidos en un líquido en reposo, experimentan un empuje hacia arriba, igual al peso del líquido desalojado.

principio-de-arquimedes

NUMERO DE REYNOLD (Re)

numero-de-reynold

Re crítico 2.300, es válido para tubos redondos, rectos y lisos.
Con el número de Reynold crítico, el flujo cambia de laminar a turbulento o viceversa.

Flujo laminar Re < Re crítico
Flujo turbulento Re > Re crítico

FLUJOS:

a) Flujo laminar--------------------------b) Flujo turbulento

flujo-laminar-turbulento

PRESION POR FUERZAS EXTERNAS (Ley de Pascal) La presión ejercida sobre un liquido se transmite por igual en todas las direcciones.

Presión: Es la fuerza (F) que se ejerce, por unidad de superficie.

VISCOSIDAD

(1) Para los líquidos, a más temperatura, menos viscosidad.
(2) Para el aire, a más temperatura, más viscosidad.

LIQUIDOS HIDRAULICOS
Pueden distinguirse tres clases de líquidos hidráulicos, a saber:
- Líquidos de base acuosa.
- Líquidos sintéticos.
- Aceites minerales y vegetales

LIQUIDOS DE BASE ACUOSA
- Aceite mineral en agua
Mezcla: Hasta un 15% de aceite, resto, agua. Temperatura de trabajo: Entre + 10° C y + 70° C
- Agua en aceite mineral
Mezcla: 50% a 60% de aceite mineral, resto, agua. Temperatura de trabajo: Entre + 10° C y +70° C
- Agua con glicerina
Mezcla: Hasta 50% de glicerina, resto, agua. Puede llegarse hasta 65% de glicerina. Temoeratura de trabajo: Entre -45° C y +65° C.
- Glicol-agua
Mezcla: 35% a,60% de agua, resto, alcohol. Temperatura de trabajo: Entre -15° C y + 60° C

LIQUIDOS SINTETICOS
- Esteres fosfatados Temperatura de trabajo: Entre -55° C y + 150° C
- Siliconas Temperatura de trabajo: Entre -70° C y + 300° C.

ACEITES MINERALES Y VEGETALES
Tienen el inconveniente de que se degradan con la temperatura. Temperatura de trabajo: Entre + 10°C y + 100°C

ADITIVOS
Para mejorar, conservar y dar propiedades especiales a los líquidos hidráulicos, se les añade aditivos, tales como:
- Viscosos Aumentan la viscosidad del líquido hidráulico
- Anticongelantes Mejoran la fluidez a bajas temperaturas
- Adherentes Mejoran la adherencia a las paredes de los elementos metálicos del circuito

Antiespumantes
Reducen la formación de espumas.Las siliconas son los más utilizados 11 parte de silicona por 106 partes de fluido)

Antioxidantes
Para trabajar de 100° C a 130° C, aminas-fenoles
Para trabajar de 150° C a 200° C, productos con contenido de azufre y fósforo.

PUNTOS IMPORTANTES A CONSIDERAR EN UN LIQUIDO HIDRAULICO

- Viscosidad La viscosidad de los aceites hidráulicos varía entre 15 y 20 centistokes, equivalentesa 2,5° E y 16°E. Los valores más normales varían entre 35 y 70 centistokes. El índice de viscosidad señala la variación de viscosidad de un líquido, en función de la temperatura.
- Untosidad Adherencia del fluido a las paredes metálicas.
- Poder antiespuma La formación de espuma depende de la dispersión del aire en el aceite. Un buen purgado reduce la espuma del líquido.
- Filmoresistencia Resistencia límite a la rotura de la película de aceite que cubre las partes en presión y movimiento del circuito.
- Indice de acidez El líquido hidráulico no debe ser ácido para que no resulte corrosivo. El índice de acidez se da en mg de potasa (KOH) necesarios para neutralizar 1 g de aceite y su peso debe ser inferior a 0,1 g de potasa.
- Estabilidad química Con la temperatura, el oxígeno y otras sustancias que recoge el líquido al recorrer el circuito, como: hierro, plomo, cobre, estaño, cinc, ácidos, etc, resultan agentes perjudiciales que tienden a enveje cerlo.
La estabilidad química es la resistencia al envejecimiento.
- Detergencia Propiedad que tiene el aceite de mantener diluidos, diferentes productos, tales como: lacas, barnices, lodos, agentes limpiadores, etc.
- Punto de destello Temperatura a la cual, los gases emanados se inflaman espontáneamente en presencia de una llama, en condiciones normales.
- Punto de coagulación Si se baja la temperatura, sobre todo en un aceite con predominio de parafina, se hace viscoso.
- Punto de anilina Muy importante resulta conocer este dato, cuando se utilizan juntas de perburán o neopreno.
Este valor señala la temperatura más baja a que puede mezclarse el aceite y la anilina a partes iguales, de una forma homogénea y transparente.
- Punto de inflamación.Temperatura a la cual se obtiene una combustión permanente si se aproxima una llama. Aproximadamente a 20° C sobre el punto de destello.
- Punto autoinflamación Temperatura a la cual los vapores de aceite se inflaman espontáneamente.

DIFERENCIAS ENTRE UN CIRCUITO NEUMATICO Y UN CIRCUITO HIDRAULICO:
La similitud entre los circuitos neumáticos e hidraúlicos es muy grande en lo que a trazado de esquemas y aparatos se refiere, particularmente en su representación simbólica. Sin embargo, hay unas diferencias muy específicas, como son las que se enumeran a continuación.

CIRCUITOS NEUMATICOS:En los circuitos neumáticos, el aire de etorno, el que no ejecuta la maniobra, se manda a escape (atmósfera) y se pierde.
El aire bajo presión que empuja a un émbolo, por ejemplo, puede permanecer en situación de empuje todo el tiempo que sea necesario sin ningún problema.
Normalmente, las tomas de aire bajo presión se hacen de una tubería o colector general, alimentada por un grupo compresor y que puede atender a una red muy extensa de elementos neumáticos.
El circuito neumático necesita engrase para evitar que la humedad del aire oxide elementos fijos y móviles del circuito, que luego dificultan el correcto funcionamiento.

CIRCUITO HIDRAULICO: En los circuitos hidraúlicos, el fluido hidraúlico de retorno se recupera, es decir, que debe conducirse al depósito único. El grupo de compresión y bombeo suele alimentar a una instalación mucho más limitada en amplitud que el compresor del circuito neumático.
Particularmente el grupo de compresión y bombeo debe protegerse contra sobrepresiones en las interrupciones de caudal al circuito, cosa que en el circuito neumático no tiene importancia.
El circuito hidráulico requiere tubería de ida y retorno.
Las fugas de aceite son siempre más molestas que las de aire.
Al no tener escapes a la atmósfera, no hay problemas por ruido.

 

 
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Esta página fue modificada por última vez el 01-Oct-2014

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