Fundamentos de Potencia Fluida. Parte 1

Spread the love

Los líquidos y los gases se denominan fluidos debido a la gran movilidad que poseen sus partículas, lo que les permite que se adapten con facilidad a la forma del recipiente que los contiene. La diferencia esencial entre ambos fluidos es la gran compresibilidad que poseen los gases frente a la casi nula o escasa compresibilidad que presentan los líquidos. Pero, ¿qué es la compresibilidad? Imagínate que tienes una botella de agua vacía y con la tapa rosca puesta, ahora intenta aplastarla (comprimirla) con tus manos y veras que podrás hasta cierto punto, ya que lo que estás haciendo es disminuyendo el volumen del aire (eso constituye la compresión); ahora trata de hacerlo con el bote de lleno de agua, y de nuevo con la tapa rosca puesta, verás que, por más que intentes, no podrás comprimir a este fluido. La diferencia principal aquí es que el aire es un gas, mientras que el agua es un líquido. Estos aspectos constituyen la base de la neumática e hidráulica en la industria.

Al hablar sobre la compresibilidad, podemos tocar el tema de la presión. Blaise Pascal lo explica con su famoso tratado de la Ley de Pascal:
Presión aplicada a un fluido confinado es transmitido en todas direccionas, actuando con la misma fuerza en superficies idénticas, a un ángulo recto a ellas

Explicaremos esto con un dibujo:
FUNDAMENTOS_1

Cualquier medio (líquido o gas) que fluya naturalmente o puede ser forzado a fluir, puede ser usado para transmitir energía en sistemas de potencia fluida. El más antiguo fluido usado fue el agua, de donde viene la palabra hidráulica, y es la palabra que usamos para referirnos a sistemas donde se utilizan líquidos como medio de transmisión de potencia. De hecho, la palabra correcta para referirnos a un sistema donde se utiliza aceite como fluido, es oleohidráulica; sin embargo, la palabra hidráulica es la más usada. Hoy día, en la hidráulica utilizamos, principalmente, aceite mineral, el cual es derivado del petróleo. En la figura 1 podemos ver una unidad de potencia hidráulica, la cual utiliza aceite como medio transmisor de potencia.

FUNDAMENTOS_2

El otro fluido común utilizado en sistema en circuitos de transmisión de energía es el aire comprimido. Como se muestra en la figura 2, el aire atmosférico, comprimido de 7 a 10 veces, es fácilmente disponible y fluye con poca o nula dificultad a través de tubería o mangueras para transmitir potencia y generar un trabajo. Otros gases, como el nitrógeno o argón, pueden ser usados, pero son caros de producir y procesar.

De los tres principales métodos de transmisión de energía mecánica, eléctrica y potencia fluida, la última es la menos entendida por la industria en general. En casi todas las plantas, sólo hay pocas personas en responsabilidad directa del diseño y mantenimiento de equipo hidráulica y neumático. Es muy importante que adquieras conocimientos de éstas dos ramas y puedas aplicarlo en tu lugar de trabajo, lo cual te convierte en un elemento más valioso.

FUNDAMENTOS_3

La potencia fluida puede ser definida como un medio para transmitir energía, empujando un fluido confinado. El componente de entrada en hidráulica es una bomba, mientras que, en neumática, es un compresor; el componente de salida es un actuador (puede ser un motor o un cilindro, por ejemplo).

Aplicación de potencia fluida y explicación de presión
•Prensa hidráulica

FUNDAMENTOS_4

Presión: Es la fuerza aplicada en un área determinada. Lo explicaremos con la fórmula de pascal y un ejemplo muy vívido.

FUNDAMENTOS_5

La fórmula dice que la presión que, si la fuerza es grande y el área pequeña, entonces la presión es grande, pero la presión disminuye si el área incrementa. Imagínate lo siguiente:

Hay una mujer y un hombre, los cuales pesan 70 kg, cada uno; el hombre usa tenis y la mujer usa zapatos de tacón. Si los dos te pisaran, uno con el tenis completo y la dama con el puro tacón, ejerciendo su peso de 70 kg, en esa sola superficie (área), ¿qué te dolerá más? Supongamos que la suela del tenis en contacto es de 100 cm^2, mientras que el tacón es de 1 cm^2.

FUNDAMENTOS_6

La sensación será que, cuando te pise el hombre, al repartirse la fuerza en un área de 100 cm^2, de sólo 0.7 kg, mientras que, en la mujer, será de 70 kg.

Podemos concluir que, obviamente, el dolor que sentiremos es mucho más fuerte si nos pisa esa mujer, 10 veces mayor a que si fuera el hombre.

Este principio se aplica a los sistemas de transmisión de fuerza, en el que si re-acomodas la fórmula en Fuerza=Presión*Área, y conoces la el área o la presión en un sistema, puedes crear fuerzas de empuje extremadamente grandes. Si tienes un cilindro hidráulico que tiene una superficie de émbolo de 10 cm, usándolo a 172 kg/cm^2 (2,500 psi), generarías una fuerza de empuje de 13.5 toneladas!

FUNDAMENTOS_7

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *