¿Cómo funciona la hidráulica?

Mucha gente ha escuchado el término hidráulica en relación con sus automóviles o algún otro tipo de vehículo o maquinaria, pero la mayoría de la gente tiene muy poca idea de cómo funciona realmente la hidráulica. Puede que tengan un concepto vago de que el agua se usa para hacer algo, pero eso es todo. La hidráulica es realmente muy interesante en cómo usan el agua para hacer lo que hacen.

¿Qué son los sistemas hidráulicos?

Hidráulica puede ser un término utilizado para el estudio de líquidos y cómo funcionan los líquidos, pero la mayoría de la gente piensa en su uso en ingeniería cuando escuchan el término. Los sistemas hidráulicos funcionan mediante el uso de fluido presurizado para impulsar un motor. Estas prensas hidráulicas ejercen presión sobre una pequeña cantidad de fluido para generar una gran cantidad de energía.

Aquí hay una idea básica de un sistema hidráulico: el agua en un sistema contenido tiene presión desde un lado. Esa presión lo fuerza contra un pistón en el otro lado del contenedor. Esto transfiere la energía al pistón, forzándolo hacia arriba para levantar algo. Debido a que la presión sobre el agua no permitirá que fluya hacia atrás, el pistón nunca puede moverse en sentido contrario a menos que se libere esa presión. Esto significa que lo que sea que esté levantando el pistón está asegurado hasta que el operador del sistema permita que se suelte. Por ejemplo, si los pistones levantan los dientes de la carretilla elevadora, permanecerán elevados hasta que se libere la presión hidráulica.

Joseph Bramah, padre de la hidráulica

A finales del siglo XVIII, el mecánico e ingeniero británico Joseph Bramah comenzó a trabajar en aplicaciones prácticas de la Ley de Pascal, un principio desarrollado por el matemático francés Blaise Pascal. Esta ley establece que si se aplica presión a un fluido que está confinado en un espacio pequeño, esa presión se transmitirá a través del fluido en todas direcciones sin disminuir. Cuando golpea los bordes del espacio confinado, la presión actuará contra ese espacio en ángulo recto. Básicamente, una fuerza que actúa sobre un área pequeña puede generar una fuerza proporcionalmente mayor en un área más grande.

Ejemplo:una presión de 100 libras, que se aplica a un espacio de 10 pulgadas cuadradas generará una presión de 10 libras por pulgada cuadrada. Dado que un cuadrado de 10 por 10 en realidad tiene 100 pulgadas cuadradas, la prensa puede soportar hasta 1,000 libras en total.

Puede que esto no tenga sentido para la mayoría de la gente, pero para Bramah tenía potencial como un nuevo tipo de prensa. En 1795, su investigación dio sus frutos y patentó la primera prensa hidráulica. La imprenta de Bramah, como se la conoce hoy en día, tuvo un gran éxito.

Partes de un sistema hidráulico

Los sistemas hidráulicos se componen de cuatro componentes principales. Estos componentes contienen el líquido, aplican la presión y convierten la energía generada en energía mecánica para uso práctico.

El depósito: aquí es donde se almacena el líquido. El depósito también transfiere calor al sistema hidráulico y ayuda a eliminar el aire y diferentes tipos de humedad del fluido almacenado.

La bomba:la bomba es responsable de mover la energía mecánica al sistema. Lo hace moviendo el líquido en el depósito. Hay varios tipos diferentes de bombas hidráulicas disponibles, y cada una funciona de una manera ligeramente diferente. Sin embargo, todas las bombas funcionan con el mismo principio básico de mover fluidos a través de la presión. Algunos de estos tipos de bombas incluyen bombas de engranajes, bombas de pistón y bombas de paletas.

Válvulas:las válvulas en el sistema se utilizan para iniciar y detener el sistema y dirigir hacia dónde se mueve el fluido. Las válvulas contienen una serie de carretes o poppets. Pueden accionarse mediante métodos eléctricos, manuales, hidráulicos, neumáticos o mecánicos.

Actuadores:Estos dispositivos toman la energía hidráulica generada y la vuelven a convertir en energía mecánica para su uso. Esto se puede hacer de varias formas diferentes. El sistema puede usar un motor hidráulico para generar movimiento rotatorio, o puede hacerse usando un cilindro hidráulico para crear movimiento lineal. También hay algunos tipos diferentes de actuadores que se utilizan para funciones específicas.

¿Qué fluidos se utilizan en los sistemas hidráulicos?

Algunas personas asumen que un sistema hidráulico usa agua, y eso puede haber sido cierto en algún momento. Sin embargo, existen otros fluidos que funcionan mucho mejor porque además de transmitir energía, también lubrican el sistema y se autolimpian. A continuación, se muestran algunos de los diferentes tipos de fluidos hidráulicos que se utilizan en la actualidad:

·Fluidos a base de agua: estos fluidos son muy resistentes al fuego. Sin embargo, deben vigilarse de cerca porque no proporcionan tanta lubricación como otros tipos de líquidos. También pueden evaporarse a altas temperaturas.

·Fluidos a base de petróleo: estos fluidos son los más populares en la actualidad. De hecho, se pueden personalizar para el sistema agregando diferentes aditivos. Por ejemplo, estos fluidos pueden modificarse para incluir inhibidores de herrumbre y oxidación, agentes antidesgaste, agentes anticorrosión y agentes de extrema presión. También son bastante económicos.

·Fluidos sintéticos: finalmente, existen lubricantes sintéticos que también son muy útiles en sistemas de alta temperatura y alta presión. También pueden ser resistentes al fuego y ayudar a lubricar el sistema. Sin embargo, los fluidos sintéticos son artificiales y pueden contener sustancias tóxicas. También suelen ser más caros que otros tipos de fluidos hidráulicos.

Aplicaciones de los sistemas hidráulicos

Vemos sistemas hidráulicos en uso todos los días, aunque la mayoría de la gente no se da cuenta. A continuación, se muestran algunos ejemplos de cómo se utiliza este sistema a diario:

Automóviles y otros vehículos:

El uso más importante de la hidráulica en los automóviles es en los sistemas de frenos hidráulicos. Estos sistemas usan líquido de frenos para transferir presión a una pastilla de freno, que luego presiona el eje y detiene el movimiento del vehículo.

Algunos vehículos también cuentan con suspensión hidráulica. Este tipo de suspensión levanta el automóvil del grupo para que el viaje sea mucho más suave y cómodo para el conductor.

· ¿Qué son los frenos hidráulicos?- una breve descripción de cómo funcionan.

· Tipos de sistemas de suspensión de automóviles- incluye un vistazo a la suspensión hidráulica.

Montacargas:

Los sistemas hidráulicos se utilizan en las carretillas elevadoras para levantar las puntas de carga del suelo y mantener la carga en el aire mientras la carretilla elevadora se mueve. El sistema hidráulico de una carretilla elevadora se ha descrito como el corazón del vehículo, y eso es cierto: el sistema de elevación hidráulico hace la mayor parte del trabajo y, sin él, el vehículo no podrá mover palés.

· Cómo funciona la hidráulica de la carretilla elevadora- un breve resumen de estos sistemas.

·Protección de los sistemas hidráulicos de montacargas- un vistazo a lo que puede fallar con el sistema hidráulico de las carretillas elevadoras.

Equipo de la NASA:

La NASA hace uso de la hidráulica de dos formas diferentes. Estos sistemas se pueden utilizar como unidades de energía auxiliares en transbordadores espaciales y otros vehículos diseñados para abandonar la órbita terrestre. Los transbordadores hicieron uso de tres sistemas hidráulicos independientes diferentes para servir como generadores de energía de respaldo. También se utilizaron sistemas hidráulicos en el tren de aterrizaje para mover el tren hacia el cuerpo del transbordador después del despegue y extenderlo al aterrizar.

· Hidráulica en los transbordadores espaciales orbitadores- cómo la hidráulica proporciona energía de respaldo en los transbordadores espaciales.

· Sistemas de aterrizaje de lanzadera- analiza cómo se utilizó la hidráulica en los trenes de aterrizaje de los transbordadores espaciales en órbita.

Equipos de construcción:

En equipos de construcción y otra maquinaria pesada, la hidráulica se puede utilizar para levantar, presionar o dividir sistemas. Las excavadoras, las cortadoras de troncos y las grúas utilizan sistemas hidráulicos para operar. Estos vehículos a menudo tienen palas grandes u otras partes que requieren una cantidad considerable de energía para operar y serían más costosos y difíciles de accionar si no fuera por el sistema hidráulico.

· Conceptos básicos de maquinaria hidráulica- cómo funcionan estos sistemas.

· Cómo se utilizan los sistemas hidráulicos- una lista de algunas formas en que se utilizan estos sistemas.

Conclusión:

Los equipos hidráulicos se utilizan con mayor frecuencia para levantar o mover cargas pesadas, ya que son de bajo costo pero pueden generar mucha energía. Aunque la idea detrás de la hidráulica es muy simple y tiene varios cientos de años, debido a que funciona tan bien, los ingenieros solo han podido mejorar algunos de los componentes de un sistema hidráulico en lugar de reemplazarlo por completo con algo nuevo.

· Sistema de accionamiento hidráulico- una mirada más detallada a cómo funcionan estos sistemas.

· Componentes y fluidos del sistema hidráulico- esta fuente profundiza en los diferentes tipos de fluidos hidráulicos.

· Cómo funciona la hidráulica- una guía para principiantes en hidráulica.

· Maquinas hidraulicas- un resumen de cómo funcionan estas máquinas.

· Evolución de la hidráulica- una mirada a cómo estos sistemas han cambiado a lo largo de los años.

·Principio de Pascal- una breve mirada a esta ley y cómo funciona con la hidráulica.

· Hidráulica y Presión- una breve lección sobre los conceptos básicos de los sistemas hidráulicos.