HIDRAULICA

¿QUE ES UN FLUIDO?

Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma y adoptando así la forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos o gases según la diferente intensidad de las fuerzas de cohesión existentes entre sus moléculas. La mecánica de fluidos es la parte de la Física que estudia los fluidos tanto en reposo como en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica se divide en la estática de fluidos o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo o en equilibrio; y en la dinámica de fluidos o hidrodinámica, que trata de los fluidos en movimiento.

¿QUE ES HIDRAULICA?

Es la ciencia que estudia el comportamiento de los fluidos en función de sus propiedades específicas. Es decir, estudia  las propiedades mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a que pueden ser sometidos.

Es también tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite (normalmente aceites especiales), como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Básicamente consiste en hacer aumentar la presión de este fluido (el aceite) por medio de elementos del circuito hidráulico (compresor) para utilizarla como un trabajo útil, normalmente en un elemento de salida llamado cilindro.  El aumento de esta presión se puede ver y estudiar mediante el principio de Pascal.

PROPIEDADES FUNDAMENTALES  DE LOS LÍQUIDOS

Un liquido está formado por moléculas que están en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas chocan miles de millones de veces en un lapso muy pequeño. Pero, las intensas fuerzas de atracción entre cada molécula, o enlaces de hidrogeno llamados dipolo-dipolo, eluden el movimiento libre, además de producir una cercanía menor que en la que existe en un gas entre sus moléculas. Además de esto, los líquidos presentan características que los colocan entre el estado gaseoso completamente caótico y desordenado, y por otra parte al estado sólido de un liquido (congelado) se le llama ordenado. Por lo tanto podemos mencionar los tres estados del agua (liquido universal), sólido, gaseoso y liquido. Sus propiedades son:

TENSIÓN SUPERFICIAL: La tensión superficial es la fuerza con que son atraídas las moléculas de la superficie de un líquido para llevarlas al interior y de esta manera poder disminuir el área superficial.

En un liquido, cada molécula se desplaza siempre bajo influencia de sus moléculas vecinas. Una molécula cerca del centro del liquido, experimenta el efecto de que sus vecinas la atraen casi en la misma magnitud en todas direcciones. Sin embargo, una molécula en la superficie del liquido no esta completamente rodeado por otras y, como resultado, solo experimenta la atracción de aquellas moléculas que están por abajo y a los lados. Por lo tanto la tensión superficial actúa en un liquido perpendicular a cualquier línea de 1cm de longitud en la superficie del mismo.

Capilaridad:  La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial y se trata de un fenómeno en el que un sólido y un líquido entran en contacto; una vez realizado el contacto, el líquido se eleva o no, dependiendo de si moja o no al sólido. Este fenómeno se puede ejemplificar con un tubo de vidrio limpio entrando en un recipiente con agua. Si las fuerzas de adhesión del líquido al tubo de vidrio (mojado) superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la superficie del líquido será cóncava y el líquido subirá por el tubo, es decir, ascenderá por encima del nivel hidrostático.

VISCOSIDAD: Es una propiedad de los líquidos que consiste en una resistencia natural a fluir debido a la distancia que existe entre sus moléculas. La viscosidad de un líquido por lo tanto dependerá de las fuerzas intermoleculares:

De acuerdo a esta regla, a mayor fuerza intermolecular de un líquido sus moléculas tienen mayor dificultad de desplazarse entre sí, por lo tanto la substancia es más viscosa.

En cambio, si los líquidos están formados por moléculas más largas y flexibles pueden doblarse y enredarse entre sí, por lo tanto se llaman viscosos.

Si existe una mayor viscosidad, el liquido fluye mas lentamente. Los líquidos como la maleza y el aceite de los motores son relativamente viscosos; el agua y los líquidos orgánicos como el tetracloruro de carbono no lo son. La viscosidad puede medirse tomando en cuenta el tiempo que transcurre cuando cierta cantidad de un liquido fluye a través de un delgado tubo, bajo la fuerza de la gravedad. En otro método, se utilizan esferas de acero que caen a través de un liquido y se mide la velocidad de caída. Las esferas mas lentamente en los líquidos mas viscosos.

Fluidez: Es la característica de los líquidos que les confiere la habilidad de poder pasar por cualquier orificio aun cuando sea muy pequeño siempre que este al mismo nivel o a un nivel inferior del recipiente en el que se encuentra el líquido.

Presión de vapor: La presión de vapor de un líquido es una presión que ejerce el vapor en contra parte al líquido que lo origina cuando se encuentra a una temperatura determinada.

Cuando un líquido se expone a una temperatura adecuada y el vapor es equivalente a 1 atmósfera se dice que el líquido ha alcanzado el punto de ebullición ya que el vapor ha vencido la presión exterior y ahora puede formarse en todo el cuerpo del líquido y no solo en la superficie.

Punto de ebullición: El punto de ebullición de un líquido es la temperatura en la cual la presión del vapor del líquido es exactamente igual a la presión ejercida sobre el líquido (presión atmosférica).

Los líquidos no tienen forma fija pero sí volumen. Tienen variabilidad de forma y características muy particulares que son:

Cohesión: fuerza de atracción entre moléculas iguales

Adhesión: fuerza de atracción entre

de adhesión.

COMPRENSIBILIDAD DE UN LIQUIDO

Como tienen un volumen definido , se requiere una gran fuerza para poder comprimirlos . Si bien las distancias entre moléculas de los líquidos son mayores que en el caso de los sólidos . presentan una gran fuerza de atracción entre ellas.

En el caso de los líquidos, como contienen un volumen definido, se requiere una gran fuerza para

poder comprimir los. Si bien las distancias entre las moléculas de los líquidos son mayores que en el caso de los sólidos, presentan una gran fuerza de atracción entre ellas. Por ello, para comprimir los, es necesario aplicar una fuerza mayor  que la que existe entre los enlaces que unen sus moléculas.

Podemos concluir que la comprensibilidad es una manifestación de la fuerza eléctrica, ya que para comprimir un fluido es necesario aplicarle una fuerza de mayor intensidad que esta. Por lo tanto, como en un gas la fuerza entre sus moléculas es débil, esta es altamente comprensible, mientras que en un líquido, la fuerza que se requiere para comprimirlo es mucho mayor que en el caso de un gas.

CAVITACIÓN

La cavitación es un fenómeno que se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible. El fenómeno puede producirse lo mismo en estructuras hidráulicas estáticas (tuberías, Venturis, etc.), que en máquinas hidráulicas (bombas, hélices, turbinas). Por los efectos destructivos que en las estructuras y máquinas hidráulicas mal proyectadas o menos al instaladas produce la cavitación es preciso estudiar este fenómeno, para conocer sus causas y controlarlo. (Los constructores de bombas hidráulicas, por ejemplo, reciben con frecuencia reclamaciones y encargos de reposición).

Daño por cavitación

El daño por cavitación es una forma especial de corrosión-erosión debido a la formación y al colapso de burbujas de vapor en un líquido cerca de una superficie metálica, que ocurre en turbinas hidráulicas, hélices de barcos, impulsores de, bombas y otras superficies sobre las cuales se encuentran líquidos de alta velocidad con cambios de presión.

Un daño por cavitación tiene un aspecto semejante a picaduras por corrosión, pero las zonas dañadas son más compactas y la superficie es más irregular en el caso de la cavitación. El daño por cavitación se atribuye parcialmente a efectos de desgaste mecánico. La corrosión interviene cuando el colapso de la burbuja destruye la película protectora.

RESISTENCIA A LA OXIDACIÓN

Los aceites utilizados como fluidos en los circuitos hidráulicos, al ser derivados del petróleo, son oxidables, ya que el oxígeno atmosférico del aire disuelto en el aceite, se combina fácilmente con el carbono y el hidrógeno, dando lugar a productos tanto solubles como insolubles pero en cualquier caso perjudiciales para la vida de los equipos.

En el caso de los productos solubles, se producen reacciones que forman lodos, corroen los conductos e incrementan la viscosidad del fluido. Por su parte los productos insolubles son arrastrados hasta los estrangulamientos del circuito, actuando como abrasivos, favoreciendo el desgaste prematuro, provocando obturaciones y taponamientos.

Con objeto de evitar estos problemas en los circuitos hidráulicos, es necesario el uso de antioxidantes, sobre todo cuando se alcanzan elevadas temperaturas del aceite.

RÉGIMEN LAMINAR

Cuando un fluido circula por un circuito hidráulico, cada una de sus partículas describe una trayectoria lineal bien definidas.  Estas líneas reciben el nombre de trayectorias de flujo o de corriente.

Se dice que el régimen de circulación es laminar cuando la velocidad del fluido no rebasa ciertos límites y como consecuencia el movimiento de las partículas de fluido tiene lugar entre capas paralelas que no se entremezclan, siendo prácticamente paralelas las líneas de flujo a las paredes de los conductos.

Cada una de las trayectorias tiene una velocidad diferente, siendo mayor cuanto más al centro de la conducción se encuentre.

RÉGIMEN TURBULENTO

Si la velocidad de circulación del fluido dentro la conducción supera un cierto valor, llamado velocidad crítica, las capas de fluido se entremezclan y las trayectorias se complican, dando lugar a la aparición de remolinos, en este caso se dice que el régimen es turbulento.

Las partículas se mueven siguiendo trayectorias erráticas, desordenadas, con formación de torbellinos. Cuando aumenta la velocidad del flujo, y por tanto el número de Reynolds, la tendencia al desorden crece. Ninguna capa de fluido avanza más rápido que las demás, y sólo existe un fuerte gradiente de velocidad en las proximidades de las paredes de la tubería, ya que las partículas en contacto con la pared han de tener forzosamente velocidad nula.

PROPIEDADES PRINCIPALES QUE DEBE TENER UN FLUIDO HIDRAULICO

Durante el diseño de equipamiento que requiera potencia fluida, muchos factores son considerados en la selección del tipo de sistema a ser usado (hidráulico, neumático, o de una combinación de los dos). Algunos de los factores son velocidad requerida y exactitud de la operación, condiciones atmosféricas en los alrededores, situaciones económicas, disponibilidad del líquido de reemplazo, nivel requerido de la presión, gama de temperaturas de funcionamiento, posibilidades de contaminación, coste de líneas de transmisión, limitaciones del equipo, lubricidad, seguridad a los operarios, y vida de servicio prevista del equipo.

Después de que el tipo de sistema se haya seleccionado, muchos de estos mismos factores deben ser considerados en la selección del fluido para el funcionamiento del sistema. Veamos a continuación las propiedades y las características deseadas de líquidos hidráulicos; tipos de líquidos hidráulicos; peligros y medidas de seguridad para de trabajo, manejo, y disposición de líquidos hidráulicos; tipos y control de contaminación; y muestreo

Si la fluidez (la característica física de una sustancia que le permite fluir) y la incomprensibilidad eran las únicas características requeridas, cualquier líquido no muy denso se podría utilizar en un sistema hidráulico.

Sin embargo, un líquido satisfactorio para un sistema particular debe poseer un número de otras propiedades. Las propiedades más importantes y algunas características se discuten en los párrafos siguientes

El aceite o fluido hidráulico es un líquido transmisor de potencia que se utiliza para transformar, controlar y transmitir los esfuerzos mecánicos a través de una variación de presión o de flujo.

Generalmente los fluidos hidráulicos son usados en transmisiones automáticas de automóviles, frenos; vehículos para levantar cargas; tractores; niveladoras; maquinaria industrial; y aviones. Algunos fluidos hidráulicos son producidos de petróleo crudo y otros son manufacturados.

Un fluido hidráulico de base petróleo usado en un sistema hidráulico industrial cumple muchas funciones críticas. Debe servir no sólo como un medio para la transmisión de energía, sino como lubricante, sellador, y medio de transferencia térmica. Además debe de maximizar la potencia y eficiencia minimizando el desgaste del equipo.

-Propiedades de los fluidos hidráulicos:

-Viscosidad apropiada

-Variación mínima de viscosidad con la temperatura

-Estabilidad frente al cizallamiento

-Baja comprensibilidad

-Buen poder lubricante

-Inerte frente a los materiales de juntas y tubos

-Buena resistencia a la oxidación

-Estabilidad térmica e hidrolítica

-Características anticorrosivas

-Propiedades antiespumante

-Buena des-emulsibilidad

-Ausencia de acción nociva.

CUESTIONARIO DE APRENDIZAJE

1.-Según la diferente intensidad de las fuerzas de cohesión existentes entre sus moléculas ¿Qué puede ser un fluido?

A)Pueden ser líquidos o gases.               C)Condición atmosférica.

B)Solido.                                                  D)Una propiedad.

2.-Hidráulica es una  tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite (normalmente aceites especiales), como modo de:

A)Hacer dulces.

B)Hacer cacahuates.

C)Transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.

D)Ciencia.

3.-¿Qué experimenta una molécula cerca del centro del líquido?

A)El efecto de que sus vecinas la atraen casi en la misma magnitud en todas direcciones.

B)Fuerzas

C)Interacción de las partículas

D)Tensión

4.-¿Por qué esta formado un liquido?

A)Resistencias naturales

B)Por una serie de sólidos.

C)Intensas fuerzas de amor

D)Por moléculas que están en movimiento constante y desordenado.

5.-Es la característica de los líquidos que les confiere la habilidad de poder pasar por cualquier orificio aun cuando sea muy pequeño:

A)Capilaridad

B)Fluidez

C)Adhesión

D)Cohesión

6.¿En qué conociste la viscosidad?

A)Al agua y los líquidos orgánicos.

B)A la dificultad de desplazarse entre sí.

C)A mayor fuerza intermolecular.

D)En una resistencia natural a fluir debido a la distancia que existe entre sus moléculas.

7.-¿Cuándo se dice que el líquido ha alcanzado el punto de ebullición?

A)A la fuerza de atracción entre moléculas iguales

B)A la presión ejercida sobre el líquido.

C)Cuando un líquido se expone a una temperatura adecuada y el vapor es equivalente a 1 atmósfera.

D)A la presión atmosférica.

8.-¿Por qué se produce la cavitación?

A)Por mala instalación.

B)Cuando la presión en algún punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible.

C)Por estructuras hidráulicas.

D)Por estructuras estáticas.

9.-¿Cuándo se dice que el régimen de circulación es laminar?

A)Cuando la velocidad del fluido no rebasa ciertos límites.

B)Cuando un fluido circula por un circuito hidráulico.

C)Al describir una trayectoria lineal bien definidas.

D)Al movimiento de las partículas.

10.-Cuando utilizamos como fluidos aceites derivados del petróleo son:

A)De carbono.

B)Insolubles.

C)De hidrógeno.

D)Oxidables.

BITACORA

Fecha	Actividades	Horas
3/08/15	Organización y asignación de actividades MK4. y Curso de hidráulica.	7hrs.
4/08/15	Curso de Hidráulica. Introducción a hidráulica, componentes principales en un sistema hidráulico.	7hrs.
5/08/15	curso de Hidráulica. Repasar problemas de hidráulica.	6hrs.
6/08/15	Curso de hidráulica. repasar con mis compañeros alguna duda de lo explicado en clase	6hrs
7/08/15	Curso de hidráulica. repasar problemas de hidráulica	6hrs.
10/08/12	Hidráulica. Bombas hidráulicas y principios básicos en los que se basa la hidráulica.	7hrs.
11/08/12	Curso de Hidráulica. Prácticas en tablero hidráulico, continuación de fundamentos de la hidráulica.	7hrs.
12/08/12	Curso de hidráulica.Simulación  y conexión física de circuitos hidráulicos.	7hrs.
13/08/12	cursos de hidráulica. Pruebas del conocimiento adquirido en lo que va del curso, re afirmación de conceptos y propiedades.	7hrs.
14/08/12	Electro neumática, prácticas en el programa y en el tablero de electrohidraulica.	6hrs.
17/08/12	Introducción de PLC, explicación de cada uno de los elementos y de cómo conectar el CPU con el PLC y practicas.	7hrs.
18/08/12	empezamos a  programar en el idioma  KOP	7hrs.
19/08/12	Hicimos ejercicios fifo y lifo con temporizadores.	7hrs.
20/08/12	Hicimos ejercicios fifo y lifo con contadores.	7hrs.
21/08/12	Ejercicios en lenguaje Graf y reparamos fallas	7hrs.

URL DIBUJO

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