SISTEMAS OLEOHIDRÁULICOS

SISTEMAS OLEOHIDRÁULICOS

(CONOCIMIENTO DETALLADO DEL NIVEL H1)

b) Estado y uso de la relación entre:

- Presión, área y la fuerza transmitida por un cilindro.

Los sistemas hidráulicos transmiten potencia enviando fluido hidráulico, desde un recipiente cerrado, a través de un desplazamiento variable a otro. Esta sección explica la presión como base para la fuerza hidráulica. Se explica según el principio de Pascal. El caudal y la potencia hidráulica también se explican calculando la potencia y la velocidad del cilindro hidráulico.

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Ley de Pascal

El principio anterior de transferencia de fluidos se basa en la ley de Pascal. Esta ley establece que la presión ejercida sobre el fluido de unión se transmite sin detenerse en todas las direcciones. Esta ley constituye la base para comprender la relación entre fuerza, presión y área, que se expresa matemáticamente como

Fuerza = Presión x Área o

Presión = Fuerza / Área

La presión se transfiere sobre cualquier área del recipiente que contiene en ángulo recto con la superficie del recipiente de líquido.

La ley de Pascal se puede explicar en el siguiente ejemplo. Botella llena de líquido incompresible. Se aplica una fuerza de 4 kg a una tapa con una superficie de 3 cm². Suponga que el área del fondo de la botella es de 60 cm². Cuando se coloca la tapa en la boca del matraz con una fuerza de 4 kg en contacto con el líquido, la presión que ejerce la tapa del líquido en el vaso de precipitados es igual a:

P = 4/3 = 1,34 kgf/cm²

La presión viajará a través de cada lado del recipiente sin pérdida. El fondo de una botella con una superficie superficial de 60 cm² experimentará una fuerza adicional de:

F = P x A = 1,34 x 60 = 80, 4 kgf

Esta fuerza puede romper muchas botellas. Esto muestra el por qué se rompe una botella de vidrio llena de líquido si se coloca una fuerza en la tapa sobre la boca de la botella.

La Figura 2.5 ilustra mejor este ejemplo. Confirmando a la vez que la presión no depende de la forma y tamaño del contenedor.

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Figura 1: Demostración de la ley de pascal

2.4 Aplicación de la ley de Pascal

En esta sección, estudiaremos las dos aplicaciones básicas de la ley de Pascal, el gato hidráulico y el propulsor de aire hidráulico.

2.4.1 Gato hidráulico

Este sistema usa un tipo de pistón de bomba manual para impulsar un cilindro hidráulico de acción simple cómo se muestra en la Figura 2.6.

Se aplica una fuerza manual a un punto «A» de una palanca «ABC»,cuyos pivotes están sobre el punto «C». La biela de la bomba manual está fijada a la manija de entrada en el punto «B». La bomba manual contiene un cilindro para ayudar a que se mueva de arriba hacia abajo.

Cuando se jala la manija, el pistón se mueve, de este modo se crea un vacío en el espacio debajo de él. Como resultado de esto, la presión atmosférica hace que el líquido deje el depósito y que fluya por medio de la válvula de retención 1. Este proceso se llama succión..

Cuando se presiona la manija, el líquido es expulsado de la bomba manual y fluye a través de la válvula de retención 2. Ahora el líquido entra hacia el fondo del cilindro de carga. Este cilindro tiene una construcción similar al de la  bomba del cilindro. La presión se construye  por debajo del pistón de carga debido a que el líquido es expulsado de la bomba. De acuerdo a la ley de Pascal, sabemos que la presión que actúa sobre el pistón de carga es igual a la presión que desarrolla la bomba que está debajo del pistón. De este modo, cada vez que se manipula la manija de arriba hacia abajo, se expulsa un volumen específico del líquido desde la bomba para que salga del cilindro de carga dándole distancia ante su resistencia de carga. La válvula de purga se opera manualmente y cuando se abre, permite que la carga disminuya a través de la purga del líquido desde el cilindro de carga hacia el depósito del líquido. Este cilindro es de una acción simple ya que es propulsado hidráulicamente en una sola dirección.

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Figura 2: Sistema de gato hidráulico ejecutada manualmente

2.4.2 Amplificador de presión hidráulica

El amplificador de presión hidráulica es una herramienta que se utiliza para convertir el aire del sistema en una presión más alta para la operación de los cilindros que requieren de líquidos con presión alta con volúmenes pequeños o medianos (Figura 2.7 (a)).

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Figura 3 (a): Sistema de aire hidráulico

Este sistema consiste en un cilindro de aire con un gran diámetro que dirige un cilindro hidráulico de diámetro pequeño. Cualquier taller equipado con una línea de aire puede tener fácilmente un poder hidráulico de un amplificador de aire hidráulico sujetado a una línea de aire. La Figura 2.7 (B) muestra la aplicación del amplificador de aire hidráulico. Donde se aprecia que el amplificador suministra líquido con una presión alta a un cilindro hidráulico utilizado para sujetando una pieza de trabajo a la mesa de la máquina de herramienta.

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Figura 3 (b): Aplicación de la fabricación de un amplificador de aire hidráulico

Debido a que el aire del taller opera normalmente alrededor de los 100 psi, un sujetador operado neumáticamente requeriría un cilindro relativamente más largo para sostener la pieza de trabajo mientras que este está siendo maquinado.

Vamos a asumir que el pistón de aire tiene 10 sq. in. en un área y está sujeta a una presión de 100 psi. Esto produce una fuerza de 1000 lb sobre un pistón del cilindro hidráulico. Si el área del pistón hidráulico es de 1 sq. in., la presión de descarga del líquido será 1000 psi. De acuerdo a la ley de Pascal se produce una presión del líquido de 1000 psi. en el pequeño cilindro sujetador hidráulico montado sobre la mesa de la máquina de herramienta.