Pequeña enciclopedia sobre hidráulica

Hidráulica es una palabra creada a partir de las palabras en griego antiguo «hidro» (agua) y «aulos» (tubo). La hidráulica se ocupa en general del comportamiento de las corrientes de fluidos y en el campo de la construcción, en particular, de la transmisión de fuerza y energía mediante la utilización de líquidos.

 

Perspectiva histórica de la hidráulica

Johannes Kepler inventó en el año 1600 la bomba de engranajes. Sin embargo, esta invención no tuvo en un principio ningún efecto. Blaise Pascal sentó las bases para el futuro desarrollo de la hidráulica con la «ley de la hidrostática» y explicó en 1663 el principio de la prensa hidráulica. Joseph Bramah es considerado el fundador de la hidráulica técnica.

Joseph BramahDesde el punto de vista histórico, Joseph Bramah (1749 - 1814), en la imagen a la derecha, es considerado el fundador de la hidráulica técnica.

Él fue quien desarrolló en 1795 una máquina accionada por agua a presión que aumentaba la energía aplicada 2000 veces.

El año 1905 se considera el comienzo de la oleohidráulica, cuando Williams y Janney emplearon por primera vez aceite mineral como el medio de transmisión para un engranaje hidrostático en un tipo de construcción con pistones axiales.

Harry VickersVickers Limited era un consorcio británico dedicado a la fabricación de maquinaria y armamento creado en 1828. BAE Systems adquirió en el año 2004 el grupo Alvis e incluyó a Alvis Vickers en su división militar BAE Land Systems. desarrolló la primera servodirección en torno al año 1925, y en 1936 desarrolló la primera válvula de alivio de presión piloto.

Con ello se sentaron las bases de la ingeniería hidráulica actual.

 

Variantes de transmisión de energía hidráulica

Se distinguen tres tipos de transmisión de energía hidráulica:

  1. . accionamiento hidrodinámico
  2. . acoplamiento viscoso
  3. . accionamiento hidrostático

 

Sistemas hidráulicos en maquinaria de construcción

En el caso de la maquinaria de construcción, el accionamiento hidrostático se emplea principalmente para la transmisión de energía hidráulica. Los accionamientos hidrostáticos convierten la energía mecánica de un motor en energía hidráulica a través de una bomba. En este sentido, son la solución óptima para maquinaria de construcción, ya que permiten una regulación continua de la velocidad de los accionamientos.

En el caso de mecanismos hidrostáticos, la proporción de la bomba y el motor son muy similares. Por lo general se trata de una bomba de pistones axiales. La carcasa de la bomba está dispuesta axialmente en relación con el eje de accionamiento. En el interior se encuentra un anillo con perforaciones en posición circular, en las que los pistones se insertan en el mismo orden. Los motores de pistones axiales se emplean tanto en aplicaciones industriales (por ejemplo, maquinaria pesada) como en máquinas de trabajo móviles. Por lo general, se trata de una forma de motores hidráulicos que pueden tener el volumen aspirado constante o variable.

Los cilindros hidráulicos se utilizan para generar un movimiento lineal.

Por el contrario, los movimientos giratorios se consiguen a través de motores hidráulicos.

Estos sistemas hidráulicos necesitan que el fluido (aceite mineral, aceite hidráulico, éster, glicoles o mezclas de agua especiales) esté siempre en circulación. La reducida compresión de estos fluidos hidráulicos permite transmitir mucha energía de manera muy uniforme y con precisión.

 

El principio de funcionamiento de una bomba hidráulica

Principio de funcionamiento de la bomba hidráulica

La principal ventaja de estos sistemas hidráulicos reside en el diseño, que permite ajustar el sistema hidráulico a la perfección a la máquina por medio de tubos y mangueras extensibles. Esto es posible también gracias al gran rendimiento de los componentes relativamente pequeños.

Además, estos sistemas ofrecen otras ventajas tales como:

  • ajuste continuo de la velocidad de la toma de fuerza con límites muy amplios,
  • inversión sencilla del sentido de movimiento,
  • generación sencilla de grandes fuerzas y pares,
  • protección de sobrecarga segura y rápida a través de la válvula de alivio de presión,
  • funcionamiento en paralelo de los componentes de la toma de fuerza de traslación o rotación (cilindros hidráulicos o motores hidráulicos) con un elemento primario (bomba) en un sistema común, lo que genera el efecto de un diferencial sin ningún esfuerzo adicional,
  • larga vida útil, ya que el fluido es autolubricante y sirve como un medio de refrigeración,
  • estrategias de control sencillas para la utilización óptima del motor de accionamiento con requisitos de rendimiento muy distintos,
  • gran precisión de los ajustes,
  • indicador sencillo de la carga por medio de manómetros,
  • arranque desde parado a plena carga,
  • protección contra la corrosión por medio del fluido hidráulico (excepto el agua).

La experiencia muestra que desventajas de los sistemas hidráulicos son:

  • altas exigencias en la filtración el fluido hidráulico,
  • fugas de aceite,
  • pérdidas de corriente elevadas en el interior de los fluidos hidráulicos que se convierten en calor y   calientan la planta (pérdida de energía, sobre todo en las bombas y motores más antiguos).

Debido a sus particulares ventajas y desventajas, los accionamientos hidráulicos se utilizan a menudo en máquinas de trabajo móviles para, por ejemplo, la construcción y la agricultura. En esos casos, la elevación y el descenso de cargas se realizan principalmente a través de un cilindro hidráulico de movimiento lineal.

Otras aplicaciones habituales son:

  • Excavadoras diploris
  • En el ámbito de la agricultura, en tractores, para elevar, conducir o controlar implementos.
  • Excavadora: accionamiento hidráulico de todos los dispositivos de trabajo, entre ellos, mecanismos giratorios y chasis.
  • Grúas móviles: accionamiento hidráulico de mástiles telescópicos, elevadores y tornos, mecanismos de giro, los apoyos, el control y algunos accionamientos de marcha.
  • Maquinaria de uso forestal: accionamientos de marcha y trabajo hidrostáticos.

 

Más sobre el tema de la hidráulica:

Volumen de aspiración

En la tecnología de fluidos se entiende bajo volumen de aspiración o cantidad aspirada, en el caso de los motores hidráulicos, la cantidad de fluido hidráulico que el motor hidráulico consume por revolución. Dicho volumen de aspiración varía en el caso de los motores hidráulicos regulables. La potencia P lograda por un motor hidráulico es proporcional al volumen de aspiración V, las revoluciones N y la caída de presión Δp. El producto del caudal Q suministrado y el volumen de aspiración es el número de revoluciones. La caída de presión es la diferencia entre la presión del fluido hidráulico entrante (normalmente la presión de la bomba) y la del fluido hidráulico saliente (por lo general, la presión del tanque).

 

Bomba de engranajes

Boceto del funcionamiento de una bomba de engranajesLa bomba de engranajes es una máquina para transportar líquidos y accionar motores hidráulicos con transmisiones de fuerza. Es un subtipo de la bomba de desplazamiento positivo. Una bomba de engranajes transporta de manera uniforme (aparte de la pulsación de inducción hidrostática) el medio a bombear y puede tolerar presiones medianas de hasta 300 bar. La presión se ajusta, como en cualquier sistema hidráulico, a través del transporte del medio contra una carga. La presión aumenta si la carga aumenta. Elementos de tracción para convertidores de energía hidráulica en maquinaria de construcción, tractores, artesanía e industria, en particular en la industria automotriz.

 

(Referencias bibliográficas: Wikipedia, varias enciclopedias técnicas, trabajos propios)

 

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