La Hidráulica y la Neumática Industrial, son ramas de la mecánica de los fluidos que se ocupan del diseño y funcionamiento de los sistemas Hidráulicos y Neumáticos utilizados en la industria en general

Los fluidos se emplean para la transmisión de presión, y la capacidad de estos de transmitir energía

La mecánica de fluidos nace con Prandtl (1875-1953), que en las primera décadas del siglo actual elaboró la síntesis entre la Hidráulica practica y la Hidrodinámica teórica

Cinco matemáticos del siglo XVIII, Bernoulli, Clairaut, D`Alembert, Lagrange y Euler habían elaborado con el creciente cálculo diferencial e integral una síntesis Hidrodinámica perfecta; pero no habían obtenido grandes resultados prácticos

Técnicas de Fluidos

Se ocupan de las características mecánicas de los fluidos

Fluido

Es aquella sustancia que debido a su poca cohesión intermolecular, carece de forma propia y adopta la forma del recipiente que los contiene. Los fluidos se dividen en líquidos y gases

Hidromecánica

La hidromecánica estudia la propiedades físicas y la conducta de los líquidos en reposo y en movimiento

Leyes Hidrostáticas

Para la Mecánica de líquidos en reposo

Leyes de la Hidrocinética

Para la Mecánica de líquidos en movimiento

ENERGIA

Según la primera ley de la termodinámica

“La energía puede transformarse, pero no se puede crear ni destruir”

Es decir la energía solo se transforma

Sistema de transformación de energía

Salida de energía

Sistema

Entrada de energía

La energía óleo hidráulica

Tiene como fuente

un sistema de transformación de un sistema de transformación de energía que conoceremos comoenergía que conoceremos como

Unidad central de fuerza

Esquema básico UCF

Motor eléctrico + Bomba hidráulicaMotor eléctrico + Bomba hidráulica

Entrada:Entrada: energía energía eléctrica ó eléctrica ó mecánicamecánica

Salida:Salida: energía energía hidráulicahidráulica

Diagrama hidráulico UCF

P/1 Moto BombaP/1 Moto Bomba LP/1 Limitadora presiónLP/1 Limitadora presión PI/1 manómetroPI/1 manómetro T/1 EstanqueT/1 Estanque FL/1 Filtro SucciónFL/1 Filtro Succión

MP/1

LP/1

PI/1

T/1 FL/1

Sistema que transforma

La energía eléctrica ó mecánica en La energía eléctrica ó mecánica en potencia hidráulica (presión * caudal)potencia hidráulica (presión * caudal)

P = p * Q P = p * Q

P = [(bar *l/min)/600] KwP = [(bar *l/min)/600] Kw

Energía hidráulica

Sistema Transformación

Energía hidráulica en MecánicaEnergía hidráulica en Mecánica

Salida Movimiento lineal ó rotatorio

Sistema Transformación

Entrada de energía hidráulica

actuadores hidráulicos

Cilindros y motores,Cilindros y motores,

transforman la energía hidráulica transforman la energía hidráulica en trabajo mecánico, basado en en trabajo mecánico, basado en las leyes de la hidromecánica las leyes de la hidromecánica (hidrostática e hidrocinética)(hidrostática e hidrocinética)

Salida: Movimiento linealW = F * s

W = (p * A) * s

Cilindro HidráulicoF = p * a

Entrada: energía hidráulicaP = p * Q

Características de la técnica de fluidos hidráulicos

Transmite fuerzas grandes o de tamaño Transmite fuerzas grandes o de tamaño reducidoreducido

El funcionamiento bajo carga es posible desde El funcionamiento bajo carga es posible desde el reposoel reposo

La variación continua, (mando y regulación) se La variación continua, (mando y regulación) se puede realizar fácilmentepuede realizar fácilmente

Protección simple contra sobrecargasProtección simple contra sobrecargasPermite la acumulación de energía con gasesPermite la acumulación de energía con gasesTransformación simple de energíaTransformación simple de energía

Presión:

La presión ejercida por un cuerpo, sobre La presión ejercida por un cuerpo, sobre una superficie horizontal de área A, una superficie horizontal de área A, debida a la fuerza vertical F, esta debida a la fuerza vertical F, esta definida por la siguiente ecuacióndefinida por la siguiente ecuación

Pam

N

A

FP 2

Ejemplo

calcule la presión ejercida por los tacos de una dama que pesa 51 Kg y el Ø de sus tacos es 1 Cm:

2A

Fp

dónde gmF y 4

2dA

m = 51 Kg d = 1 Cm = 0.01 m g = 9.81 m/s2 1 N/m2 = 0.00001 Bar

La presión de los tacos

23.50081.951s

mKgF

y

22

0000785.04

01.0mA

l u e g o )(318662420000785.0

3.5002

Pam

Np

Bar,costap 931

Para presiones bajas

la presión generada por una columna de la presión generada por una columna de liquido es función de la altura equivalente, liquido es función de la altura equivalente, expresada con frecuenciaexpresada con frecuencia,, como la presión en como la presión en altura equivalente;altura equivalente;

por ejemplo:por ejemplo: en metro de columna de agua,en metro de columna de agua, en mm de columna de mercurio.en mm de columna de mercurio.

Presión en columna

A continuación se deduce una ecuación, que A continuación se deduce una ecuación, que permite pasar fácilmente de una presión permite pasar fácilmente de una presión expresada en columna equivalente de un expresada en columna equivalente de un fluido a la expresada en unidades de presión fluido a la expresada en unidades de presión de un sistema cualquierade un sistema cualquiera

A

ghA

A

gV

A

FP

*****

hgp **

Pascalm

N

ms

mmKgp

22

3

*

*/

DENSIDAD ABSOLUTA:

La densidad de un fluido es la masa por unidad de La densidad de un fluido es la masa por unidad de volumen. La densidad de un fluido es función de la volumen. La densidad de un fluido es función de la temperatura y la presión. La variación de la densidad temperatura y la presión. La variación de la densidad absoluta de los líquidos es muy pequeña, salvo a absoluta de los líquidos es muy pequeña, salvo a presiones relativamente altas y para todos los cálculos presiones relativamente altas y para todos los cálculos prácticos esta pequeña variación puede despreciaseprácticos esta pequeña variación puede despreciase..

M = Masa del fluido.M = Masa del fluido.

V = Volumen del fluidoV = Volumen del fluido

V

M

3m

Kg

DENSIDAD RELATIVA:

Es la relación entre la masa de un cuerpo y la Es la relación entre la masa de un cuerpo y la masa de un mismo volumen de agua a la presión masa de un mismo volumen de agua a la presión atmosférica y un temperatura de 4ºC. Esta atmosférica y un temperatura de 4ºC. Esta relación es igual a la de los pesos específicos del relación es igual a la de los pesos específicos del cuerpo en cuestión y del agua en las mismas cuerpo en cuestión y del agua en las mismas condiciones. La densidad condiciones. La densidad relativa es una magnitud relativa es una magnitud adimensional.adimensional.

OH

s

2 ó

OH

s

2

Ejemplo

Para el aguaPara el agua

3

3

1000

10002

mKg

mKg

OH

12 OH

Densidad Relativa de Algunos Líquidos

Líquido Densidad relativa Temperatura º C

Agua Dulce 1 4 Agua de mar 1.02 – 1.03 4 Petróleo bruto ligero 0.86 – 0.88 15 Petróleo bruto medio 0.88 – 0.90 15 Petróleo bruto pesado 0.92 – 0.93 15 Kerosene 0.79 – 0.82 15 Gasolina ordinaria 0.70 – 0.75 15 Aceite lubricante 0.89 – 0.92 15 Fuel oil 0.89 – 0.94 15 Alcohol sin agua 0.79 – 0.80 15 Glicerina 1.26 0 Mercurio 13.6 0

Ejemplo Sí se calcula en metros columna de agua la Sí se calcula en metros columna de agua la

presión ejercida por 1 atmósfera, tenemos:presión ejercida por 1 atmósfera, tenemos:   P = 1 atm. = 10P = 1 atm. = 1055 N/m N/m22

Densidad Absoluta agua = 1000 Kg/mDensidad Absoluta agua = 1000 Kg/m33

g = 9.81 m/sg = 9.81 m/s22

100000 = 1000 * 9.81 * h100000 = 1000 * 9.81 * h

hgp OH **2

OH2

Presión atmosférica en m.c.h

mh 19.109810

100000

PRESION ATMOSFERICA:

Sobre la superficie libre de un liquido Sobre la superficie libre de un liquido reina la presión de aire o gas que reina la presión de aire o gas que sobre ella existe.sobre ella existe.

Esta presión puede adquirir un valor Esta presión puede adquirir un valor cualquiera en un recipiente cerrado, cualquiera en un recipiente cerrado, pero si el recipiente se encuentra pero si el recipiente se encuentra abierto, sobre la superficie libre del abierto, sobre la superficie libre del liquido reina la presión atmosféricaliquido reina la presión atmosférica

PRESION ABSOLUTA:

Las presiones absolutas se Las presiones absolutas se miden con relación al 0 miden con relación al 0 absoluto (vacío total ó 100% absoluto (vacío total ó 100% de vacío).de vacío).

  

PRESION RELATIVA:

Las presiones relativas Las presiones relativas (Manométrica y Vacuométrica) se (Manométrica y Vacuométrica) se miden con relación a la presión miden con relación a la presión atmosférica. La mayoría de los atmosférica. La mayoría de los manómetros están construidos de manómetros están construidos de manera que solo miden presiones manera que solo miden presiones relativas con relación a la relativas con relación a la atmósfera localatmósfera local

aatmosfericrelativaabsoluta PPP

Presión Absoluta

P absolutavacío

P absoluta

P atmosféricanormal

P atmosféricalocal

P relativa(manométrica)