1. Fluidos hidráulicos

Presión de vapor:
La presión de vapor es la presión que ejerce el vapor de un líquido cuando está en un recipiente cerrado. Depende de la temperatura. Si la presión exterior baja hasta igualar la presión de vapor, el líquido hierve. Si en una zona la presión baja mucho, pueden formarse burbujas de vapor que después implosionan. Este fenómeno se llama cavitación y puede dañar máquinas.

Viscosidad:
La viscosidad es la resistencia que ofrece un fluido al movimiento. Es el rozamiento interno entre sus capas.

Tipos:

• Viscosidad absoluta o dinámica
• Viscosidad cinemática: relación entre la viscosidad y la densidad.

Punto de fluidez:
Temperatura más baja a la que un líquido puede fluir. En aceites hidráulicos, debe estar por debajo de la temperatura mínima de funcionamiento del sistema.

Flujo laminar y turbulento:

• Flujo laminar: movimiento ordenado, el fluido se desplaza en capas paralelas que no se mezclan. Se produce cuando la velocidad es baja. En una tubería, la velocidad es mayor en el centro y menor cerca de las paredes.
• Flujo turbulento: movimiento desordenado con remolinos donde las partículas se mezclan. Se produce cuando la velocidad es alta.

Para diferenciarlos se usa el número de Reynolds: si es >4000, el flujo es turbulento.

2. Principio de Pascal y prensa hidráulica

Principio de Pascal:
Establece que la presión aplicada a un fluido en reposo se transmite con la misma intensidad en todas las direcciones.

Prensa hidráulica:
Aplicación directa del principio de Pascal. Consta de dos pistones de distinta superficie conectados por un fluido. Al aplicar una fuerza en el pistón pequeño, el fluido transmite la presión y en el pistón grande se obtiene una fuerza mayor.

2.3 Teorema de Bernoulli

El teorema de Bernoulli establece que en un fluido en movimiento la energía total se mantiene constante a lo largo del recorrido si no hay pérdidas. La energía puede aparecer como:

• Energía de presión
• Energía cinética
• Energía potencial

Cuando una aumenta, otra disminuye. Explica el comportamiento de los fluidos cuando cambian velocidad, presión o altura en un conducto.

4. Bombas hidráulicas y unidad hidráulica

Las bombas hidráulicas impulsan el fluido en el circuito y transforman energía mecánica en energía hidráulica. Funcionan mediante un motor que hace circular el aceite por el sistema.

Tipos:

• Bombas hidrodinámicas: funcionan como una turbina; se usan cuando se necesitan grandes caudales pero no mucha presión.
• Bombas hidrostáticas: las más usadas en hidráulica, suministran una cantidad determinada de fluido en cada ciclo.

4.1 Características generales de las bombas

• Presión nominal: presión de trabajo para la que está diseñada la bomba.
• Caudal: cantidad de líquido que envía por unidad de tiempo.
• Desplazamiento: volumen de fluido que la bomba mueve en una vuelta.
• Rendimiento volumétrico: relación entre el caudal real y el caudal teórico.
• Rendimiento total: relación entre la potencia hidráulica obtenida y la potencia mecánica consumida.

4.2 Principales tipos de bombas

Bomba de engranajes:
La más utilizada por su sencillez y bajo coste. Funciona mediante dos ruedas dentadas que transportan el fluido entre los dientes y la carcasa.

Bomba de tornillo:
Utiliza tornillos helicoidales que desplazan el fluido a lo largo del eje.

Bomba de paletas:
Utiliza paletas que giran dentro de un rotor y empujan el fluido.

Bomba de pistones:
Trabaja mediante pistones que se desplazan dentro de cilindros. Permite altas presiones y buen rendimiento.

4.3 Unidad hidráulica

La unidad hidráulica es el conjunto donde se genera y controla la potencia hidráulica.

Elementos:

• Depósito: almacena el aceite del circuito y recoge el aceite que vuelve por el retorno para reutilizarlo.
• Bomba: impulsa el aceite por el circuito y transforma energía mecánica en hidráulica.
• Motor: proporciona la energía mecánica que hace funcionar la bomba.
• Filtro: elimina impurezas del aceite para evitar daños en los componentes.
• Manómetro: mide la presión del aceite en el circuito.
• Válvulas: controlan el funcionamiento del sistema dirigiendo el fluido y regulando caudal y presión.

5. Elementos de distribución y regulación: válvulas

Las válvulas controlan el funcionamiento del sistema dirigiendo el fluido y regulando caudal y presión.

5.1 Válvulas distribuidoras

Dirigen el paso del aceite y permiten controlar los elementos de trabajo. Pueden ser de corredera o de asiento. Cuando una válvula pequeña acciona otra mayor, se denomina válvula pilotada.

5.2 Válvulas de caudal

Sirven para regular la velocidad de los elementos de trabajo controlando el caudal del fluido. Funcionan reduciendo el orificio de paso del aceite.

Tipos:

• Válvulas de caudal fijo: orificio constante; el caudal no se puede modificar.
• Válvulas de caudal variable: permiten variar el tamaño del orificio para regular el caudal.
• Regulación del caudal según variación de presión: mantienen un caudal constante aunque cambie la presión del circuito, compensando las variaciones para que la velocidad del actuador no cambie.

Válvulas reguladoras de presión

Sirven para controlar y limitar la presión del sistema hidráulico evitando que sea demasiado alta.

Tipos:

• Válvulas limitadoras de presión: limitan la presión máxima del circuito. Cuando se supera el valor fijado, se abren y el aceite vuelve al depósito.
• Válvulas reguladoras de presión de dos vías: mantienen una presión constante en una parte del circuito.

6. Elementos de trabajo: cilindros y motores

Los elementos de trabajo transforman la energía hidráulica en movimiento:

• Movimiento lineal: cilindros
• Movimiento rotativo: motores hidráulicos

6.1 Cilindros de simple efecto

El fluido actúa en un solo sentido. El retorno del pistón se produce mediante un muelle o una fuerza externa. Se utilizan cuando solo se necesita realizar trabajo en una dirección.

6.2 Cilindros de doble efecto

El fluido actúa en los dos sentidos, tanto en el avance como en el retroceso. Algunos incorporan sistemas de amortiguación para reducir la velocidad al final del recorrido y evitar golpes.

6.3 Motores hidráulicos

Transforman la energía del fluido en movimiento rotativo. Tipos: motores de engranajes, de paletas y de pistones.

Motor hidráulico de pistones axiales:
Transforma la energía hidráulica en movimiento rotativo. Los pistones están paralelos al eje de giro dentro de un tambor. Cuando el aceite entra a presión, empuja los pistones contra una superficie inclinada (plato oscilante). Este empuje provoca el giro del tambor y del eje del motor. Se utiliza cuando se necesita trabajar con altas presiones y gran potencia.