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02-Principios físicos

La transmisión de potencia mediante fluídos se puede realizar mediante el aire en las técnicas neumáticas o aceite en las oleohidráulicas. En la tecnología neumática el aire se estudia como gas ideal compresible, y como gas, llena completamente el recinto en el que está contenido, pudiendo variar tanto su forma como su volumen. Las presiones de trabajo normales varían entre 8 y 10 kp/cm2. El prefijo "oleo" se refiere a líquidos derivados del petróleo, como el aceite mineral por ejemplo, aunque es corriente hablar simplemente de hidráulica. El comportamiento del aceite se teoriza como de líquido incompresible, que adapta su forma al recinto que lo contiene pero no puede variar su volumen. La presión que se alcanza en las instalaciones hidráulicas puede llegar hasta 200 kp/cm2.

Los principios que rigen el comportamiento de cada unos de esos fluídos son:


LEYES DE LOS GASES IDEALES



  • Ley de Boyle y Mariotte

Manteniendo la temperatura del gas, se puede reducir su volumen aumentando la presión que actúa sobre él, es decir, son inversamente proporcionales.

p · V = kT




  • 1ª Ley de Charles y Gay-Lussac

Si se mantiene la misma presión sobre un gas, al aumentar la temperatura, aumenta el volumen del gas, es decir, son directamente proporcionales.

V = kp · T




  • 2ª Ley de Charles y Gay-Lussac

Cuando se impide la variación de volumen, la presión del gas aumenta al aumentar la temperatura, es decir, son directamente proporcionales.

p = kV · T

Las tres leyes se conjuntan en la ecuación de estado, fundamental de los gases perfectos y aplicable a los gases reales con mucha precisión:

p · V = N · R · T


LEYES DE LOS FLUIDOS NEWTONIANOS

Los líquidos newtonianos son, por definición, aquéllos líquidos ideales en los que no varía la viscosidad en cualquier condición y no tienen rozamiento entre sus moléculas durante su movimiento. Ésto es particularmente importante, pues así son modelos ideales en los que ni la temperatura ni la presión les afecta. Para estas condiciones ideales tenemos las siguientes leyes:

  • Principio de Pascal

Este principio se enuncia mediante dos partes:

- La deformación y desplazamiento del líquido se realiza sin gasto de energía.

- La presión en cualquier parte del líquido es independiente de la dirección que se considere.

  • Ley de continuidad o Principio de Bernoulli

Un líquido ideal (sin viscosidad ni rozamiento interno) debe aumentar su velocidad cuando se estrecha la sección por la que debe pasar, es decir, ambas magnitudes son inversamente proporcionales.

v · S = k


CIRCUITOS NEUMÁTICOS Y OLEOHIDRÁULICOS

Los diferentes comportamientos de ambos fluidos conllevan que los elementos usados en los circuitos neumáticos e hidráulicos difieran en su constitución, aunque su función sea totalmente análoga. De hecho, una de las pocas diferencias estriba en que el aceite debe ser recogido tras su utilización para volver a introducirlo en el circuito. Ésto se realiza mediante una conducción desde el escape de cilindros y válvulas hasta el depósito central, y se representa mediante un pequeño "recipiente" en la salida de los elementos:

Escape de aire a la atmósfera
Retorno de aceite al depósito

En los circuitos neumáticos el aire se libera a la atmósfera tras utilizarlo; además tienen la ventaja de su velocidad de accionamiento. Pero, como el aire es un fluido compresible, no admiten presiones muy elevadas; además, los elementos son caros debido a la precisión que deben tener en su fabricación para evitar escapes de aire.

La técnica oleohidráulica admite altas presiones, pues el aceite apenas se comprime y, de hecho, se comporta como un sólido. Además se lubrican los componentes y el aceite también sella los pequeños escapes que pudiera haber en las distintas piezas, por lo cual la precisión y el coste de estos elementos es menor que en el caso de la neumática. Sin embargo, al trabajar con altas presiones siempre existe el riesgo de un escape de aceite a alta presión, que puede llegar a cortar la piel e introducirse debajo de ésta, y, por si fuera poco, con temperaturas superiores a los 100 °C.

 

En todo caso, todas las instalaciones responden al siguiente esquema:

  • Producción y acondicionamiento del fluido a presión.
  • Distribución.
  • Utilización.


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