¿Cómo se aplica la hidráulica?

Cómo funciona la física hidráulica

La hidráulica es nuestra sangre vital. Sabemos todo lo que hay que saber sobre ella, pero la utilizamos sobre todo en maquinaria pesada, por ejemplo para calibrar, reparar e instalar raíles. También utilizamos la hidráulica para atornillar, por ejemplo, con llaves dinamométricas hidráulicas.

Pero seguro que no sólo se utiliza para levantar trenes y apretar tornillos. En la oficina nos hemos devanado los sesos para encontrar ideas sobre los usos cotidianos de la hidráulica. Esta es nuestra lista, ¿se le ocurre alguna más?

La lista no acaba aquí, ya que hay muchas máquinas hidráulicas que también accionan fábricas en las que se montan y colocan cosas que van desde piezas y accesorios de automóviles hasta puertas, vallas y mangueras.

Ejemplos de sistemas hidráulicos

Las máquinas hidráulicas utilizan la fuerza del fluido líquido para realizar su trabajo. Los vehículos pesados de construcción son un ejemplo habitual. En este tipo de máquinas, el fluido hidráulico se bombea a varios motores hidráulicos y cilindros hidráulicos por toda la máquina y se presuriza en función de la resistencia presente. El fluido se controla directa o automáticamente mediante válvulas de control y se distribuye a través de mangueras, tubos o tuberías.

Los sistemas hidráulicos, al igual que los neumáticos, se basan en la ley de Pascal, que establece que cualquier presión aplicada a un fluido dentro de un sistema cerrado transmitirá esa presión por igual a todas partes y en todas direcciones. Un sistema hidráulico utiliza un líquido incompresible como fluido, en lugar de un gas compresible.

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La popularidad de la maquinaria hidráulica se debe a la gran cantidad de potencia que puede transferirse a través de pequeños tubos y mangueras flexibles, la alta densidad de potencia y la amplia gama de actuadores que pueden hacer uso de esta potencia, y la enorme multiplicación de fuerzas que puede lograrse aplicando presiones sobre áreas relativamente grandes. Un inconveniente, en comparación con las máquinas que utilizan engranajes y ejes, es que toda transmisión de potencia conlleva algunas pérdidas debidas a la resistencia del flujo de fluido a través de las tuberías.

¿Para qué sirve la hidráulica?

Para visualizar un sistema hidráulico básico, piense en dos jeringuillas idénticas conectadas con tubos y llenas de agua (véase la figura 1). La Jeringa A representa una bomba y la Jeringa B representa un actuador, en este caso un cilindro. Al empujar el émbolo de la jeringa A, se presuriza el líquido del interior. Esta presión del fluido actúa por igual en todas las direcciones (Ley de Pascal), y hace que el agua fluya por la parte inferior, hacia el interior del tubo y hacia la Jeringa B. Si colocas un objeto de 5 lb.

encima del émbolo de la Jeringa B, necesitarías empujar el émbolo de la Jeringa A con al menos 5 lbs. de fuerza para mover el peso hacia arriba. Si el objeto pesara 10 libras, tendría que empujar con al menos 10 libras de fuerza para mover el peso hacia arriba.

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Si el área del émbolo (que es un pistón) de la Jeringa A es de 1 pulgada cuadrada, y usted empuja con 5 libras de fuerza, la presión del fluido será de 5 libras/pulgada cuadrada (psi). Dado que la presión del fluido actúa por igual en todas las direcciones, si el objeto en la Jeringa B (que, de nuevo, tiene un área de 1 pulgada cuadrada) pesa 10 libras, la presión del fluido tendría que superar los 10 psi antes de que el objeto se moviera hacia arriba. Si duplicamos el diámetro de la Jeringa B (ver Figura 2), el área del émbolo se cuadruplica. Esto significa que un peso de 10 libras estaría soportado sobre 4 pulgadas cuadradas de fluido. Por lo tanto, la presión del fluido sólo tendría que ser superior a 2,5 psi (10 libras ÷ 4 pulgadas cuadradas = 2,5 psi) para mover el objeto de 10 libras hacia arriba.

Comentarios

No fue hasta el comienzo de la revolución industrial cuando un mecánico británico llamado Joseph Bramah aplicó el principio de la ley de Pascal en el desarrollo de la primera prensa hidráulica. En 1795 patentó su prensa hidráulica, conocida como prensa Bramah. Bramah pensó que si una pequeña fuerza en un área pequeña crearía una fuerza proporcionalmente mayor en un área más grande, el único límite a la fuerza que puede ejercer una máquina es el área a la que se aplica la presión.

Los sistemas hidráulicos se pueden encontrar hoy en día en una amplia variedad de aplicaciones, desde pequeños procesos de montaje hasta aplicaciones integradas en acerías y papeleras. La hidráulica permite al operario realizar trabajos importantes (levantar cargas pesadas, girar un eje, taladrar orificios de precisión, etc.) con una inversión mínima en varillaje mecánico mediante la aplicación de la ley de Pascal, que establece:

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“La presión aplicada a un fluido confinado en cualquier punto se transmite sin disminución por todo el fluido en todas las direcciones y actúa sobre cada parte del recipiente confinado en ángulo recto con sus superficies interiores y por igual sobre áreas iguales (figura 1).”