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01 GENERALIDADES DE LA HIDRULICA INDICE

Curso de hidrulica 1 de 81

GENERALIDADES DE LA HIDRULICA INDICE Introduccin Campos de aplicacin Ventajas y desventajas de la hidrulica Principios bsicos que rigen la hidrulica

a. Fuerzab. Masac. Volumend. Presin

i. Presin hidrostticaii. Presin por fuerzas externas

iii. Presin absolutae. Densidad relativaf. Temperaturag. Viscosidadh. Nmeros Sae para aceitesi. Trabajoj. Potenciak. Caudal

Definicin de fluidos Requerimientos de calidad Aceites minerales Mantenimiento del fluido Tuberas hidrulicas Cierres y fugas Principio de Pascal Creacin de la presin Principios de la energa hidrulica Definicin de trminos tcnicos Autocontrol



INTRODUCIONEl trmino hidrosttica se refiere al estudio de los fluidos en reposo. Los fluidos son sustancias,idealizadamente un continuo de masa, donde su forma puede cambiar fcilmente por escurrimientodebido a la accin de fuerzas pequeas. Son fluidos tanto los lquidos como los gases. Si seanalizan las fuerzas que pueden actuar sobre una porcin de fluido, ellas son de dos tipos: causadapor agentes exteriores, tpicamente el peso de l, y las causadas por el fluido que est en suexterior mediante contacto. Es conveniente distinguir la parte de esa ltima fuerza que actanormal a la superficie, llamadas fuerzas debidas a la presin, de las fuerzas tangenciales o deviscosidad.Estas fuerzas tangenciales actuando sobre la superficie del elemento de fluido, no pueden serequilibradas por fuerzas interiores, de modo que ellas causan escurrimiento del fluido. Si noslimitamos a fluidos en reposo, las fuerzas tangenciales no pueden existir. Ellas son relevantes enlos casos donde los fluidos no estn en equilibrio, tema que no ser tratado aqu. Aqu es necesarioutilizar un sistema inercial de referencia y no debe existir movimiento del fluido respecto a lassuperficies en contacto con el. Cuando hay movimiento de fluidos sin existir aceleraciones, sehabla de situaciones estacionarias que tampoco sern tratadas aqu.La hidrulica y la electrohidrulica son sistemas de transmisin de energa por medio de un fluido(aceite hidrulica).La palabra "Hidrulica" proviene del griego "hydor" que significa "agua".El estudio de la hidrulica concierne al empleo y caractersticas de los lquidos. Desde tiemposprimitivos el hombre ha usado fluidos para facilitar su tarea. No es difcil imaginar un hombre delas cavernas flotando por un ro sobre un tronco, y arrastrando a sus hijos u otras pertenencias abordo de otro tronco con una cuerda fabricada con lianas trenzadas.Los ms antiguos vestigios histricos muestran que sistemas como las bombas y las norias eranconocidos en las pocas ms antiguas. Sin embargo, la rama de la hidrulica que nos concierneslo empez a usarse en el siglo XVII. Basada en un principio descubierto por el cientfico francsPascal, se refiere al empleo de fluidos confinados para transmitir energa, multiplicando la fuerza ymodificando el movimiento.CAMPOS DE APLICACIONa) Aplicaciones MvilesEl empleo de la energa proporcionada por el aceite a presin, puede aplicarse para transportar,excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehculos mviles talescomo:

Tractores Gras Retroexcavadoras Camiones recolectores de basura y quitanieves Cargadores frontales Frenos y suspensiones de camiones Vehculos para la construccin Mantenimiento de carreteras

b) Aplicaciones industrialesEn la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar,impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la lnea de produccin, paraestos efectos se utiliza con regularidad la energa proporcionada por fluidos comprimidos.



Se tiene entre otros: Maquinaria para la industria plstica Mquinas herramientas Maquinaria para la elaboracin de alimentos Equipamiento para robtica y manipulacin automatizada Equipo para montaje industrial Maquinaria para la minera Maquinaria para la industria siderrgica

c) Otras aplicaciones: Aplicacin automotriz: suspensin, frenos, direccin, refrigeracin, etc. Aplicacin Aeronutica: timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores,

equipos de mantenimiento aeronutico, etc. Aplicacin Naval: timn, mecanismos de transmisin, sistemas de mandos, sistemas

especializados de embarcaciones o buques militares Medicina: Instrumental quirrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas e

instrumental odontolgico, etc.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA HIDRAULICALos sistemas de transmisin de energa hidrulicos son una garanta de seguridad, calidad yfiabilidad a la vez que reducen costes.La Seguridad es de vital importancia en la navegacin area y espacial, en la produccin yfuncionamiento de vehculos, en la minera y en la fabricacin de productos frgiles.La Fiabilidad y la Precisin son necesarias en una amplia gama de aplicaciones industriales en lasque los usuarios exigen cada vez ms una mayor calidad.La Reduccin en el coste es un factor vital a la hora de asegurar la competitividad de un pasindustrial.VENTAJAS DE LA HIDRULICA

Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o movimientos de giro.El aceite empleado en el sistema es fcilmente recuperable.Velocidad de actuacin fcilmente controlable.Instalaciones compactas.Proteccin simple contra sobrecargas.Cambios rpidos de sentido.

DESVENTAJAS DE LA HIDRULICAEl fluido es ms caro.Prdidas de carga.Personal especializado para el mantenimiento.Fluido muy sensible a la contaminacin



PRINCIPIOS BASICOS QUE RIGEN LA HIDRAULICAHidrosttica.- La hidrosttica es la parte de la hidrologa que estudia el comportamiento de losfluidos en condiciones de equilibrio.Hidrodinmica.- La hidrodinmica es la parte de la fsica que estudia el movimiento de losfluidos.DINMICA DE FLUIDOS.Los principios fsicos ms tiles en las aplicaciones de la mecnica de fluidos son el balance demateria, o ecuacin de continuidad, las ecuaciones del balance de cantidad de movimiento y elbalance de energa mecnica. Pueden escribirse de forma diferencial, mostrando las condiciones enun punto del interior de un elemento de volumen, o bien de forma integrada, aplicables a unvolumen o masa finitos de fluido.La hidrodinmica es la parte de la fsica que estudia el movimiento de los fluidos. Estemovimiento est definido por un campo vectorial de velocidades correspondientes a las partculasdel fluido y de un campo escalar de presiones, correspondientes a los distintos puntos del mismo.Existen diversos tipos de fluidos:

1. Flujo de fluidos a rgimen permanente o intermitente: aqu se tiene en cuenta lavelocidad de las partculas del fluido, ya sea sta constante o no con respecto al tiempo

2. Flujo de fluidos compresible o incompresible: se tiene en cuenta a la densidad, de formaque los gases son fcilmente compresibles, al contrario que los lquidos cuya densidad esprcticamente constante en el tiempo.

3. Flujo de fluidos viscoso o no viscoso: el viscoso es aquel que no fluye con facilidadteniendo una gran viscosidad. En este caso se disipa energa. Viscosidad cero significa queel fluido fluye con total facilidad sin que haya disipacin de energa. Los fluidos noviscosos incompresibles se denominan fluidos ideales.

4. Flujo de fluidos rotaciones o irrotacional: es rotaciones cuando la partcula o parte delfluido presenta movimientos de rotacin y traslacin. Irrotacional es cuando el fluido nocumple las caractersticas anteriores.

Otro concepto de importancia en el tema son las lneas de corriente que sirven para representar latrayectoria de las partculas del fluido. Esta se define como una lnea trazada en el fluido, de modoque una tangente a la lnea de corriente en cualquier punto sea paralela a la velocidad del fluido ental punto. Dentro de las lneas de corriente se puede determinar una regin tubular del fluido cuyasparedes son lneas de corriente. A esta regin se le denomina tubo de flujo.



FUERZAEs una accin que permite modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo.Unidades: Sist. Internacional: Newton (N) Sist. Tcnico: Kgf Sist. Ingls: lbfEquivalencias: 1N = 1 Kg m/s2 1N = 0,22481 lbf1 N equivale a la fuerza que proporciona un cuerpo de 1 Kg de masa a una aceleracin de 1 m/ sPrincipio de ArqumedesCuando un cuerpo slido est en equilibrio en el interior de un fluido, lestar sometido a fuerzas exteriores de dos tipos: su peso u otras fuerzasaplicadas, y adems las fuerzas distribuidas sobre su superficie, causadaspor la presin dentro del fluido. Esas ltimas actan normalmente a lasuperficie del cuerpo y su resultante vertical puede ser fcilmentecalculada. En efecto, si se considera la segunda de las figuras donde elcuerpo no est presente, pero se ha marcado la regin donde el cuerpo estaba, las fuerzas sobre esasuperficie imaginaria son naturalmente las mismas que actuaban sobre el cuerpo. Pero ahora, ellasequilibran verticalmente al fluido encerrado por esa superficie, de modo que la resultante verticalhacia arriba, debe igualar al peso del fluido encerrado por dicha superficie. Se tiene entonces elllamado principio de Arqumedes.Cuando un cuerpo se sumerge en un fluido, l experimenta una fuerza ascendente, llamada fuerzade empuje, que es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.En trminos matemticos, si V denota el volumen sumergido, L la densidad del lquido y E lamagnitud del empuje, entonces: E = LV g.Fuerza de FlotacinLa fuerza de empuje, que es igual al peso del fluido desplazado, tiene como punto de aplicacin elcentro de gravedad del volumen de fluido que es desplazado por el cuerpo. Si suponemos que elfluido es homogneo, entonces ese punto coincide con el centro de la regin del cuerpo que hadesplazado al fluido. Ese punto se denomina centro de flotacin y en las figuras lo denotaremospor B. Por otro lado, el peso del cuerpo acta equivalentemente en el centro de masa del cuerpo Gel cual puede o no coincidir con el centro de flotacin, dando origen a la necesidad de analizar laestabilidad de cuerpos sumergidos en equilibrio.Cuerpo totalmente sumergidoCuando un cuerpo est totalmente sumergido, puedenocurrir tres casos segn el centroide del lquido desplazado,punto B, est sobre, coincida o est ms abajo que el centrode masa del cuerpo, punto G. La figura siguiente ilustraesos tres casos.En el primero, la fuerza de empuje acta ms arriba del peso, luego para una rotacin del cuerpo,aparece un par que tiende a restaurar la posicin original, en consecuencia este equilibrio esestable. En el segundo caso, no aparece par al girar el cuerpo, luego el equilibrio es indiferente yen el ltimo, el par que se origina tiende a alejar el cuerpo de la posicin de equilibrio, la cual esen consecuencia, inestable.

Cuerpo parcialmente sumergidoEn el primer caso, se trata de un cuerpohomogneo parcialmente sumergido. El centrode masa G est en el centro del cuerpo, sinembargo el centro de flotacin B,



correspondiente al centroide de la parte sumergida, est ms abajo. Entonces en la situacin deequilibrio E = W pero hay aparentemente problemas con la estabilidad. La cuestin de qu ocurresi el cuerpo se inclina levemente la analizaremos en la seccin siguiente. A primera vista pareceraque si el cuerpo se inclina algo hacia la derecha, el torque del par de las dos fuerzas paralelas perono colineales, tendera a inclinarlo an ms. Ya se explicar que ocurre.En segundo caso se trata de un cuerpo inhomogneo que flota, y para el caso de la figura G estms abajo que B y el equilibrio es evidentemente estable, porque al inclinar el cuerpo, el par defuerzas tiende a restaurar la posicin original.Fuerzas sobre las paredes o compuertasLas fuerzas horizontales causadas por la presin sobre superficies que en- cierran al fluido,aumentan linealmente con la profundidad, de modo que se tienen fuerzas distribuidas no uniformesactuando sobre ellas. Como se explic en el captulo de Esttica, la resultante de ese sistema defuerzas paralelas es en general una fuerza paralela aplicada en un punto arbitrario, ms el torque detodas esas fuerzas distribuidas respecto a ese mismo punto. Es sin embargo conveniente calcular laresultante de esas fuerzas en un cierto punto, llamado centro de presin, respecto al cual el torquede las fuerzas distribuidas es nulo.Explicaremos entonces la forma dehacerlo. Esto requiere sin embargo deelementos de clculo integral quetrataremos de omitir. Para el caso decompuertas y situaciones similares, lafuerza debido a la presin atmosfricaacta por ambos lados, y entonces laomitiremos del anlisis por no contribuiren forma neta a la fuerza horizontalactuando sobre la superficie. La figurasiguiente ilustra una situacin tpica,donde por el interior de una superficiehay un fluido y por el exterior est laatmsfera.

En trminos de la profundidad y la fuerza neta que acta a esa profundidad sobre el elemento derea de ancho w y altura dy es: dF = pwdy =gywdy.Entonces se tiene una fuerza distribuida cuya magnitud por unidad de longitud vara linealmentede la forma: dF = wgy N m1. dyEl clculo de la fuerza resultante depender de la forma de la superficie que se considere, pero nocorresponde con el estudio de hidrulica, ya que lo que estudiaremos ser el liquido sometido apresin.LA FUERZA ES PROPORCIONAL A LA PRESIN Y A LA SUPERFICIECuando un cilindro hidrulico se usa para mantener una carga, la fuerza que aplica puedecalcularse como sigue: F=PSDonde: P es la presin en kp/cm2 F es la fuerza en kp S es la superficie en cm2

Como ejemplo, supongamos que una prensa hidrulica tiene su presin regulada a 140 kp/cm2yesta presin se aplica a una superficie de 100 cm2.La fuerza de salida ser entonces 14000 kp 14 t.



MASALa masa, en fsica, es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es unapropiedad intrnseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masagravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es elkilogramo (kg). Es una magnitud escalar.No debe confundirse con el peso, que es una magnitud vectorial que representa una fuerza.Tampoco debe confundirse con la cantidad de sustancia, cuya unidad en el Sistema Internacionalde Unidades es el mol.El concepto de masa surge de la confluencia de dos leyes: la ley Gravitacin Universal de Newtony la segunda ley de Newton (o 2. Principio). Segn la ley de la Gravitacin de Newton, laatraccin entre dos cuerpos es proporcional al producto de dos constantes, denominadas masagravitacional una de cada uno de ellos, siendo as la masa gravitatoria una propiedad de lamateria en virtud de la cual dos cuerpos se atraen; por la 2. ley (o principio) de Newton, la fuerzaaplicada sobre un cuerpo es directamente proporcional a la aceleracin que experimenta,denominndose a la constante de proporcionalidad: masa inercial del cuerpo.Para Einstein la gravedad es una propiedad del espacio-tiempo: una deformacin de la geometradel espacio-tiempo por efecto de la masa de los cuerpos.No es obvio que la masa inercial y la masa gravitatoria coincidan. Sin embargo todos losexperimentos muestran que s. Para la fsica clsica esta identidad era accidental. Ya Newton, paraquien peso e inercia eran propiedades independientes de la materia, propuso que ambas cualidadesson proporcionales a la cantidad de materia, a la cual denomin "masa". Sin embargo, paraEinstein, la coincidencia de masa inercial y masa gravitacional fue un dato crucial y uno de lospuntos de partida para su teora de la Relatividad y, por tanto, para poder comprender mejor elcomportamiento de la naturaleza. Segn Einstein, esa identidad significa que: la misma cualidadde un cuerpo se manifiesta, de acuerdo con las circunstancias, como inercia o como peso.Esto llev a Einstein a enunciar el Principio de equivalencia: las leyes de la naturaleza debenexpresarse de modo que sea imposible distinguir entre un campo gravitatorio uniforme y unsistema referencial acelerado. As pues, masa inercial y masa gravitatoria son indistinguibles



y, consecuentemente, cabe un nico concepto de masa como sinnimo de cantidad demateria, segn formul Newton.En palabras de D. M. Mc Master: la masa es la expresin de la cantidad de materia de un cuerpo,revelada por su peso, o por la cantidad de fuerza necesaria para producir en un cuerpo ciertacantidad de movimiento en un tiempo dado.En la fsica clsica, la masa es una constante de un cuerpo. En fsica relativista, la masa es funcinde la velocidad que el cuerpo posee respecto al observador. Adems, la fsica relativista demostrla relacin de la masa con la energa, quedando probada en las reacciones nucleares; por ejemplo,en la explosin de una bomba atmica queda patente que la masa es una magnitud que trasciende ala masa inercial y a la masa gravitacional.Es un concepto central en fsica, qumica, astronoma y otras disciplinas afines.Es una de las propiedades intrnsecas de la materia, se dice que esta mide la resistencia de uncuerpo a cambiar su movimiento (desplazamiento o reposo) es decir; su inercia.La masa es independiente al medio que rodea el cuerpo.En palabras muy sencillas se puede expresar como la cantidad de materia que forma un cuerpo.Unidades: Sistema Internacional: Kilogramo (Kg) Sistema Ingles: Libra (lb)Equivalencias: 1 Kg = 2,2046 lb

Unidades del Sistema Internacional deUnidades (SI)

Yottagramo 1024 g (Yg) Zettagramo 1021 g (Zg) Exagramo 1018 g (Eg) Petagramo 1015 g (Pg) Teragramo 1012 g (Tg) Gigagramo 109 g (Gg) Megagramo o Tonelada mtrica 106

g (Mg o t) Quintal mtrico 105 g (q) Miriagramo 104 g (mag) Kilogramo 10 g (kg) Hectogramo 10 g (hg) Decagramo 101 g (dag) gramo, 1 g (g) decigramo, 101 g (dg) centigramo, 102 g (cg) miligramo, 103 g (mg) microgramo, 106 g (g) nanogramo, 109 g (ng) picogramo, 1012 g (pg) femtogramo, 1015 g (fg) attogramo, 1018 g (ag) zeptogramo, 1021 g (zg)

yoctogramo, 1024 g (yg)Sistema ingls de medidasEn el Reino Unido

Tonelada larga o britnica Cuarto largo o britnico Quintal largo o britnico Stone Libra avoirdupois Onza avoirdupois Dracma avoirdupois Grano

En los Estados Unidos Tonelada corta o estadounidense Cuarto corto o estadounidense Quintal corto o estadounidense Arroba Libra avoirdupois Onza avoirdupois Dracma avoirdupois Grano



VOLUMENEl volumen es una magnitud escalar definida como la extensin en tres dimensiones de unaregin del espacio. Es una magnitud derivada de la longitud, ya que se halla multiplicando lalongitud, el ancho y la altura. Desde un punto de vista fsico, los cuerpos materiales ocupanun volumen por el hecho de ser extensos, fenmeno que se debe al principio de exclusin dePauli.La capacidad y el volumen son trminos equivalentes, pero no iguales. Se define la capacidadde un recipiente como la "propiedad de una cosa de contener otras dentro de ciertos lmites".La capacidad se refiere al volumen de espacio vaco de alguna cosa que es suficiente paracontener a otra u otras cosas.La unidad de medida de volumen en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cbico.Para medir la capacidad se utiliza el litro. Por razones histricas, existen unidades separadaspara ambas, sin embargo estn relacionadas por la equivalencia entre el litro y el decmetrocbico: 1 dm3 = 1 litro = 0,001 m3 = 1.000cm3.El volumen representa el espacio que ocupa un cuerpo.Ejemplo: un cuerpo de dimensiones 1 metro de alto, 1 metro de ancho y 1 metro de espesortendr en consecuencia 1 m3 de volumen.Equivalencias:

Unidades de volumenExisten multitud de unidades de volumen, que se utilizan dependiendo del contexto o de lafinalidad de la medicin. En los mbitos acadmicos o tcnicos se suelen emplear el metro ysus derivados. Para expresar el volumen de sustancias lquidas o gaseosas, e incluso paramercancas a granel, se suele recurrir a la capacidad del recipiente que lo contiene, medida enlitros y sus derivados. En ocasiones, cuando la densidad del material es constante y conocida,se pueden expresar las cantidades por su equivalente en peso en lugar de en volumen.Muchas de las unidades de volumen existentes se han empleado histricamente para elcomercio de mercancas o para el uso diario. Aun compartiendo el mismo nombre, muchasunidades varan significativamente de una regin a otra.Sistema InternacionalEn el sistema internacional de unidades la unidad de volumen es el metro cbico. Algunos delos mltiplos y submltiplos usuales del metro cbico son los siguientes:

Mltiplos Submltiplos

Kilmetro cbico = 109m3

Hectmetro cbico = 106m3

Decmetro cbico = 103m3

Decmetro cbico = 10-3m3

Centmetro cbico = 10-6m3

Milmetro cbico = 10-9m3



La unidad ms utilizada para medir el volumen de lquidos o recipientes, es el litro. El litroest admitido en el S.I. aunque estrictamente no forma parte de l.Sistema anglosajn de medidasLas unidades de volumen en el Sistema anglosajn de unidades se derivan de las respectivasunidades de longitud, como la pulgada cbica, el pie cbico, la yarda cbica, el acre-pie o lamilla cbica. Para medir el volumen de lquidos, las unidades de capacidad ms extendidasson el barril, el galn y la pinta, y en menor medida la onza lquida, el cuarto, el gill, el minimo el escrpulo lquido.La medida internacional utiliza la misma definicin de las unidades que se emplean en elReino Unido y otros pases del Commonwealth. Las medidas de agrimensura utilizan unadefinicin ms antigua que se us antes de que los Estados Unidos adoptaran la medidainternacional.

1 mil = 25,4 m (micrmetros) 1 pulgada (in) = 1.000 miles = 2,54 cm 1 pie (ft) = 12 in = 30,48 cm 1 yarda (yd) = 3 ft = 36 in = 91,44 cm 1 rod (rd) = 5,5 yd = 16,5 ft = 198 in = 5,0292 m 1 cadena (ch) = 4 rd = 22 yd = 66 ft = 792 in = 20,1168 m 1 furlong (fur) = 10 ch = 40 rd = 220 yd = 660 ft = 7.920 in = 201,168 m 1 milla (mi) = 8 fur = 80 ch = 320 rd = 1.760 yd = 5.280 ft = 63.360 in = 1.609,344 m

= 1,609347 km (agricultura) 1 legua = 3 mi = 24 fur = 240 ch = 960 rd = 5.280 yd = 15.840 ft = 190.080 in =

4.828,032 m = 4,828032 kmA veces, con finse utilizan las unidades conocidas como las medidasther (o medidas decadena del agrimensor). Estas unidades se definen a continuacin:

1 link (li) = 7,92 in = 0,001 fur = 201,ena (unidad de longitud)|cPara medir profundidades del mar, se utilizan los fathoms (braza)

1 braza = 6 ft = 72 in = 1,8288 m

PRESIONConcepto de Presin

Si una superficie se coloca en contacto con un fluido enequilibrio (en reposo) el fluido, gas o lquido, ejerce fuerzasnormales sobre la superficie. Las fuerzas tangenciales que unfluido puede ejercer sobre una superficie se originan cuandohay movimiento del fluido respecto a la superficie. Si sobreuna superficie actan fuerzas normales distribuidas en formacontinua, como se indica en la figura (5.1), se define la presinactuando sobre algn punto de ella como la fuerza por unidadde rea que acta sobre la superficie. Esta puede ser variable oconstante de punto en punto de la superficie. Por esa razn sudefinicin involucra un elemento infinitsimo de rea dA.

La presin se define como la distribucin de una fuerza en una superficie o rea determinada.



O sea la presin en el punto donde se ubica el elemento de rea (infinitsimo) dA se definepor: P=dF/da

Como se ver ms adelante, la presin en un fluido enequilibrio aumenta con la profundidad, de modo que laspresiones sern uniformes slo en superficies planashorizontales en el fluido. Si la fuerza total F estdistribuida en forma uniforme sobre el total de un reahorizontal A como se indica en la figura (5.2), la presin en cualquier punto de esa rea ser

Unidades: Sistema Internacional: Ne/m2 => Pascal (Pa) Sistema Tcnico: Kg/cm2Sistema Ingls: lb/pulg2 =>PSIEquivalencias:Unidad Smbolo equivalenciabar 1 bar 1,0 105 Paatmsfera 1 atm 101 325 Pa 1,01325 bar 1013,25 mbarmilmetros de mercurio 1 mmHg 133. 322 PaTorr 1 torr 133. 322 Palbf in2 1 psi 0,0680 atmkgf cm2 1 0,9678 atm

1 atm 760. 0 mmHg1 psi 6894. 75 Pa

1bar = 105 Pa1bar = 14,5 lb/pulg2

1bar = 1,02 Kg/cm2

Presin atmosfrica = 1,013 bar = 1,033 Kg/cm2 = 14,7 PSI = 1 atm = 760 mm HgPropiedades de la presinLa presin en un punto de un fluido en reposo es igual en todas direcciones, esto es que lafuerza que experimenta un elemento de rea dentro de un fluido, no depende de la orientacinde ese elemento de rea. Adems la presin en un mismo plano horizontal en el interior de unfluido en reposo, es la misma. Estas propiedades fueron enunciadas como principios porPascal, pero ahora pueden ser demostradas de modo muy simple usando las leyes de laesttica, demostracin que omitiremos aqu.Densidad o masa especficaEn un fluido, es importante la densidad o masa especfica ella permite calcular el peso delelemento de volumen que se considere, que es una posible fuerza exterior actuando sobre cadaelemento de fluido. Para un elemento de volumen dV ubicado en algn punto del fluido y quecontenga una masa dM , la densidad en ese punto se define mediante =dM/dVen consecuencia la unidad SI de densidad ser kg m3pero es usual especificar densidades eng cm3,existiendo la equivalencia: 1g cm3= 1000 kg m3.



Densidad relativaEs posible utilizar una escala de densidades relativas a la de alguna sustancia especfica, porejemplo existen las densidades de los fluidos respecto al agua, es decir que es en consecuenciaadimensional, es decir sin unidades.

2

r

H O

Peso especficoEl peso especfico denotado por se define como el peso por unidad de volumen del fluido, esdecir g donde la unidad SI ser N m3

peso especfico de un fluido, corresponde al peso por unidad de volumen.El peso especfico est en funcin de la temperatura y de la presin.Presin atmosfricaLa atmsfera est constituida por aire, una mezcla en ciertas proporciones de Nitrgeno yOxgeno principalmente, que como toda sustancia es atrada por el campo gravitacional

terrestre, es decir la atmsfera tiene peso. La atmsfera es unfluido de varios kilmetros de altura, que producto de su peso,ejerce presin sobre todos los objetos sumergidos en ella. Estapresin se denomina presin atmosfrica y como veremos, elladisminuye con la altura. El famoso experimento de Torricelli,determin por primera vez su valor. Considere un tubo devidrio de alrededor de 1m de longitud, cerrado en un extremo,lleno de mercurio, un fluido el cual tiene una densidad dealrededor 13,6 g cm3. Tapando con un dedo el extremo abiertodel tubo se invierte el tubo y se sumerge el extremo abierto enun recipiente que tambin contiene mercurio. Si esteexperimento es realizado al nivel del mar, se logra unasituacin de equilibrio como se indica en la figura, donde unaaltura de h = 76 cm de mercurio (760 mm) permaneceequilibrada con vaco en su parte superior.

Un pequeo anlisis de las fuerzas involucradas en el equilibrio de la columna suspendida demercurio, nos da el valor de la presin atmosfrica Pa. Si A denota el rea basal de esacolumna, la fuerza que acta por abajo es PaAla cual equilibra el peso de la columna de mercurio el cual es: pHg ghAde modo que: 760a HgP g h mmHg

puesto que la altura suspendida es precisamente 760 mmHg. Este experimento da origen alaparato llamado barmetro de mercurio y tambin a la unidad de presin llamada mmHg. Sila presin atmosfrica vara por cualquier razn, tambinlo har la altura de la columna de mercurio, constituyen-do entonces este dispositivo, un aparato para medir lapresin atmosfrica, directamente en mmHg.Variacin de la presin con la profundidadAs como la presin atmosfrica disminuye con la altura,es de esperar que la presin en el interior de un lquido,aumente con la profundidad. Recordando que la presines la misma en todos los puntos al mismo nivel de unfluido en reposo, considere la primera figura, el elemento



de fluido marcado, est en equilibrio sometido a fuerzas externas verticales, debidas a lapresin en las secciones (1) y (2), y a su peso W , de manera que la condicin de equilibrio es:

F2 F1 W = 0,y si A denota la seccin transversal, la ecuacin anterior se puede escribir: P2A P1A = ghA,o bien: P2 = P1 + gh.Entonces, considerando la segunda figura, la presin a una profundidad h, desde la superficiedel fluido que est a la presin atmosfrica, ser: p = pa + gh.Medidores de presinExisten diversos aparatos para medir la presin pero nos limitaremos a describir aquellos queestn basados en propiedades muy simples del equilibrio de columnas de fluidos. Los aparatospara medir la presin atmosfrica se llaman barmetros, y los que miden presin en general,se llaman manmetros.Barmetro de mercurio en UConsidere la figura donde se muestra un tubo cerrado en un extremo, doblado enforma de U, abierto por el otro extremo donde acta la presin atmosfrica quese desea medir. El mercurio alcanza una cierta posicin de equilibrio, donde porel extremo cerrado por existir vaco, la presin es nula. Al nivel indicado, lapresin debe ser la misma, de modo que podemos igualar

Pa = h mmHg = h torr

Manmetro en U de lquido, para presiones relativas degasesLa columna en U contiene un lquido (lquido manomtrico),por ejemplo agua, de modo que en la situacin de equilibrio,cuando la presin p en el recipiente que contiene un gas esmayor que la atmosfrica, la condicin de equilibrio indicada

en la figura.p = pa + Lgh,de modo que si se mide la altura h, la presin relativa (a la atmosfrica) serp pa = Lgh.La presin absoluta p puede tambin calcularse de allsi se conoce o se mide la presin atmosfricamediante un barmetro.Si la presin en el recipiente que contiene el gas esmenor que la atmosfrica, la situacin de equilibrioser como se indica en la figura siguiente

de modo que la condicin de equilibrio ser:p + Lgh = pa,dando para la presin relativa:p pa = Lgh,



un valor negativo que refleja que la presin en el interior del recipiente es menor que laatmosfrica. Igualmente se puede calcular la presin (absoluta) si la presin atmosfrica esconocidap = pa Lgh.

PRESION EN LIQUIDOS PRESIN HIDROSTTICA PRESIN POR FUERZAS

EXTERNAS

PRESIN ABSOLUTA PRESIN RELATIVA PRESIN DE VACO

PRESION HIDROSTATICASe describe como presin al acto y resultado de comprimir, estrujar oapretar; a la coaccin que se puede ejercer sobre un sujeto o conjunto; ola magnitud fsica que permite expresar el poder o fuerza que se ejercesobre un elemento o cuerpo en una cierta unidad de superficie.La hidrosttica, por su parte, es la rama de la mecnica que se especializa en elequilibrio de los fluidos. El trmino tambin se utiliza como adjetivo para referirsea lo que pertenece o est vinculado a dicha rea de la mecnica.La presin hidrosttica, por lo tanto, da cuenta de la presin o fuerza que el peso de un fluidoen reposo puede llegar a provocar. Se trata de la presin que experimenta un elemento por elslo hecho de estar sumergido en un lquido.El fluido genera presin sobre el fondo, los laterales del recipiente y sobre la superficie delobjeto introducido en l. Dicha presin hidrosttica, con el fluido en estado de reposo,provoca una fuerza perpendicular a las paredes del envase o a la superficie del objeto.El peso ejercido por el lquido sube a medida que se incrementa la profundidad. La presinhidrosttica es directamente proporcional al valor de la gravedad, la densidad del lquido y laprofundidad a la que se encuentra.La presin hidrosttica (p) puede ser calculada a partir de la multiplicacin de la gravedad (g),la densidad (d) del lquido y la profundidad (h). En ecuacin: p = d x g x h.Este tipo de presin es muy estudiada en los distintos centros educativos para que los jvenespuedan entenderla bien y ver cmo la misma se encuentra en su da a da. As, por ejemplo,uno de los experimentos ms utilizados por los profesores de Ciencias para explicar aquella esla que se realiza mezclando diversos fluidos.En este caso concreto, es habitual que apuesten por introducir en un vaso o cubeta agua, aceitey alcohol. As, en base a las densidades de cada uno de estos lquidos se consigue que el aguaquede abajo del todo, el aceite sobre ella y finalmente sobre ambos se situar el alcohol. Y esque este cuenta con una mayor densidad.Si el fluido se encuentra en movimiento, ya no ejercer presin hidrosttica, sino que pasar ahablarse de presin hidrodinmica. En este caso, estamos ante una presin termodinmicaque depende de la direccin tomada a partir de un punto.En el mbito sanitario se habla tambin de lo que se conoce como presin hidrosttica capilarpara definir a aquella que se sustenta en el bombeo del corazn y lo que hace es empujar lasangre a travs de los vasos. Frente a ella est tambin la presin hidrosttica intersticial que,por su parte, es la que lleva a cabo el lquido intersticial, que es aquel que se encuentraalojado en el espacio que hay entre las clulas.



Asimismo en este campo, tambin est la llamada presin osmtica capilar que es la quedesarrollan las protenas plasmticas, empujan el agua hacia el interior del vaso en cuestin. Yfinalmente nos encontramos con la presin osmtica intersticial, que tambin realizanaquellas protenas pero que se define por una concentracin ms baja que la anterior.La presin por lo tanto, estar en funcin de la altura de la columna (h), de la densidad y de lagravedad.

PRESION POR FUERZAS EXTERNASFuerzas externas.Como su nombre indica ejercen su accin sobre la superficie de los cuerpos, tales como: lapresin hidrosttica, la como la accin de la gravedad, las fuerzas magnticas, las fuerzas deinercia de cuerpos animados de movimiento acelerado, etc.Algunas fuerzas se distribuyen sobre superficies tan reducidas que reciben el nombre de comolas ejercidas por las ruedas de los vehculos ferroviarios y de .En general en las estructuras suelen diferenciarse las acciones constantes, que actan opueden actuar en todo momento o durante largos perodos de tiempo tales como: el propio peso la carga permanente (pavimentos, muros de fachadas, barandillas, cte.)

el peso y el empuje del terreno,De las acciones variables que pueden actuar o no y que son: la sobrecarga de uso (personas, vehculos, presin de un lquido sobre las paredes de undepsito, cte.) las acciones de viento la sobrecarga provocada por la nieve

las acciones ssmicasDeterminadas acciones tales como las trmicas y los asientos de las cimentaciones no sonfuerzas externas, pero no obstante provocan, al igual que stas, tensiones, o fuerzas internas alobligar a las estructuras a que realicen determinados desplazamientos.Una fuerza externa aplicada a una pared mvil de un recipiente que contiene un fluido creauna presin que lo comprime. La fuerza repartida sobre la superficie de la pared mvil da elvalor de la presin (P = F/S). El volumen que ocupa el fluido disminuye al aumentar lapresin. La compresibilidad es casi nula en los lquidos.An sin fuerza externa, el peso del lquido ejercer una presinhidrosttica sobre sus capas inferiores. Esta presin engendra unafuerza que acta desde el interior del lquido hacia fuera yperpendicularmente a todas las paredes del recipiente.

F = PSLa presin se produce al actuar una fuerza externa sobre un lquidoconfinado.



La presin se distribuye uniformemente en todos los sentidos y es igual en todos lados.

PRESION ABSOLUTAPresin significa oprimir, ajustar, acercar algo contra el cuerpo. Se puede decir entonces quees la fuerza que es ejercida sobre algo. La presin equivale a la divisin de la fuerza normalque es ejercida sobre un cuerpo o superficie sobre el valor de la superficie del cuerpo. Existendistintos tipos de presin, algunos de ellos son:Presin AtmosfricaEl hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener este aire un peso actuandosobre la tierra, quiere decir que estamos sometidos a una presin (atmosfrica), la presinejercida por la atmsfera de la tierra, tal como se mide normalmente por medio del barmetro(presin baromtrica). Al nivel del mar o a las alturas prximas a este, el valor de la presines cercano a 14.7 lb/plg2 (101,35Kpa), disminuyendo estos valores con la altitud. Se mide conun instrumento denominado barmetro.Lo que ocurre con la presin atmosfrica es que cuando el aire est a baja temperatura,desciende aumentando as la presin. En estos casos se da un estado de estabilidad conocidocomo anticicln trmico. En caso de que el aire se encuentre a altas temperaturas sube,bajando la presin. Esto causa inestabilidad, que provoca ciclones o borrascas trmicas.La organizacin de Aviacin Civil Internacionalha establecido como atmsfera estndar a nivel delmar aquella que tiene:1013.25 milibares a 288 K (15C)1.01325 bares a 288 K (15C);Presin ManomtricaSon normalmente las presiones superiores a la atmosfrica, que se mide por medio de unelemento que se define la diferencia entre la presin que es desconocida y la presinatmosfrica que existe, si el valor absoluto de la presin es constante y la presin atmosfricaaumenta, la presin manomtrica disminuye; esta diferencia generalmente es pequeamientras que en las mediciones de presiones superiores, dicha diferencia es insignificante, esevidente que el valor absoluto de la presin puede abstenerse adicionando el valor real de lapresin atmosfrica a la lectura del manmetro. La presin manomtrica se mide con unmanmetroLa presin puede obtenerse adicionando el valor real de la presin atmosfricaa la lectura del manmetro.Presin Absoluta = Presin Manomtrica + Presin Atmosfrica.Presin absolutaEs la presin de un fluido medido con referencia al vaco perfecto o cero absoluto. La presinabsoluta es cero nicamente cuando no existe choque entre las molculas lo que indica que laproporcin de molculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequea. Ester



termino se creo debido a que la presin atmosfrica varia con la altitud y muchas veces losdiseos se hacen en otros pases a diferentes altitudes sobre el nivel del mar por lo que untermino absoluto unifica criterios.Presin relativaEsta se mide en relacin a la presin atmosfrica, su valor cero corresponde al valor de lapresin absoluta. Esta mide entonces la diferencia existente entre la presin absoluta y laatmosfrica en un determinado lugar.La presin absoluta es la presin atmosfrica mas la presin relativa. P P Pabsoluta atmosferica relativa

VacoSe refiere a presiones manomtricas menores que la atmosfrica, que normalmente se miden,mediante los mismos tipos de elementos con que se miden las presiones superiores a laatmosfrica, es decir, por diferencia entre el valor desconocido y la presin atmosfricaexistente. Los valores que corresponden al vaco aumentan al acercarse al cero absoluto y porlo general se expresa a modo de centmetros de mercurio (cmHg), metros de agua, etc.De la misma manera que para las presiones manomtricas, las variaciones de la presinatmosfrica tienen solo un efecto pequeo en las lecturas del indicador de vaco.Sin embargo, las variaciones pueden llegar a ser de importancia, que todo el intervalo hastallegar al cero absoluto solo comprende 760 mmHg.

DENSIDAD RELATIVAEl conocimiento del valor de la densidad de un producto, es muy importante en los procesosindustriales, ya que su valor puede indicar entre otros, las concentraciones en los lquidos olos caudales en gases. En este artculo definiremos las definiciones de densidad, y densidadrelativa, as como los mtodos ms conocidos utilizados para la medida de la densidad.Definiciones de densidad y densidad relativa.La densidad es una propiedad intensiva que identifica unvocamente a un materialdeterminado, y relaciona la masa con el volumen del mismo. Como el valor de la densidad deun fluido, vara con la presin en el gas, y con la temperatura en el lquido, se suelen dar losvalores de estas variables al indicar el valor de la densidad del fluido.Conociendo el valor de la densidad de una sustancia, y la densidad de otra sustancia dereferencia o patrn, podemos definir la densidad relativa de la sustancia, como el resultadodel cociente entre el valor de su densidad y la densidad de la sustancia de referencia o patrn.



Para el lquido, se acostumbra a tomar como referencia el agua y su densidad a 4 C. Como elvalor de la densidad del agua a esta temperatura es de 1 g/cm, en este caso, el valor de ladensidad, y el de la densidad relativa coinciden.Para los gases, se acostumbra a tomar como referencia el aire y su densidad a una presin de 1atmsfera, y una temperatura de 0 C, que es de 1,2928 Kg/m.Mtodos utilizados para la medida de la densidad.Para la medida de la densidad de los lquidos, se utiliza el densmetro cuyo funcionamientoest basado en el principio de Arqumedes. Aplicaciones ms especficas del densmetro sonel lactmetro, el sacarmetro, y el salmetro.El aermetro tiene la escala en unidades que son grados Baume. Tiene la ventaja de quetodas las divisiones de la escala son iguales entre s.El densmetro tambin se utiliza para medir las concentraciones de acido, y en particularel estado de carga de la batera del automvil al medir la densidad del electrolito.El picnmetro permite conocer la densidad de slidos y lquidos, basndose igualmente en elprincipio de Arqumedes.Para medir la densidad de un slido, por ejemplo la densidad del acero, o la densidad delplomo, etc., se pueden medir separadamente la masa, y el volumen del objeto.Para medir el volumen, si la figura es geomtrica se realiza el clculo matemticamente. Si lafigura es irregular, se introduce en una vasija graduada un volumen de agua conocido, y setoma nota del nuevo volumen ocupado una vez hemos introducido el objeto.La diferencia corresponde al volumen del objeto. Solo queda medir la masa del objeto en unabalanza precisa.Con estos datos ya obtener la densidad del objeto slido.Para medir la densidad de un gas se puede utilizar una balanza precisa, y un baln paragases.Algunos tipos de balanzas electrnicas, pueden efectuar la medida de la densidad de slidosy lquidos, aadiendo un dispositivo auxiliar a la balanza.La densidad relativa es la relacin entre la masa de un cuerpo con la masa de un mismovolumen de agua a la presin atmosfrica y a una temperatura de 4C.



TEMPERATURASe marca 0C en el punto de fusin del hielo o punto de congelacin del agua y 100C en elpunto de ebullicin del agua a presin atmosfrica.La distancia entre estos dos puntos se divide en 100 partes iguales, la escala as definida sellama Escala Centgrada o Escala Celsius.En la escala Fahrenheit 0C y 100C corresponden a 32F y 212F respectivamente.En la escala Kelvin, se empieza desde 0 (cero) absoluto y a 0C y 100C le corresponde 273Ky 373K respectivamente.Esta tabla nos permite pasar de grados Celsius a Fahrenheit yKelvin. La primera columna son grados Kelvin, la segundaFahrenheit y la tercera Celsius.Mtodo de conversinMirando el diagrama vemos que:Las escalas Fahrenheit empiezan con valores diferentes (32 y0), as que tendremos que sumar o restar 32.Las escalas suben a diferente ritmo (180 y 100), as quetambin necesitamos multiplicar.Para convertir de Fahrenheit a Celsius, primero resta 32,despus multiplica por 100/180 (se puede utilizar 5/9).Para pasar de Celsius a Kelvin la conversin es K = C + 273de esta forma de kelvin a Celsius seria C = K -273Ejemplo 1 Convierte 26 Celsius a FahrenheitPrimero: 26 9/5 = 234/5 = 46.8 Despus: 46.8 + 32 = 78.8 FEjemplo 2 Convierte 98.6 Fahrenheit a CelsiusPrimero: 98.6 - 32 = 66.6 Despus: 66.6 5/9 = 333/9 = 37 CEjemplo 3 Convierte 26 Celsius a kelvinPrimero: K = C + 273 Despus: K = 26 + 273 = 299 K

VISCOSIDADA continuacin las propiedades de los fluidos hidrulicos que les permiten realizar susfunciones fundamentales y cumplir con algunos o todos sus requerimientos de calidad.ViscosidadLa viscosidad es la medida de la resistencia del fluido a la circulacin del mismo. Si un fluidocircula con facilidad, su viscosidad es baja. Tambin se puede decir que el fluido es fino, oque tiene poca consistencia o poco cuerpo. Un fluido que circula con dificultad tiene unaviscosidad alta. Es grueso o tiene mucha consistencia.Viscosidad, una Solucin de CompromisoEn cualquier maquina hidrulica la viscosidad del fluido debe ser un compromiso. Unaviscosidad elevada es deseable para mantener la estanqueidad entre superficies adyacentes.Sin embargo, una viscosidad demasiado alta aumenta la friccin, lo que da como resultado:

Elevada resistencia al flujo. Alto consumo de potencia debido a las prdidas por rozamientos. Elevada temperatura causada por la friccin.



Aumento de la cada de presin debido a la resistencia. Posibilidad de que el funcionamiento se haga ms lento. Dificultad en separar el aire del aceite en el depsito. Y en caso de que la viscosidad fuera demasiado baja: Aumento de las fugas. Excesivo desgaste e incluso agarrotamiento bajo cargas elevadas que pueden

producirse al destruirse la pelcula de aceite entre piezas mviles. Puede reducirse el rendimiento de la bomba haciendo que el actuador funcione ms

despacio. Aumento de temperaturas debido a las fugas.

Definicin de la viscosidadAlgunos mtodos para definir la viscosidad, por orden decreciente de precisin, son:viscosidad absoluta en poise, viscosidad cinemtica en centistokes, viscosidad relativa enSegundos Universales Saybolt (SUS) y nmeros SAE. La viscosidad de los fluidoshidrulicos se especifica en SUS en los Estados Unidos por razones histricas.

Viscosidad DinmicaConsiderando la viscosidad como la resistencia que ofrece una capa de fluido para deslizarsobre otra, es fcil medir en un laboratorio la viscosidad dinmica. La viscosidad de un poisees, por definicin, la viscosidad que tiene un fluido, cuando la fuerza necesaria para moveruna superficie de 1 cm2 sobre otra idntica paralela (fig. 3.3) situada a 1 cm de distancia, conuna velocidad relativa de 1 cm/sg es 1 dina.Expresado de otra forma, la viscosidad dinmica es la relacin entre el esfuerzo de cizallado yla velocidad de cizallado de un fluido:

2cosEsfuerzo de Cizallado dina segundoVis idad dinamica Poise

Velocidad de Cizallado cm

Otra unidad ms pequea es el centipoise: 1 Centipoise = 0,01 PoiseViscosidad CinemticaEl concepto de viscosidad cinemtica es una consecuencia de la utilizacin de una columna delquido para producir una circulacin del mismo a travs de un tubo capilar.



El coeficiente de viscosidad cinemtica es el resultado de dividir el coeficiente de viscosidaddinmica por la densidad del fluido.En el sistema C.G.S., la unidad de viscosidad cinemtica (stokes) es el cm2/seg. El centistokeses la centsima parte del stokes.Las viscosidad dinmica y cinemtica estn relacionadas de la forma siguiente:

Centipoise = Centistoke DensidadEs la resistencia que opone un fluido al movimiento o a escurrir. Est relacionada de formadirecta con la temperatura.Si la temperatura aumenta, la viscosidad de un fluido lquido disminuye, y al revs, si latemperatura disminuye la viscosidad aumenta.Viscosidad dinmica o absoluta: Entre las molculas de un fluido se presentan fuerzas que

mantienen unido al lquido, denominadas de cohesin. 2Kg sUnidadesm

Viscosidad Cinemtica: Corresponde a la relacin que existe entre la viscosidad dinmica

y la densidad .

Viscosidad SUSPara la mayora de las aplicaciones prcticas es suficiente conocer la viscosidad relativa delfluido. La viscosidad relativa se determina midiendo el tiempo que tarda una cierta cantidadde lquido en fluir a travs de un orificio normalizado a una temperatura determinada. Hayvarios sistemas de medida. El mtodo ms utilizado en EE.UU. es el viscosmetro Saybolt. Eltiempo que transcurre para fluir una cantidad dada de lquido a travs del orificio se mide conun reloj. La viscosidad en Segundos Universales Saybolt (SUS) iguala al tiempo transcurrido.VISCOSIMETRO SAYBOLT (mide la viscosidad relativa)Naturalmente, un lquido grueso fluir ms despacio y la viscosidad SUS ser ms alta que lade un lquido ligero que fluir ms rpido. Como el aceite se vuelve ms viscoso atemperaturas bajas, ydisminuye suviscosidad cuando secalienta, la viscosidadse debe expresar conSUS determinados auna temperatura dada.Las medidas se hacengeneralmente a 100F 210 F (37,8 C 98,9 C).Para aplicacionesindustriales, laviscosidad del aceiteacostumbra a ser delorden de 150 SUS a100 F(37,8 C). Es una norma general que la viscosidad no debe ser nunca inferior a 45 SUS,ni superior a 4000 SUS, con independencia de la temperatura. Cuando se trabaja atemperaturas extremas, el fluido debe de tener un induce de viscosidad muy elevado.



NUMEROS SAE PARA ACEITESLos nmeros SAE han sido establecidos por la Society of Automotive Engineers paraestablecer intervalos de viscosidades SUS a las temperaturas de prueba SAE.Los nmeros de invierno (5W, 10W, 20W) se determinan haciendo medidas a 0 F (-17,9 C).Los nmeros de verano (20, 30, 40, 50, etc.) designan el intervalo SUS a 210 F (98,9 C).Vase la tabla 3.1 de intervalos de temperatura.ndice de Viscosidad (IV)El ndice de viscosidad es un nmero arbitrario que indica el cambio de viscosidad del fluidoal variar la temperatura. Un fluido que tenga una viscosidad relativamente estable atemperaturas extremas tiene un ndice de viscosidad (IV) muy elevado. Un fluido que seamuy espeso a temperaturas bajas y muy ligero a temperaturas muy elevadas tendr un IV muybajo.En la figura se comparan aceites con ndices de viscosidad de 50 y 90, cuyas viscosidades atres temperaturas distintas pueden verse en el cuadro siguiente:

La relacin entre grados Engler y Segundos Universales Saybolt viene dada por la relacinsiguiente: SUS/E= 34,61



Vase que el aceite de 90 IVes menos viscoso a -17,8C yms viscoso a 98,9 C que elaceite de ndice 50 IV,mientras que ambos tienen lamisma viscosidad a 37,8 C.La escala original del IVestaba comprendida entre 0 y100, representando lascaractersticas peores ymejores entonces conocidas.Hoy en da, los aditivosqumicos y las tcnicas derefinamiento han elevado losIV de algunos aceites avalores muy superiores a 100.Es conveniente utilizar unfluido de IV elevado cuandose trabaja a temperaturasextremas. No obstante, si una mquina funciona a temperaturas relativamente constantes, elndice de viscosidad tiene menos importancia.Punto de FluidezEs la temperatura ms baja a la que un lquido puede fluir. Es una especificacin muyimportante si el sistema hidrulico est expuesto a temperaturas extremadamente bajas. Comoregla general, el punto de fluidez debe estar 10 C por debajo de la temperatura ms baja deutilizacin.Capacidad de LubrificacinEs deseable que laspiezas mviles delsistema hidrulico tenganuna holgura suficientepara que puedandeslizarse sobre unapelcula de fluido. Estacondicin se llamalubrificacin completa. Siel fluido tiene unaviscosidad adecuada, laspequeas imperfeccionesde las superficies de laspiezas metlicas no setocarn. Sin embargo, enequipos de alta precisin,las altas presiones yvelocidades, juntamentecon holguras finas,originan que la pelcula del fluido se haga muy delgada, originndose entonces una condicinde lubrificacin. Aqu puede haber contacto metal - metal entre las crestas de las dossuperficies en contacto y se necesita un aceite con propiedades qumicas especiales.



Resistencia a la OxidacinLa oxidacin o reaccin qumica con el oxigeno es un factor importante que reduce la vida oduracin de un fluido. Los aceites de petrleo son particularmente susceptibles a la oxidacinya que el oxigeno se combina fcilmente con el carbono y el hidrogeno que forman parte de lacomposicin qumica de los aceites.La mayora de los productos de la oxidacin son solubles en el aceite y tienen lugarreacciones entre ellos, formndose goma, lodo o barniz, que, debido a su acidez, puedenoriginar corrosin en el sistema, adems de aumentar la viscosidad del aceite. Los productosde oxidacin que son insolubles taponan orificios, aumentan el desgaste y hacen que lasvlvulas se agarroten.CatalizadoresHay siempre un nmero de catalizadores de oxidacin en el sistema hidrulico. El calor, lapresin, los contaminantes, el agua, las superficies metlicas y la agitacin, todos estosaceleran la oxidacin una vez que sta empieza.Es particularmente importante la temperatura. La experiencia ha demostrado que atemperaturas inferiores a 57 C el aceite se oxida muy lentamente. Pero la velocidad deoxidacin (o cualquier otra reaccin qumica) se dobla aproximadamente por cada aumento de10 C.Los fabricantes de aceite hidrulico aaden aditivos para resistir a la oxidacin, ya quemuchos sistemas trabajan a temperaturas muy altas.Estos aditivos:

Impiden inmediatamente que la oxidacin contine una vez iniciada (tipo rompedor decadena) o

Reducen el efecto de los catalizadores de oxidacin (tipo desactivador metlico).Prevencin de la Oxidacin y de la CorrosinLa oxidacin es la unin qumica del hierro (o acero) con el oxigeno. La corrosin es unareaccin qumica entre un metal y un cido. Los cidos resultan de la combinacin qumicadel agua con ciertos elementos.Ya que es generalmente imposible Impedir que el aire atmosfrico y la humedad que contienepenetren en el sistema hidrulico, habr siempre posibilidades de que haya oxidacin ycorrosin. Durante la corrosin las partculas de metal se disuelven y se desprenden delcomponente. Tanto la oxidacin como la corrosin contaminan el sistema y originan undesgaste. Tambin originan fugas excesivas y puede ocurrir que los componentes seagarroten. Pueden evitarse la oxidacin y la corrosin incorporando aditivos al fluido, queprotegen las superficies metlicas de los ataques qumicos.DesemulsibilidadPequeas cantidades de agua pueden ser toleradas en la mayora de los sistemas. De hecho,algunos componentes antioxidantes promueven un cierto grado de emulsificacin, o mezclacon el agua que se introduce en el sistema. Esto impide que el agua se deposite y rompa lapelcula anti - oxidacin. Sin embargo, demasiada agua en el aceite facilita la acumulacin decontaminantes que pueden originar el agarrotamiento de las vlvulas y la aceleracin deldesgaste. Con aditivos adecuados, puede conseguirse que un aceite hidrulico tenga un altogrado de desemulsibilidad o capacidad para separar el agua.Uso de Aditivos



Como la mayora de las propiedades deseables de un fluido son, por lo menos, parcialmenteatribuidas a los aditivos, podra suponerse que los aditivos comerciales pueden serincorporados a cualquier aceite para hacerlo ms adecuado a un sistema hidrulico. Losfabricantes, sin embargo, previenen contra esto, diciendo que los aditivos deben sercompatibles con el fluido base y entre s, y ms aun, que esta compatibilidad no puede serdeterminada fcilmente por el usuario. A menos que se disponga de un laboratorio paraaveriguar su compatibilidad, es mejor dejar el uso de los aditivos al criterio del fabricante delfluido.



TRABAJOCuando hablamos de trabajo, entendemos que tenemos que utilizar nuestros msculosgastando una cantidad de energa o hacer un cierto esfuerzo para realizar una tarea. Pero estoes el concepto ms bien biolgico del trabajo.En fsica, se entiende por trabajo a la cantidad de fuerza multiplicada por la distancia querecorre dicha fuerza. Esta puede ser aplicada a un punto imaginario o a un cuerpo paramoverlo. Pero hay que tener en cuenta tambin, que la direccin de la fuerza puede o nocoincidir con la direccin sobre la que se est moviendo el cuerpo. En caso de no coincidir,hay que tener en cuenta el ngulo que separa estas dos direcciones.

T = F. d. CosPor lo tanto. El trabajo es igual al producto de la fuerza por la distancia y por el coseno delngulo que existe entre la direccin de la fuerza y la direccin que recorre el punto o el objetoque se mueve.Sabemos que en Fsica se usan muchas unidades dependiendo de los sistemas utilizados. Lamagnitud Trabajo no es la excepcin. Cuando la fuerza se mide en Newton (Sistema MKS) oInternacional, y la distancia en metros, el trabajo es medido en Joule (J). Otra unidad es elKilogrametro (Kgm) que surge de medir la fuerza en Kgs f (Kilogramos fuerza) y distancia enmetros. Otro mucho menos usado es el Ergio usado cuando se mide la distancia encentmetros y la fuerza en gramos fuerza.

Veamos un ejemplo:Una fuerza de 20 Newton se aplica a un cuerpo que estapoyado sobre una superficie horizontal y lo mueve 2metros. El ngulo de la fuerza es de 0 grado con respecto ala horizontal. Calcular el trabajo realizado por dichafuerza.

T = F. d. Cos = 20 N. 2 m Cos0 = 40 NM. = 40 J (Joule).Ahora supongamos que en el mismo problema usamos unngulo distinto de 0. Por ejemplo 30 grados.T = 20 N. 2 Mts. Cos30 ,, T = 20 N. 2 Mts. 0.891 ,, T =35.64 J.

Se puede ver que el valor vara. Y si usramos 90 grados el trabajo se anulara por completoya que el coseno de 90 es igual a cero.El trabajo se expresa generalmente en Kgm. Por ejemplo, si un peso de 10 kp se eleva a 10metros, el trabajo es 10 kp 10 m, o sea 100 kgm.La frmula precedente para el trabajo no toma en consideracin con qu velocidad se realizadicho trabajo. El trabajo realizado por unidad de tiempo se denomina potencia.Unidades: Sist. Internacional: Nm => Joule (J) Sist. Tcnico: Kgm Sist. Ingls:lb/pie

Para visualizar la potencia pensemos en la operacin de subir unas escaleras. El trabajorealizado es el peso del cuerpo multiplicado por la altura de las escaleras. Pero es ms difcilcorrer por las escaleras que andar. Cuando se corre se hace el mismo trabajo pero a mayorvelocidad.La unidad de potencia es el caballo de potencia, en abreviatura hp. Es equivalente a 75kgm/seg. Tambin tiene equivalencias en potencias elctrica y calorfica.

1 hp = 746 W (potencia elctrica) 1 hp = 176,6 cal/seg (potencia calorfica)



POTENCIALa potencia es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo. Puede asociarse ala velocidad de un cambio de energa dentro de un sistema, o al tiempo que demora laconcrecin de un trabajo. Por lo tanto, es posible afirmar que la potencia resulta igual a laenerga total dividida por el tiempo. Se puede indicar que la potencia es la fuerza, el poder ola capacidad para conseguir algo.Casi todo trabajo se realiza durante un cierto tiempo finito. La potencia es la rapidez o tasacon la que el trabajo es realizado. F d TPot

t t

Ud: Sist. Internacional: J/s = Vatio (W) Sist. Tcnico: Kg m/s Sist. Ingls: lb/pie/sEquivalencias:

1HP = 76 Kg m/s 1CV = 75 Kg m/s 1HP = 745 vatios (W)Se conoce como potencia mecnica al trabajo que realiza un individuo o una mquina en uncierto periodo de tiempo. Es decir que se trata de la potencia que se transmite a travs delaccionar de una fuerza fsica de contacto o de algunos elementos mecnicos relacionados,como un engranaje o un juego de palancas.Otro tipo de potencia es la potencia elctrica, resultado de multiplicar la diferencia depotencial entre los extremos de una carga y la corriente que circula all.Tambin podemos hacer referencia a la potencia del sonido, que se calcula en funcin de laintensidad y la superficie, y a la potencia de un punto.Unidades de potencia. Cuatro grandes sistemas. El sistema internacional, cuya unidad msfrecuente es el vatio o watt y sus mltiplos (kilovatio, megavatio, etc.), aunque tambinpuede utilizar combinaciones equivalentes como el voltampere; el sistema ingls, que midepor caballo de fuerza mtrico; el tcnico de unidades, que se basa en la calorainternacional por segundo; y el cegesimal, que calcula ergio por segundo.Asimismo tampoco podemos olvidar que en el mbito de las Matemticas es frecuente el usodel trmino potencia y es que con l se viene a definir a una operacin mediante la cual sedetermina el resultado de que un nmero en cuestin se halla multiplicado por s mismo envarias ocasiones.POTENCIA EN UN SISTEMA HIDRULICOEn un sistema hidrulico la velocidad queda indicada por el caudal, en litros por minuto, y lafuerza, por la presin. De ata forma podemos expresar la potencia hidrulica como sigue:

Trabajo FuerzaDistancia PresionSup.Distancia PresionVolumenPotencia = = = = = PresionCaudalTiempo Tiempo Tiempo Tiempo

Para expresar esta relacin en unidades, hacemos lo siguiente:3 4 2 3

2 2 2 3 310 1 min

min min 10 60 6 45075

Kp l Kp dm cm m Kpm CV CVP Q Pot Pot PotKpmcm cm m dm s ss

As:2Presion( / ) ( / min)Potencia ( ) =450

Kp cm Caudal lhidraulica CV

Esta frmula corresponde a la potencia hidrulica a la salida de la bomba. La potenciarequerida para accionarla ser algo mayor puesto que el rendimiento del sistema no es del100%.



Si suponemos un rendimiento medio del 80 %, la potencia mecnica para el accionamiento de

la bomba ser:2Presion( / ) ( / min)Potencia ( ) =360

Kp cm Caudal lhidraulica CV

POTENCIA Y PAR

De forma equivalente podramos deducir que: ( )Potencia ( ) =717

rpm par mkphidraulica CV

CAUDALEl caudal volumtrico, o caudal Q, que circula por un determinado sistema es el volumen delquido trasegado en la unidad de tiempo. Las unidades ms comnmente empleadas son:

m3 /hora, litros/minuto (L/m) y litros/seg (L/s).

No obstante en el mbito de influencia anglosajona lo podemos encontrar expresado tanto engalones Imperiales/minuto (Igpm) como galones americanos/minuto (USgpm). Laequivalencia entre las principales unidades de medida de caudal es la siguiente:

1 L/s = 60 L/m = 3,6 m3/h = 13,148 Igpm = 15,839 USgpmEl caudal volumtrico que circula por un determinado sistema se puede obtener multiplicandola velocidad del fluido (v) por el rea transversal de paso: Q = vAEl caudal msico Qm, es la cantidad de masa de fluido que circula en la unidad de tiempo. Sepuede obtener multiplicando la densidad del fluido () por el caudal volumtrico: Qm =QPara el caso del agua la densidad es 1000 Kg/m3

En hidrulica se define como el volumen de fluido que atraviesa una determinada seccintransversal de un conducto por unidad de tiempo.

Volumen VCaudal QTiempo t

Unidades: lt/min m3/h Gal/minEquivalencias: 1 litro = 0,2642 galones



DEFINICION DE FLUIDOSLa seleccin y el cuidado que se tenga con el fluido hidrulico de una mquina tienen unefecto importante sobre su funcionamiento y sobre la duracin de sus componenteshidrulicos. La composicin y aplicacin de los fluidos hidrulicos es una ciencia aparte queest fuera del alcance de este manual En este captulo se encontrar los factoresfundamentales que intervienen en la seleccin de un fluido y en su adecuada utilizacin.Se ha definido un fluido como cualquier lquido o gas. Sin embargo, el trmino fluido se hageneralizado en hidrulica para referirse al lquido que se utiliza como medio de transmisinde energa. En este captulo, fluido significar fluido hidrulico, bien sea un aceite mineraladecuado o alguno de los fluidos ininflamables, que pueden ser compuestos sintticos.OBJETIVOS DEL FLUIDOEl fluido hidrulico tiene 4 objetivos principales:

Transmitir potencia Lubricar las piezas mviles Minimizar las fugas Enfriar o disipar el calor.

Transmisin de PotenciaComo medio transmisor de potencia, el fluido debe poder circular fcilmente por las lneas yorificios de los elementos. Demasiada resistencia al flujo origina prdidas de potenciaconsiderables. El fluido tambin debe ser lo ms incompresible posible, de forma que cuandose ponga en marcha una bomba o cuando se acte una vlvula, la accin sea instantnea.LubrificacinEn la mayora de loselementos hidrulicos,la lubrificacin internala proporciona elfluido. Los elementosde las bombas y otraspiezas desgastables sedeslizan unos contraotros sobre unapelcula de fluido.Para que la duracinde los componentessea larga, el aceitedebe contener losaditivos necesariospara asegurar buenascaractersticas antidesgaste. No todos los aceites hidrulicos contienen estos aditivos.Vickers recomienda la nueva generacin de aceites hidrulicos industriales que contienencantidades adecuadas de aditivos antidesgaste. Para el servicio hidrulico general, estosaceites ofrecen excelente proteccin contra el desgaste de bombas y motores y tienen laventaja de una larga duracin.Adems, estos aceites proporcionan una buena demulsibilidad as como proteccin contra laoxidacin. Estos aceites se conocen generalmente como "aceites hidrulicos tipoantidesgaste".



La experiencia ha demostrado que los aceites para crter de automvil tipo "MS", viscosidadSAE 10 W y 20 - 20 W, son excelentes para los servicios hidrulicos severos cuando no hay ohay muy poca agua. El nico inconveniente es que sus aditivos detergentes tienden aemulsionar el agua con el aceite e impiden su separacin, incluso durante mucho tiempo.Hay que observar que muy pocos problemas se han experimentado hasta la fecha en el empleode estos aceites en sistemas hidrulicos de maquinaria industrial. La condensacin normal noha sido problema.Los aceites "MS" son especialmente recomendados para los sistemas hidrulicos de equipomvil (tractores, excavadoras, asfaltadoras, etc.).EstanqueidadEn muchos casos, el fluido es el nico cierre contra la presin dentro de un componentehidrulico. En la figura, no hay anillo de cierre entre la corredera de la vlvula y el cuerpopara reducir las fugas entre los pasajes de alta y baja presin. El ajuste mecnico y laviscosidad del aceite determinan el porcentaje de las fugas.EnfriamientoLa circulacin del aceite a travs de las lneas y alrededor de las paredes del depsito disipaparte del calor generado en el sistema.

Fluidos empleadosAceites minerales procedentes de la destilacin del petrleoAgua - glicolFluidos sintticosEmulsiones agua - aceite

REQUERIMIENTOS DE CALIDADAdems de las funciones fundamentales vistas en el capitulo anterior, el fluido hidrulicopuede tener otros requerimientos de calidad tales como:

Impedir la oxidacin. Impedir la formacin de lodo, goma y barniz. Reducir la formacin de espuma.



Mantener su propia estabilidad. Mantener un ndice de viscosidad relativamente estable entre amplios lmites de

temperatura. Impedir la corrosin y la formacin de picaduras. Separar el agua. Compatibilidad con cierres y juntas.

Estos requerimientos de calidad son frecuentemente el resultado de una composicin especialy pueden no estar presentes en todos los fluidos.

ACEITES MINERALESLos aceites minerales procedentes de la destilacin del petrleo son, todava, con muchadiferencia, la base ms utilizada para los fluidos hidrulicos. Las caractersticas o propiedadesde los aceites minerales dependen de tres factores:

El tipo de aceite crudo utilizado. El grado y mtodo de refinamiento. Los aditivos utilizados.

En general, los aceites de petrleo poseen excelentes cualidades lubrificantes. Algunos aceitescrudos tienen propiedades lubrificantes y antidesgaste superiores a lo normal. Segn sucomposicin, algunos aceites crudos pueden presentar una desemulsibilidad ms elevada, msresistencia a la oxidacin a altas temperaturas o mayores ndices de viscosidad que otros. Elaceite protege contra la oxidacin constituye un buen aislante, disipa el calor fcilmente y esfcil mantenerlo limpio por filtracin o por separacin de los contaminantes por gravedad. Lamayora de las propiedades deseables de un fluido, si no estn ya presentes en el aceite crudo,pueden incorporarse mediante refinado o aditivos.El principal inconveniente de los aceites de petrleo es que son inflamables. En lasaplicaciones en que haya peligro de inflamacin, tales como tratamientos trmicos, soldaduraelctrica, fundicin, forja y muchas otras ms, hay disponibles varios tipos de fluidosininflamables.FLUIDOS ININFLAMABLESHay tres tipos bsicos: Agua Glicol Emulsiones Agua Aceite Fluidos SintticosAgua - GlicolLos fluidos a base de agua - glicol estn formados de35 a 40 % de agua para obtenerresistencia contra el fuego, un glicol (sustancia qumica sinttica de la misma familia que losanticongelantes permanentes, generalmente etileno o propileno glicol) y un espesador solubleen agua para mejorar la viscosidad. Tambin contienen aditivos para impedir la formacin deespuma, la oxidacin, la corrosin y para mejorar la lubrificacin.CaractersticasLos fluidos tipo agua - glicol presentan, generalmente, buenas caractersticas antidesgaste contal de que se eviten velocidades y cargas elevadas. La densidad es superior a la del aceite, loque puede originar un vaco mayor en la entrada de las bombas.Ciertos metales como el zinc, el cadmio y el magnesio reaccionan con los fluidos tipo agua -glicol y no pueden ser utilizados en sistemas en que deban utilizarse pinturas y esmaltescompatibles con estos fluidos.



La mayora de las juntas y mangueras flexibles son compatibles con el agua - glicol. Elamianto, el cuero y los materiales a base de corcho deben evitarse pues tienden a absorberagua.Algunos inconvenientes do estos fluidos son:

Es necesario medir, peridicamente, el contenido de agua y comparar las prdidas porevaporacin para mantener la viscosidad requerida.

La evaporacin tambin puede causar la prdida de ciertos aditivos, reduciendo as laduracin del fluido y de los componentes hidrulicos.

La temperatura de trabajo debe mantenerse ms baja. El coste (actualmente) es superior al de los aceites convencionales.

Cambio a Agua - GlicolCuando en un sistema se cambia el aceite mineral por agua - glicol, debe limpiarsecuidadosamente. Las recomendaciones incluyen sacar la pintura del interior del depsito,cambiar las piezas recubiertas de zinc o cadmio, y cambiar algunas conexiones de fundicin.Tambin puede ser necesario cambiar las piezas de aluminio, a menos que hayan sido tratadasadecuadamente, as como el equipo de accesorios que no sean compatibles con el fluido.Emulsiones Agua AceiteSon los fluidos ininflamables ms econmicos. Las propiedades ininflamables dependen,como en el agua - glicol, del contenido de agua. Adems del agua y del aceite estasemulsiones contienen emulsificadores, estabilizadores y otros aditivos para evitar que amboslquidos se separen.Aceite en AguaLas emulsiones de aceite en agua contienen pequeas gotas de aceite especialmente refinado,dispersas en el agua Se dice que el agua es la fase continua, y que las caractersticas del fluidotienen ms semejanza con el agua que con el aceite. El fluido es muy resistente al fuego, tienebaja viscosidad y excelentes caractersticas de enfriamiento. Pueden incorporarse aditivospara mejorar la capacidad de lubrificacin que es relativamente baja, y para la proteccincontra la oxidacin. Este fluido se ha usado principalmente en el pasado con bombas grandesde baja velocidad. Ahora tambin se puede usar con ciertas bombas hidrulicasconvencionales.Agua en AceiteLas emulsiones de agua en aceito son de uso ms contente. Pequeas gotas de agua estndispersas en una fase de aceite continua. Como el aceite, estos fluidos tienen excelentelubricidad y buena consistencia. Adems, el agua dispersa proporciona al fluido excelentecapacidad de enfriamiento. Se incorporan inhibidores de oxidacin para ambas fases de aguay aceite. Tambin se usan aditivos antiespumantes sin dificultad.Estas emulsiones contienen generalmente alrededor del 40 % de agua. Sin embargo, algunosfabricantes suministran este fluido concentrado y el consumidor aade el agua al instalarlo.Como en el caso del agua glicol, es necesario reponer el agua para mantener la viscosidadadecuada.Otras CaractersticasLas temperaturas de funcionamiento deben mantenerse bajas en cualquier emulsin de agua -aceite, para evitar la evaporacin y la oxidacin. El fluido debe circular y no debe versesometido repetidamente a congelaciones y calentamientos, pues en ese caso las fases sesepararan Las condiciones de entrada deben elegirse cuidadosamente debido a la mayordensidad del fluido y a su viscosidad ms elevada.



Las emulsiones parecen tener una mayor afinidad para la contaminacin y requieren especialatencin en el filtrado, incluyendo filtros magnticos para atraer las partculas de hierro.Compatibilidad con Juntas y MetalesLas emulsiones agua - aceite son generalmente compatibles con todos los metales y juntas quese encuentran en los sistemas de aceites minerales.Cambio a EmulsinCuando en un sistema hidrulico se cambia el aceite por la mente. Es esencial extraer todoslos contaminantes, como en el caso del agua - glicol, que podran provocar la descomposicindel nuevo fluido.La mayora de las juntas se pueden dejar tal como estn aunque, sin embargo, las juntasmviles de butil deben cambiarse. Al sustituir a los fluidos sintticos, las juntas debencambiar pasando a las adecuadas para los aceites minerales.Fluidos SintticosLos fluidos sintticos ininflamables son productos qumicos sintetizados en el laboratorio, queson por s mismos menos inflamables que los aceites de petrleo. Algunos productos tpicosde esta clase son: esterfosfatos, hidrocarburos clorados, fluidos sintticos que son mezclas ypueden contener tambin otros materiales.CaractersticasComo los productos sintticos no contienen agua u otros materiales voltiles, funcionan bien aaltas temperaturas sin prdida de ningn elemento esencial. Tambin son adecuados parasistemas de alta presin.Los fluidos sintticos resistentes al fuego no funcionan bien en sistemas a baja temperatura.Puede ser necesario precalentar en ambientes fros.Adems, estos fluidos son los de mayor peso especifico y las condiciones de entrada a labomba requieren un cuidado especial cuando se les utiliza. Algunas bombas de paletas estnconstruidas con cuerpos especiales con objeto de mejorar las condiciones de entradanecesarias para impedir la cavitacin, cuando se usa un fluido sinttico.El ndice de viscosidad (IV) de los fluidos sintticos es generalmente bajo, estandocomprendido entre 30 y 50. As pues, deben utilizarse nicamente cuando la temperatura defuncionamiento sea relativamente constante.Los fluidos sintticos son probablemente los fluidos hidrulicos ms caros que se usan en laactualidad.Compatibilidad con las JuntasLos fluidos sintticos no son compatibles con las juntas corrientes de nitrito (buna) yneopreno; por consiguiente, al sustituir el aceite mineral, agua - glicol o emulsin agua -aceite, por un fluido sinttico hay que desmontar todos los componentes para cambiar lasjuntas. Juntas especiales de materiales compatibles estn disponibles para sustitucin en todoslos componentes Vickers. Pueden comprarse sueltas o por juegos, o bien ordenar unidadesnuevas ya adecuadas para este tipo de fluido.En la figura puede verse una tabla que muestra los tipos de materiales que son compatiblescon varios fluidos hidrulicos.



MANTENIMIENTO DEL FLUDIOLos fluidos hidrulicos de cualquier clase no son baratos. Es, pues, importante tener eladecuado cuidado con el fluido.Almacenamiento y ManejoAlgunas reglas para impedir la contaminacin del fluido durante el almacenamiento y manejo.Almacenar los bidones apoyndolos lateralmente. Si es posible, tenerlos en el interior o acubierto.Antes de abrir un bidn limpiar la parte superior y el tapn de forma que no pueda entrarsuciedad.Usar solamente mangueras y recipientes limpios para transferir el fluido del bidn a depsitohidrulico. Se recomienda un grupo de trasiego equipado con un filtro de 20 micras absolutas.Utilizar una tela de malla lo ms fina posible en el tubo de llenado del depsito.Si el fluido se mantiene limpio y libre de humedad durar mucho ms tiempo y se evitardaar las piezas de precisin de los componentes hidrulicos.Cuidado durante el funcionamientoLos cuidados adecuados para un fluido hidrulico durante el funcionamiento incluyen:Impedir la contaminacin manteniendo el sistema estanco y utilizando filtros de aire y aceiteadecuados.Establecer intervalos de cambio de fluido adecuados para no dejar que ste se descomponga.En caso necesario, el suministrador puede probar peridicamente muestras en el laboratoriopara establecer la frecuencia de cambio.Mantener el depsito adecuadamente lleno para aprovechar sus caractersticas de disipacinde calor e impedir que la humedad se condense en las paredes interiores.Reparar inmediatamente las fugas.



TUBERIAS HIDRAULICASTuberas es un trmino general que engloba las diferentes clases de lneas de conduccin quetransportan el fluido hidrulico entre los componentes as como las conexiones utilizadasentre los conductores. los sistemas hidrulicos utilizan principalmente, hoy en da, tres tiposde lneas de conduccin: tubos gas, tubos milimtricos y mangueras flexibles. Actualmentelos tubos gas son los menos costosos de los tres, mientras que los tubos milimtricos y lasmangueras flexibles son ms convenientes para hacer conexiones y para el mantenimiento delas instalaciones. En el futuro aparecer probablemente la tubera de plstico que se estusando gradualmente en ciertas aplicaciones.Tubos GasEntendemos por tubos gas los tubos de dimetro exterior dado en pulgadas nominales(piping) y por tubos milimtricos los tubos cuyo dimetro exterior viene dado en pulgadasexactas o en milmetros exactos (tubing).Los tubos de hierro y de acero fueron los primeros conductores que se utilizaron en lossistemas hidrulicos industriales y todava se usan ampliamente debido a su bajo coste. Latubera de acero sin soldadura se recomienda para los sistemas hidrulicos, con su interiorlibre de xido, cascarilla y suciedad.Dimensiones de los Tubos GasLos tubos gas y sus accesorios se clasifican segn sus dimensiones nominales y el espesor desus paredes. Originalmente, un tubo gas de tamao determinado tena un slo espesor depared y el tamao indicado era el dimetro interior. Ms tarde, los tubos gas se fabricaron condistintos espesores de pared: estndar, grueso y extragrueso. No obstante, el dimetro exteriorno se modificaba. Para aumentar el espesor de la pared se modificaba el dimetro interior. Porlo tanto, el dimetro nominal de un tubo gas por si slo no indicaba ms que el tamao derosca para las conexiones.Primeras clasificaciones de los espesores detuberaEspesor de los Tubos GasActualmente, el espesor de la pared se expresacomo una relacin de nmeros (schedule). Losnmeros "schedule" son especificados por elAmerican National Standards Institute (ANSI)desde 10 hasta 160 y cubren 10 conjuntos degrueso de pared.Como comparacin, la relacin 40 correspondemuy aproximadamente al espesor estndar. Larelacin 80 corresponde al espesor grueso. Larelacin 160 cubre los tubos con mayorespesor de pared en este sistema.La antigua clasificacin de espesor extragruesoes ligeramente ms gruesa que la relacin 160.Las figuras se muestran dimensiones de tubosde hasta 12" (nominales) y existen tamaosmayores. La relacin 10 que no aparece en latabla, se utiliza nicamente para tubosmayores, de ms de 12" (30,48 cm).



En Europa, las dimensiones de este tipo de tubera vienen determinadas por las normas DlN2440, 2441 e ISO R-65.Las tuberas se clasifican generalmente por su nmero "Schedule"

Cierre de los Tubos GasLas roscas de los tubos gas soncnicas, al contrario de las delos tubos milimtricos yalgunas conexiones demangueras que tienen roscascilndricas. Las uniones secierran mediante unaadaptacin entre las roscasmacho y hembra al apretar latubera. Esto crea uno de losprincipales inconvenientes delos tubos gas. Cuando unaunin se rompe, debe apretarse ms el tubo para volver a cerrar. Frecuentemente esto requieresustituir parte del tubo con secciones algo ms largas. Sin embargo, esta dificultad ha sidosuperada en cierto modo, utilizando cinta de tefln u otros elementos para volver a cenar lasuniones de los tubos.Se requieren tapones especiales para roscar los tubos y accesorios del sistema hidrulico. Lasroscas son del tipo de cierre seco que difieren de las roscas estndar en que las bases ycrestas de las roscas encajan antes que los flancos evitndose as una holgura espiral.



Como los tubos slo pueden tener roscas macho, y no se doblan, se utilizan distintos tipos deaccesorios para hacer las conexiones y cambiar de direccin. La mayora de los accesoriosllevan roscas hembras para acoplarlos al tubo, aunque algunos llevan roscas machos paraadaptarse a otros accesorios o a los orificios de entrada de los componentes hidrulicos.

Los numerosos accesorios necesarios en un circuito con tuberas presentan muchasoportunidades para fugas, particularmente cuando aumenta la presin. Se utilizan conexionesroscadas hasta 1 . Cuando se necesitan tubos mayores, se utilizan bridas soldadas al tubocon juntas planas o tricas para conseguir la estanqueidad.Tubos MilimtricosLos tubos de acero sin soldadura presentan ventajas significativas sobre los tubos gas en lossistemas hidrulicos. Los tubos milimtricos pueden doblarse de cualquier forma, son msfciles de trabajar y pueden utilizarse una y otra vez sin problemas de cierre. Generalmente elnmero de uniones es reducido.



En los sistemas de bajo volumen, aguantan presiones y caudales ms elevados condimensiones y pesos menores. Sin embargo son ms caros, as como tambin lo son losaccesorios necesarios para las conexiones.Dimensiones de los Tubos MilimtricosLas especificaciones de los tubos milimtricos se refieren siempre al dimetro exterior. Lasmedidas disponibles varan en incrementos de 1/16, desde 1/8" hasta 1" y en incrementos de desde 1". En los tubos mtricos van desde 4 hasta 80 mm. Hay disponibles vatios gruesosde pared para cada tamao. El dimetro interior, tal como se observ anteriormente, es igualal dimetro exterior menos dos veces el espesor de la pared.Accesorios para los Tubos MilimtricosLos tubos milimtricos nunca se cierran mediante rosca sino mediante varios tipos deaccesorios. Algunos de estos accesorios hacen el cierre mediante contacto metal - metal y sonconocidos como accesorios de compresin y pueden ser abocardados o sin abocardar. Otrosaccesorios utilizan juntas tricas o similares. Adems de los accesorios roscados hay tambindisponibles bridas para soldar a los tubos de mayor tamao.Acoplamientos Abocardados: El acoplamiento abocardado (o unin simple) de 37 grados esel ms corriente para los tubos que pueden ser abocardados Los acoplamientos indicados en lafigura A - B efectan el cierre apretando, mediante una tuerca, el extremo abocardado deltubo contra una superficie tronco cnica existente en el cuerpo del acoplamiento. Unmanguito o prolongacin de la tuerca soporta el tubo para amortiguar las vibraciones. Elacoplamiento estndar de 45 grados se utiliza para presiones muy elevadas. Hay tambin undiseo con roscas macho en latuerca de compresin.Acoplamientos deCompresin con Camisa o conJunta Trica: Para los tubosque no pueden ser abocardados,o simplemente para evitar lanecesidad de hacerlo, existenvarios acoplamientos decompresin con camisa o conanillo cortante (vistas D y F) ycon junta trica "O" (vista E).El acoplamiento con juntatrica permite variacionesconsiderables en la longitud yen la rectitud de corte del tubo.Acoplamiento de RoscaCilndrica con Junta Trica:Cuando el componentehidrulico est equipado conorificios de rosca paralela,pueden utilizarse accesoriostales como los indicados en la figura C. Son ideales para aplicaciones de alta presin puestoque el cierre se aprieta ms a medida que aumenta la presin.



Mangueras FlexiblesLas mangueras flexibles se utilizan cuando las lneas hidrulicas estn sometidas amovimiento, por ejemplo, las lneas que van a un motor de cabezal de taladro. La manguerase fabrica con capas de cauchosinttico y trenzado de tejido oalambre. El trenzado de alambrepermite naturalmente presionesmis elevadas.La capa interna de la mangueradebe ser compatible con el fluidoutilizado. La capa externa esgeneralmente de caucho paraproteger el trenzado. La manguera debe tener, como mnimo, tres capas, siendo una de ellas eltrenzado, o puede tener mltiples capas segn la presin de funcionamiento. Cuando haycapas mltiples de alambre, pueden ir alternadas con capas de caucho o pueden estarcolocadas directamente unas encima de las otras.Conexiones para ManguerasLos accesorios para mangueras son esencialmente los mismos que para los tubos. Existenconexiones para los extremos de la mayora de las mangueras, aunque hay uniones roscadas yenchufes rpidos que pueden volver a utilizarse. Es generalmente deseable conectar losextremos de las mangueras con uniones simples que tengan tuercas giratorias. La unin estgeneralmente montada en el conector pero puede tambin incorporarse a la manguera. Unamanguera corta puede roscarse a un conector rgido en un extremo antes de conectar el otro.Una manguera nunca hay que instalarla torcida.Consideraciones de Presin y CaudalLas normas industriales recomiendan un factor de seguridad por lo menos de 4 a 1 y hasta de8 a 1 en capacidad de presin. Si la presin de funcionamiento a de 0 a 70 kp/cm2, debe haberun factor de seguridad de 8 a 1. De 70 kp/cm2 a 175 kp/cm2, el factor de seguridad debe ser de6 a 1 y para presiones superiores a 175 kp/cm2 se recomienda un factor de 4 a 1.En cualquier tubo de tamao nominal, cuanto mayor sea el nmero normalizadocorrespondiente (schedule number) mayor debe ser el espesor de las paredes y la presin deruptura. Esto hace disminuir la seccin interior y aumentar la velocidad del fluido.As pues, es necesario comprobar que el conductor tenga el dimetro interior requerido paraque el caudal circule a la velocidad recomendada as como un espesor de pared suficiente parasuministrar capacidad de presin.



La figura es un monograma que puede utilizarse para:1) Seleccionar el dimetro interno adecuado del conductor si se conoce el caudal.2) Determinar exactamente cul ser la velocidad si se conocen el caudal y lasdimensiones de la tubera.

Para utilizar este monograma hay que colocar una regla que una los dos valores conocidos yleer el valor desconocido en la tercera columna.Los fabricantes de tuberas suelen suministrar datos sobre las capacidades de presin ytamaos de sus conductores. Una tabla tpica se muestra en la figura.



Consideraciones sobre el MaterialSi el coste no es prohibitivo y el dimetro interior es suficiente para el caudal previsto, espreferible utilizar tubos milimtricos en lugar de tubos gas, debido a su mejor cierre, facilidadde reemplazo y mantenimiento ms rpido. Las mangueras flexibles no se utilizan nicamenteen las aplicaciones mviles sino que tambin pueden utilizarse en distancias cortas y paraamortiguar puntas de presin.Las uniones hidrulicas (racores) deben de ser de acero, excepto en las lneas de aspiracin,retorno y drenaje, donde puede utilizarse hierro maleable. Los tubos y accesoriosgalvanizados deben evitarse debido a que el cinc puede reaccionar con algunos aditivos delaceite. Deben tambin evitarse los tubos de cobre porque las vibraciones del sistemahidrulico pueden endurecer el cobre y originar fisuras en las uniones abocardadas. Adems,el cobre disminuye la vida del aceite.RECOMENDACIONES DE LA INSTALACIONUna instalacin adecuada es esencial para evitar fugas, contaminacin del

01 generalidades de la hidrÁulica.pdf

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