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T4. Neumática Hidráulica
T4. Neumática Hidráulica
T4. Neumática Hidráulica
Neumática / Hidráulica
El aire tiene una serie de propiedades y características que se deben analizar para su correcta
aplicación en instalaciones neumáticas:
Para estudiar las propiedades del aire, necesitamos saber, primero qué MAGNITUDES se emplean
para el estudio del aire y luego la LEYES que rigen el comportamiento del aire.
CAUDAL
Donde:
Se define como el cociente entre una fuerza aplicada perpendicularmente a una superficie y el valor
de la superficie.
En las aplicaciones neumáticas, según sean los autores de los textos, se emplean indistintamente
cualquiera de las unidades, admitiéndose las siguientes equivalencias:
1bar=1atm=1kp/cm2=100KPa=105Pa.
Haremos mención a las leyes que tienen más aplicación para el campo de la neumática, para lo que
es necesario interpretar que el aire se comporta como un gas perfecto. Vamos a ver:
Es decir, para una determinada cantidad de gas, el producto de la presión absoluta y el volumen, es
una cantidad constante.
Ley de Gay-Lussac, si se mantiene la presión constante, el volumen ocupado por una determinada
cantidad de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta, expresada en grados
Kelvin, lo que se representa por la expresión:
Ley de Charles, a volumen constante, la presión de una determinada cantidad de masa gaseosa es
directamente proporcional a su temperatura absoluta, expresada en grados Kelvin, lo que se
representa por la expresión:
2. En un taller se dispone de dos cilindros unidos mediante una tubería, las secciones de los
pistones son: S1= 10 mm2 y S2 = 40 mm2. Si para levantar un objeto se le tiene que aplicar
una fuerza F2=40 N sobre el pistón del segundo cilindro. ¿Cuál será la fuerza F1, que se tiene
que realizar sobre el primer pistón? Sol. F1=10 N.
3. En una prensa hidráulica, podemos realizar una fuerza máxima de 80 N. sobre el primer
pistón, las secciones de los émbolos son de 40 cm2 y 200 cm2. ¿Cuál es la fuerza máxima
que podrá desarrollar el segundo pistón? Sol. F2=400 N
4. Un cilindro contiene 2m3 de aire comprimido con una presión de 300 KPa, se ejerce una
fuerza sobre el émbolo lo que provoca una disminución del 20% de su volumen, durante
todo el proceso se mantiene constante la temperatura. Calcula:
6. Si tenemos una jeringuilla que contiene 0,02 m3 de aire comprimido con una presión de
1,5bar, ¿cuál será el volumen que ocuparía el aire si aumentamos la presión hasta 3 bar?
Sol. V2=0.01 m3.
7. Un pistón cerrado contiene un volumen de aire de 300 mm3 sometido a una presión de
400000Pascales ¿Cuál será su volumen si se incrementa su presión hasta 800000 Pascales?
Sol. V2=150 mm3
Densidad.
Cociente entre la masa de una determinada sustancia y el volumen que ésta ocupa.
La unidad de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) es el kg/m3. También son muy
empleadas otras unidades como el g/cm3 o el Kg/l.
Consideraremos que los fluidos hidráulicos son incompresibles. Es decir, su volumen no variará con
los cambios de presión y por lo tanto su densidad será constante. Esta suposición no tendría sentido
en el caso de los gases, sin embargo, es de aplicación general cuando se estudian líquidos.
Viscosidad
En el caso que nos ocupa, la viscosidad se pone de manifiesto por la fricción y el rozamiento que se
produce entre las moléculas de un fluido al circular por una conducción y entre las moléculas del
fluido y las paredes interiores de los conductos del circuito.
Se dice que la viscosidad de un fluido es baja cuando éste circula con facilidad por una conducción.
La viscosidad se suele medir en grados Engler, que indican la velocidad de trasiego de 200 cm3 de
fluido a través de un conducto cilíndrico de platino con un diámetro de 2,8 mm.
• Se dice que un fluido posee un índice de viscosidad muy bajo cuando es muy viscoso a bajas
temperaturas y muy fluido a altas temperaturas.
• Un fluido que presente un elevado índice de viscosidad es aquel que prácticamente se
mantiene inalterado desde el punto de vista de la viscosidad, sin que prácticamente le afecte
la temperatura del fluido.
En los circuitos hidráulicos, los aceites minerales utilizados deben tener un índice de viscosidad no
inferior a 75.
Es importante conocer la temperatura mínima a la que un fluido puede circular por un circuito
hidráulico.
Régimen laminar
Cuando un fluido circula por un circuito hidráulico, cada una de sus partículas describe una
trayectoria lineal bien definida. Estas líneas reciben el nombre de trayectorias de flujo o de
corriente.
Se dice que el régimen de circulación es laminar cuando la velocidad del fluido no rebasa ciertos
límites y como consecuencia el movimiento de las partículas de fluido tiene lugar entre capas
paralelas que no se entremezclan, siendo prácticamente paralelas las líneas de flujo a las paredes de
los conductos.
Régimen turbulento
Si la velocidad de circulación del fluido dentro la conducción supera un cierto valor, llamado
velocidad crítica, las capas de fluido se entremezclan y las trayectorias se complican, dando lugar a
la aparición de remolinos, en este caso se dice que el régimen es turbulento.
El tipo de flujo dentro de una conducción se puede prever a través un coeficiente llamado número
de Reynolds (NR). Este valor se define mediante la siguiente expresión:
Donde:
Los experimentos han demostrado que el flujo será laminar si el número de Reynolds es
aproximadamente menor de 2000 y turbulento si sobrepasa los 3000. Entre estos valores el flujo es
inestable y puede variar de un tipo de flujo al otro.
EJERCICIO HIDRÁULICA
El diámetro de una arteria es 8 mm, siendo la velocidad media de la sangre 0,2 m/s, su viscosidad
2,084 x10-3 Pa.s y su densidad 1,06x103 Kg/m3.
CIRCUITO NEUMATICO
• Ventajas e inconvenientes de la hidráulica frente a la neumática.
Ejemplos Neumática:
Ejemplos Hidráulica: