Este documento presenta la primera unidad de un módulo sobre sistemas de transmisión de fuerzas y trenes de rodaje. La unidad introduce conceptos clave sobre las propiedades de los fluidos, incluyendo unidades de medida, peso específico, fuerza y potencia. Explica las leyes fundamentales de los líquidos y su influencia en el comportamiento de los fluidos.
PRÁCTICAS PEDAGOGÍA.pdf_Educación Y Sociedad_AnaFernández
Modulo de tren de rodaje
1. Bachillerato Mecánica
Módulo de sistema
de tren de rodaje:
suspensión,
dirección y
transmisión.
PROF:
TITO RUIZ
Bachillerato
Mecánica
2013-2014
2. 1
PRESENTACIÓN
En este módulo se desarrollan los contenidos curriculares correspondientes al módulo
profesional de Sistemas de Transmisión de Fuerzas y Trenes de Rodaje, dirigido a los alumnos
que cursan el Ciclo Formativo de grado superior de Automoción para formar y capacitar en el
manejo y uso de los componentes, perteneciente a la familia profesional de Transporte y
Mantenimiento de Vehículos. El modulo cubre en profundidad los aspectos relativos tanto a la
tecnología tradicional como a las innovaciones tecnológicas más recientes que se han aplicado
a los conjuntos y los sistemas relacionados con los contenidos que en el se tratan, incluyendo
la adopción de nuevas tecnologías en detección, diagnosis y reparación de averías, que
permiten interpretar las anomalías de funcionamiento y la desviación de parámetros
planteada en el funcionamiento del tren de rodaje y de la transmisión de fuerzas, con el fin de
organizar adecuadamente sus procesos de mantenimiento.
Se Incluye los dispositivos más actuales de los sistemas de transmisión, frenado, suspensión y
dirección, como los diversos modelos de cambios automáticos secuenciales y de variación
continua, los controles electrónicos de tracción, las suspensiones de amortiguación controlada
o de flexibilidad variable, las direcciones con asistencia variable. Logrando un perfecto
conocimiento para aprovecharlo en el mantenimiento y reparación de los sistemas del tren de
rodajes.
El sistema para transmitir la fuerza producida por el motor a las ruedas de un vehículo, ha sido
motivo para desarrollar y unificar numerosos componentes y así crear un sistema de
transmisión de fuerza.
3. 2
INDICE
PRESENTACIÓN....................................................................................................................1
INDICE................................................................................................................................ 2
INTRODUCCION .................................................................................................................. 3
PRUEBA DE DIAGNOSTICO DE CONOCIMIENTOS ................................................................... 4
CONTENIDOS DE LA MATERIA ...............................................................................................5
UNIDAD 1........................................................................................................................ 8
INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................. 9
UNIDADES DE MAGNITUD ................................................................................................... 9
UNIDADES BASICAS Y SUS EQUIVALENCIAS..........................................................................14
DESPEJE DE VARIABLES DE UNA FORMULA. ............................................................................... 14
PROPIEDADES GENERALES DE LOS FLUIDOS.........................................................................15
MECÁNICA DE FLUIDOS. .....................................................................................................17
LEYES FUNDAMENTALES DE LOS LIQUIDOS..........................................................................18
PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA.................................................................18
PRINCIPIO DE PASCAL.........................................................................................................19
PRINCIPIO DE ARQUIMIDES.................................................................................................21
ECUACION DE CONTINUIDAD............................................................................................. 22
PRINCIPIO DE BERNOULLI .................................................................................................. 24
ACTIVIDAD # 1.................................................................................................................. 26
4. 3
INTRODUCCION
Las enseñanzas del Ciclo Formativo se organizan en módulos profesionales cuya finalidad
consiste en proporcionar a los alumnos la competencia profesional característica de cada
título. Estos módulos están asociados a una o varias Unidades de competencia y constituyen
las unidades coherentes de formación profesional específica que deben ser acreditadas y
certificadas para conseguir la titulación. Los elementos curriculares que constituyen un módulo
profesional son: los objetivos, expresados en términos de resultados de aprendizaje, los
criterios de evaluación y los contenidos, así como orientaciones pedagógicas, duración y
condiciones mínimas.
Los títulos de la familia profesional de Transporte y Mantenimiento de Vehículos, han sido
diseñados basándose en la realidad del sector y en sus necesidades de formación. El objetivo
principal de los mismos es conseguir que los alumnos alcancen las capacidades que respondan
a los perfiles profesionales definidos y, por consiguiente, les permitan integrarse en el mundo
laboral de su profesión. Son pues unas enseñanzas terminales, que también les permiten
acceder a los estudios universitarios y el sistema de calificaciones en las titulaciones
universitarias de carácter oficial.
El presente módulo profesional forma parte del Ciclo Formativo de Grado Superior de
Automoción.
5. 4
PRUEBA DE DIAGNOSTICO DE CONOCIMIENTOS
1. Seleccione la respuesta correcta.
a) Los componentes del sistema de suspensión.
o Asiento, neumáticos, cremalleras
o Amortiguadores, ballestas, espirales , mesa superior e inferior
o Carrocería ,motor, transmisión
o Pistones,block, cabezote,
b) El mecanismo encargado de controlar la velocidad en un vehículo es:
o El motor
o El Diferencial.
o La transmisión.
o Los neumáticos
c) ¿Cuál es la función principal de los frenos?
o Transmitir la presión que realiza el pie en el pedal a los ruedas.
o Controlar la lubricación de los neumáticos
o Reducir la velocidad del vehículo.
o Transmitir los movimientos del motor a la transmisión.
d) ¿Los frenos de accionamiento hidráulico son?
o Los de disco y de tambor
o Los frenos de aire
o La corona o diferencial
e)¿Una de las funciones de la dirección es?
o El sistema encargado de amortiguar las oscilaciones del vehículo
o El sistema encargado de controlar y reducir la velocidad del vehículo
o El sistema encargado de proporcionar el giro adecuado a las ruedas delanteras.
o El sistema encargado de proporcionar el giro adecuado a las ruedas traseras.
6. 5
CONTENIDOS DE LA MATERIA
UNIDAD 1
Características y propiedades de los fluidos.
Introducción
Unidades de magnitud
Propiedades generales de los fluidos
Leyes fundamentales de los gases
Leyes fundamentales de los líquidos
Fluidos utilizados en neumática
Fluidos utilizados en hidráulica
UNIDAD 2
Neumática e Hidráulica.
Introducción
Neumática
Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
Hidráulica
Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
UNIDAD 3
Sistema de frenos
Introducción
Conceptos previos
Componentes del sistema de frenado
Tipos de Sistemas de frenos
Sistemas de accionamiento o mando de los frenos
Sistema ABS
Mantenimiento de los frenos
Diagnostico general de los frenos
UNIDAD 4
Ruedas y neumáticos
Introducción
Elementos que componen la rueda
Componentes de una cubierta
Tipos de cubierta
Presión de inflado y válvulas
Identificación del neumático
La rueda metálica
Tipos de neumáticos
Anomalías en las ruedas
Procesos de desmontaje, montaje, equilibrado y reparación.
7. 6
UNIDAD 5
Sistema de Dirección
Introducción
Dirección convencional : elementos del sistema
Dirección rígida
Dirección asistida
Proceso de desmontaje, montaje y verificación
Geometría de la dirección
Averías de la dirección
UNIDAD 6
Sistema de Dirección con gestión electrónica
Introducción
Sistemas de dirección de asistencia variable
Dirección con relación de desmultiplicación variable
Dirección a las cuatro ruedas
Comprobaciones en los sistemas de dirección con gestión electrónica.
UNIDAD 7
Sistema de suspensión
Introducción
Suspensiones convencionales
Elementos elásticos
La amortiguación en los vehículos
Barras estabilizadoras
Brazos de suspensión
Rotulas.
Suspensión delantera.
Suspensión trasera.
Suspensión hidroneumática
Suspensión neumática
Suspensiones convencionales con gestión electrónica
Diagnosis general de la suspensión trasera y delantera
UNIDAD 8
El embrague
Introducción
Tipos de embrague
Embrague de fricción
Sistemas de accionamientos
Embrague hidráulico
Embrague centrifugo
Operaciones básicas en el embrague
8. 7
Diagnosis del embrague.
UNIDAD 9
La transmisión manual
Introducción
Engranajes
Los trenes de engranajes
Elementos de la caja de cambios manual
La lubricación de la caja de cambios manual
Diagnóstico de averías en la caja de cambios manual
Precauciones en el montaje y desmontaje de la caja de cambios manuales.
UNIDAD 10
La transmisión automática
Introducción
Tren de engranaje sencillos planetarios
Sistemas de engranajes
Elementos de mando
Control electrohidráulico
Gestión electrónica del cambio
UNIDAD 11
El Diferencial
Introducción
Diferencial convencional
Limitaciones del diferencial
Tracción en las cuatro ruedas
Verificación y mantenimiento
9. 8
UNIDAD 1
Características y propiedades de
los fluidos.
Objetivo
Capacitar al alumno para predecir las características estáticas y de movimiento de un fluido,
mediante la aplicación de métodos analíticos y experimentales, mediante una amplia
introducción de los fenómenos, conceptos físicos y procedimientos de análisis a partir de los
principios básicos y métodos generales de la Mecánica de los Fluidos, con énfasis en un
enfoque ordenado en la solución de problemas y aplicaciones prácticas de mecánica
Destrezas con Criterio De
Desempeño
Conocer las propiedades más importantes de los fluidos.
Entender las leyes fundamentales de los líquidos y su influencia en el compartimiento
de los mismos.
Deducir ecuaciones para flujo de masa, flujo de energía, flujo de cantidad de
movimiento, gasto, caudal, ecuación de continuidad.
Conocer las unidades de las magnitudes más importantes relacionadas con los
fluidos y las equivalencias entre los distintos sistemas de unidades.
10. 9
INTRODUCCIÓN.
Para comenzar el estudio de los dispositivos y circuitos tanto neumáticos como hidráulicos es
fundamental conocer algunos conceptos que se relacionan directamente con las propiedades y
el compartimiento de los fluidos. En la estática de los fluidos, el peso específico es una
propiedad de suma importancia, en cambio en el flujo de fluidos la viscosidad y la densidad
son las que predominan dentro del mismo.
La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la estática de fluidos, o
hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de los
fluidos en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de
los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente
incompresible. La aerodinámica, o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los
gases cuando los cambios de velocidad y presión son lo suficientemente grandes para que sea
necesario incluir los efectos de la compresibilidad.
La clasificación de los fluidos depende del estado y no del material, de esta manera lo que
define al fluido es su comportamiento y no su composición.
Desde el punto de vista mecánico una de las clasificaciones que puede realizarse de los fluidos
se basa en la forma en que reaccionan cuando se les aplica una fuerza.
Definición de un fluido. Es una sustancia que puede escurrir o desplazarse fácilmente
cambiando de forma debido a la acción de pequeñas fuerzas, y se deforma continuamente
cuando está sometido a un esfuerzo de corte o tangencial.
Un fluido es ideal o perfecto cuando no presenta resistencia en los desplazamientos y cambios
de forma.
UNIDADES DE MAGNITUD
Magnitud: Es todo aquello que se puede medir de forma objetiva. Entre las principales
unidades de medida más empleadas tenemos.
Magnitudes fundamentales del Sistema Internacional (S.I.)
Magnitud fundamental Unidad Símbolo
Longitud Metro m
Masa kilogramo kg
Tiempo segundo s
Temperatura absoluta grado kelvin K
Cantidad de sustancia Mol mol
Intensidad de corriente eléctrica amperio A
Velocidad Metro por segundo m/
Velocidad angular Radian por segundo rad/
Aceleración Metro por segundo cuadrado m/
Fuerza Newton N
Peso Newton N
Trabajo Joule J
Energía potencial Joule J
11. 10
Energía cinética Joule J
Potencia Watts w
Magnitudes fundamentales del Sistema Internacional (S.I.) relacionadas con el aire
comprimido
Magnitud fundamental Unidad Símbolo
Presión Pascal Pa
Volumen molecular Mol mol
Volumen estándar Metro cubico
Gasto volumétrico Metro cubico por segundo /
1.1.1 FUERZA.
La fuerza es la magnitud vectorial por la cual un cuerpo puede deformarse, modificar su
velocidad o bien ponerse en movimiento superando un estado de inercia e inmovilidad.
Básicamente el poder o influencia de la fuerza se centra en la capacidad de modificar el estado
de movimiento o de reposo que ya ostente un cuerpo x.
Fuerza = masa × aceleración F= m a (Peso) P=mg gravedad (g)= 9.8 m/
1 N =1 kg× /
Nombre Símbolo Equivalencia
1 dina Din 0.00001 N
1 Kilogramo fuerza 1 kgf 9.8 N
1 gramo fuerza 1 gf 0.0098N
1 kilo newton 1 KN 1000N
1 Kilopondio 1 Kp 9.8 N
1 libra fuerza 1 lbf 4.44 N
1.1.2 PESO ESPECÍFICO.
12. 11
Se define al peso específico de una sustancia, como el cociente entre su peso y su
volumen.
La unidad de medida en SI es el N/
: El peso específico 1 kgf/ = 9.8 N/
: El peso de la sustancia
: El volumen de la sustancia
: La densidad de la sustancia
: La masa de la sustancia
: La aceleración de la gravedad.
El volumen de un cilindro es igual V= r2
l donde
V= volumen
r= radio
l= longitud
1.1.3 POTENCIA.
La potencia es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo. Puede asociarse a la
velocidad de un cambio de energía dentro de un sistema, o al tiempo que demora la
concreción de un trabajo. Por lo tanto, es posible afirmar que la potencia resulta igual a la
energía total dividida por el tiempo. Se mide en Watts.
1 W =
KW CV HP W
1 KW 1 1,359621 1,341022 1000
1 caballo vapor (CV) 0,735499 1 0,986320 735
1 caballo fuerza (HP) 0,745700 1,013869 1 746
13. 12
1.1.4 TRABAJO
En mecánica clásica, el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía
necesaria para desplazar este cuerpo.1
El trabajo es una magnitud físicaescalar que se
representa con la letra (del inglés Works) y se expresa en unidades de energía, esto es en
julios o joule(J) en el Sistema Internacional de Unidades.
Las unidades de trabajo se obtienen multiplicando una unidad de fuerzas por una unidad
desplazamiento. 1 J =N.m
1 J= N.m
1 Kgm= kgf.m
1 kgm= 9.8 N.m
1 Kgm= 9.8 J
1N= kg.m/
1.1.5 PRESION
Se define a la presión como el cociente entre la componente normal de la fuerza sobre una
superficie y el área de dicha superficie.
SI
CGS
Conversión de unidades de presión
1 bar = 100000 Pa = 100kPa= 14.5 psi
1 Pa = 0.00001 bar= 0.000145 psi
1 psi = 0.069 bar= 6897.8 Pa
1 atm =101.325 Pa=1.013 mbar=760mm Hg
La presión hidrostática es la fuerza por unidad de área que ejerce un líquido en reposo sobre
las paredes del recipiente que lo contiene y sobre cualquier cuerpo que se encuentre
14. 13
sumergido, como esta presión se debe al peso del líquido, esta presión depende de la
densidad(ρ), la gravedad (g) y la profundidad (h) del el lugar donde medimos la presión (P)
P=ρ. g. h
Vacío. Es la diferencia de presiones entre la presión atmosférica existente y la presión
absoluta, es decir, es la presión, medida por debajo de la atmosférica
Presión atmosférica
La presión atmosférica no tiene un valor constante varia de un día a otro y de un sitio a otro,
por la altitud y por el movimiento de las corrientes de aire. A continuación tenemos una tabla
con el valor aproximado de la presión atmosférica de acuerdo a su altitud.
ALTITUD (m) P atm ( cm de Hg)
0 76
500 72
1000 67
2000 60
2480 54
3000 53
4000 47
5000 41
6000 36
7000 31
8000 27
9000 24
10000 21
15. 14
UNIDADES BASICAS Y SUS EQUIVALENCIAS
MAGNITUD EQUIVALENCIA
1 KM 10Hm=100Dm=1000m
1m 10 dm=100cm=1000mm
1 Vara 83.59 cm 2,742 pies= 32,909 pulgadas
1 yarda 3 pies=36 pulgadas
1 galón 3.785 lt(litros)
1 litro 1 kg=1000
1 milla 1609 m=1.609km
1 hora 60 min=3600s
1 tonelada métrica 10 quintales métricos=1000 kilos
1 tonelada corriente 20 quintales
1 quintal 100 lb
1 atmosfera 101325
1 caloría 4.18 Joule
1 hectárea 10000
1 libra 453.593 g
1 onza 28.34 g
1.1.6 DESPEJE DE VARIABLES DE UNA FORMULA.
Una de las herramientas importantes en el estudio de la mecánica es el uso adecuado de las
formulas .una fórmula es una representación de una ley, axioma o principio general mediante
letras o símbolos.
F=ma
Al trabajar con fórmulas se obtienen algunas ventajas:
a) Son fáciles de recordar
b) Presentan en forma abreviada una ley o principio
c) Muestran la relación que existe entre las diferentes variables que la forman(directa o
inversamente proporcionales)
El siguiente procedimiento sirve para despejar cualquier variable en muchas fórmulas y
ecuaciones de física,química,matemática,etc.los pasos deben aplicarse en forma ordenada
para obtener un despeje correcto:
1) Si existen denominadores, hallar el común denominador a ambos lados de
fórmula, para eliminarlos.
2) Reunir todos los términos que tengan la variable a despejar a un solo lado de la
formula y los demás términos al otro lado (cuanto se pasa los términos de un lado a
otro, los términos que estaban restando pasan a sumar o a viceversa).
1) Reducir términos semejantes(si existen)
2) Si la variable queda negativa, se multiplica por (-1) a ambos lados de la fórmula
volverá positiva (cambia el signo de todos los términos de la formula).
16. 15
3) Todos los números y/o variables que acompañan a la incógnita a despejar, pasar al
otro lado a realizar la operación contraria (si estaba multiplicando pasan a dividir o
viceversa).
4) Si la variable esta elevada a alguna potencia (n), sacar raíz (n), sacar a ambos lados
de la fórmula para eliminar la potencia.
En la práctica, no siempre es necesario aplicar todos estos pasos para despejar una
incógnitaejemplo:
Despejar “b” en la siguiente ecuación:
1) =
2) 3
3) -3
4) 3
5)
6)
PROPIEDADES GENERALES DE LOS FLUIDOS
Densidad.
Se define la densidad de un cuerpo, también llamada densidad absoluta, en este caso de un
fluido, denotado por la letra griega?, como la cantidad de masa que hay en una unidad de
volumen, entonces:
Siendo , la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.
La densidad del agua es 1 g/ cm3 en condiciones normales.
DENSIDAD RELATIVA. La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su
densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud
adimensional (sin unidades)
17. 16
Donde es la densidad relativa, es la densidad de la sustancia, y es la densidad de
referencia o absoluta.
Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la
presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua
destilada es de 1000 kg/m3
, es decir, 1 kg/dm3
.
Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la
temperatura de 0 °C.
VOLUMEN ESPECÍFICO.
El volumen específico ( ) es el volumen ocupado por unidad de masa de un material. Es la
inversa de la densidad, por lo cual no dependen de la cantidad de materia. Ejemplos: dos
pedazos de hierro de distinto tamaño tienen diferente peso y volumen pero el peso específico
de ambos será igual. Este es independiente de la cantidad de materia que es considerada para
calcularlo. A las propiedades que no dependen de la cantidad de materia se las
llama propiedades intensivas; dentro de estas están también por ejemplo el punto de
fusión, punto de ebullición, el brillo, elcolor, la dureza, etc.
Donde, es el volumen, es la masa y es la densidad del material.
Se expresa en unidades de volumen sobre unidades de masa.
Ejemplo:
LA VISCOCIDAD.
La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no
tiene viscosidad se llama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de
viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas
aplicaciones. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento.
Imaginemos un bloque sólido (no fluido) sometido a una fuerza tangencial (por ejemplo: una
goma de borrar sobre la que se sitúa la palma de la mano que empuja en dirección paralela a
la mesa.) En este caso (a), el material sólido opone una resistencia a la fuerza aplicada, pero se
deforma (b), tanto más cuanto menor sea su rigidez.
18. 17
Si imaginamos que la goma de borrar está formada por delgadas capas unas sobre otras, el
resultado de la deformación es el desplazamiento relativo de unas capas respecto de las
adyacentes, tal como muestra la figura (c).
Deformación de un sólido por la aplicación de una fuerza tangencial.
Cabe señalar que la viscosidad sólo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el
fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no
puede resistir. Es por ello por lo que llenado un recipiente con un líquido, la superficie del
mismo permanece plana, es decir, perpendicular a la única fuerza que actúa en ese momento,
la gravedad, sin existir por tanto componente tangencial alguna.
Si la viscosidad fuera muy grande, el rozamiento entre capas adyacentes lo sería también, lo
que significa que éstas no podrían moverse unas respecto de otras o lo harían muy poco, es
decir, estaríamos ante un sólido.
MECÁNICA DE FLUIDOS.
La mecánica de los fluidos es la ciencia que estudia el comportamiento mecánico de los fluidos
(en reposo o en movimiento) y su efecto sobre su entorno, tal como superficies de sólidos o
interfaces con otros fluidos.
La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronáutica, la
ingeniería química,civil e industrial, la meteorología, las construcciones navales y la
oceanografía.
La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales: la estática de fluidos, o
hidrostática,que se ocupa de fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de fluidos
en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases
a baja velocidad, en el que puede considerarse que el gas es esencialmente incompresible.
La aerodinámica,o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando los
cambios de velocidad y presión son suficientemente grandes para que sea necesario incluir los
efectos de compresibilidad.
Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a chorro, las turbinas, los
compresores y las bombas. La hidráulica estudia la utilización en ingeniería de la presión del
agua o del aceite.
Las característica fundamental que define a los fluidos es su capacidad para resistir esfuerzos
cortantes ( lo que provocan que carezcan de forma definida)
En la mecánica de fluidos se asume que los fluidos verifican las siguientes leyes:
El principio de conservación de la masa ( ecuación de la continuidad)
El principio de la cantidad de movimiento
La primera y segunda ley de termodinámica
Asi mismo se considera que la energía de un fluido en todo momento consta de tres
componentes:
19. 18
Cinemática. Es la energía debida a la capacidad que posea un fluido
Potencial gravitacional. Es la energía debida a la altitud que un fluido posee
Energía de flujo. Es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.
En mecánica de fluidos solo hay cuatro dimensiones primarias: masa, tiempo,longitud y
temperatura.
LEYES FUNDAMENTALES DE LOS LIQUIDOS.
Son 3 las leyes que forman la base del estudio de la mecánica de fluidos y están son :
1) Ley de La conservación de la masa. Establece que la materia es indestructible, La
rapidez de variación en el tiempo de la masa de un sistema material es nula. La masa
de un sistema material es constante.Sistema es una cantidad fija de materia
2) Ley de la conservación de la cantidad de movimiento. La cantidad de movimiento de
un sistema permanece constante si no hay fuerzas externas que actúen sobre el.
3) Ley de la conservación de la energía.Constituye en el primer principio de la
termodinámica (la primera ley de la termodinámica) y afirma que la cantidad total de
energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema)
permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en
otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que
la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra,
por ejemplo, cuando la energía eléctrica se transforma energía calorífica en un
calefactor.
Las leyes fundamentales de los líquidos se pueden clasificar de la siguiente forma:
a) Hidrostática
Principio fundamental de la hidrostática
Principio de pascal
Principio de Arquímedes
b) Hidrodinámica
Ecuación de continuidad ( principio de conservación de la masa)
Ecuación de Bernoulli
Ley de Torricelli
PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA
El principio fundamental de la hidrostática es la ecuación de equilibrio de una masa liquida.
Este principio establece que si sumergimos un cuerpo en un fluido la presión ejercida por este
es proporcional a la profundidad que se encuentre.
La condición de equilibrio establece que la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el, es
nula en todas las direcciones.
p2 –p1 =ρ. g (h2 –h1)
Presión hidrostática
Cuando un cuerpo se encuentra en el interior de un fluido (sea este líquido o gas) experimenta
fuerzas en toda su superficie, estas fuerzas son siempre perpendiculares a la superficie del
20. 19
cuerpo. Como sobre el cuerpo sumergido actúa una fuerza por superficie entonces está
actuando una presión.
Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes, sobre el fondo del recipiente que locontiene
y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión
hidrostática, provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredesdel
recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación queadopten las
caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya noserían necesariamente
perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de ladensidad del líquido en cuestión y
de la altura a la que esté sumergido el cuerpo y secalcula mediante la siguiente expresión:
P= ρ.h.g
Donde, usando unidades del SI,
•P es la presión hidrostática (en pascales);
•ρ esladensidaddel líquido (enkilogramossobremetro cúbico )
•g es laaceleración de la gravedad (en metros sobresegundo al cuadrado);
•h es la altura del fluido (enmetros). Un líquido en equilibrio ejerce fuerzas perpendiculares
sobre cualquier superficie sumergida en su interior
De esta ecuación podemos concluir que:
a) En todo punto interior de un líquido existe presión
b) La presión es directamente proporcional a la profundidad bajo la superficie. Al doble
de profundidad, la presión del líquido es dos veces mayor; al triple de profundidad, la
presión es el triple etc
c) La presión es directamente proporcional a la densidad del líquido. Si el líquido es dos
veces más denso, la presión es dos veces más; si es tres veces más denso, la presión
del líquido es tres veces más.
d) La presión hidrostática no depende del volumen del líquido, por tal razón, la presión es
la misma a un metro de profundidad en una piscina, que a la misma profundidad en un
lago.
e) http://es.scribd.com/doc/50218673/PRINCIPIO-FUNDAMENTAL-DE-LA-HIDROSTATICA
PRINCIPIO DE PASCAL
El principio de pascal afirma que cualquier aumento de presión en la superficie de un fluido, se
trasmite a cualquier punto del fluido y a las paredes del recipiente que le contiene con igual
intensidad. Esta presión se ejerce en forma perpendicular a las superficies sobre las que se
aplica.
21. 20
Q
La presión total en cualquier punto interior de un líquido es igual a la presión atmosférica que
se ejerce sobre la superficie libre del líquido, más la presión de la columna del líquido que esta
sobre el punto.
Pt =p0 + ρ.h.g
La Presa Hidráulica
El principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas
hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa, entre otras.
Este dispositivo, llamado prensa hidráulica, nos permite prensar, levantar pesos o estampar
metales ejerciendo fuerzas muy pequeñas. Veamos cómo lo hace.
El recipiente lleno de líquido de la figura consta de dos cuellos de diferente sección cerrados
con sendos tapones ajustados y capaces de res-balar libremente dentro de los tubos
(pistones). Si se ejerce una fuerza (F1) sobre el pistón pequeño, la presión ejercida se
transmite, tal como lo observó Pascal, a todos los puntos del fluido dentro del recinto y
produce fuerzas perpendiculares a las paredes. En particular, la porción de pared representada
por el pistón grande (A2) siente una fuerza (F2) de manera que mientras el pistón chico baja, el
grande sube. La presión sobre los pistones es la misma, No así la fuerza!
Como p1=p2 (porque la presión interna es la misma para todos los puntos)
Entonces: F1/A1 es igual F2/A2 por lo que despejando un término se tiene que: F2=F1. (A2/A1)
Si, por ejemplo, la superficie del pistón grande es el cuádruple de la del chico, entonces el
módulo de la fuerza obtenida en él será el cuádruple de la fuerza ejercida en el pequeño.
22. 21
La prensa hidráulica, al igual que las palancas mecánicas, no multiplica la energía. El volumen
de líquido desplazado por el pistón pequeño se distribuye en una capa delgada en el pistón
grande, de modo que el producto de la fuerza por el desplazamiento (el trabajo) es igual en
ambas ramas. ¡El dentista debe accionar muchas veces el pedal del sillón para lograr levantar
lo suficiente al paciente!
En una prensa hidráulica pueden presentarse dos casos:
a) Que los émbolos estén a la misma altura
b) Que los émbolos estén a distintas alturas
PRINCIPIO DE ARQUIMIDES
La relación entre el empuje y el peso del líquido desalojado se conoce como el principio de
Arquímedes que dice “Un cuerpo parcialmente o totalmente sumergido en un fluido, recibe
una fuerza de abajo hacia arriba llamada empuje, que es igual al peso del líquido desalojado.
Arquímedes ha llegado a esta conclusión luego de que intentaba determinar el volumen de los
distintos tipos de sólidos, lo cual es conocido como medición de volumen por desplazamiento
en cuanto a líquidos refiere. Esto explicado de una forma simple sería: el volumen de un
cuerpo es igual a la cantidad de espacio que ocupa. Pero para demostrar esto existen varias
maneras, por lo cual medir el volumen de estos cuerpos tiene algunas variantes.
La descubierta por el científico griego es muy útil para medir el volumen en los cuerpos que no
son permeables al agua.
23. 22
La formula del principio de Arquímedes es la siguiente:
E representa al empuje f es la densidad de los fluidos, V representa el volumen de los fluidos
desplazados, g la aceleración de la gravedad y m es como es usual la masa.
ECUACION DE CONTINUIDAD
Caudal.En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de
tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área
dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa
que pasa por un área dada en la unidad de tiempo.
24. 23
Q = V/t
dónde:
es el caudal (m³/s)
es la velocidad (m/s)
es el área de la sección transversal de la tubería (m²)
t es el tiempo (s)
La cantidad de líquido que pasa por el punto de inicio es la misma que pasa por el punto final,
por lo tanto gasto 1 y gasto 2 son iguales, por lo que podemos deducir su fórmula matemática
como la siguiente:
A₁ V₁=A₂V₂ = cte.
Dónde:
A₁= Área de la sección transversal en la entrada en m².
V₁= Velocidad del líquido en la entrada en m/s
A₂= Área de la sección transversal en la salida en m²
V₂= Velocidad del líquido al salir en m/s
Esta ecuación se conoce como ecuación de continuidad que dice “El producto de la velocidad
del fluido por el área transversal del tubo de corriente, es constante a lo largo de cualquier
parte del tubo de corriente”
De esta ecuación podemos sacar las siguientes conclusiones:
25. 24
1) Que las velocidades de un fluido en un tubo de corriente son inversamente
proporcionales a las secciones rectas del tubo. Esto significa que a mayor sección recta
menor velocidad y a menor sección recta mayor velocidad. Un fluido aumenta su
rapidez en laregión angosta del tubo de corriente, para que el flujo sea continuo.
2) Como la masa del fluido es constante, las líneas de corriente en la parte angosta del
tubo están más juntas que en la parte ancha, por consiguiente, las líneas de corriente
muy espaciadas indican regiones de baja velocidad y líneas de corriente muy próximas
representan regiones de alta velocidad. La mejor forma de representar la velocidad de
un vehículo es mediante líneas de corriente.
3) Cuando un fluido está en movimiento, la energía total permanece constante, una parte
se almacena en la presión del fluido y otra parte como energía cinética. Si la rapidez
aumenta, hay más energía cinética que antes y por la tanto la presión en el interior del
fluido debe disminuir para que la energía total se mantenga constante. Siempre que
aumente la velocidad de un fluido debido a un estrechamiento, la presión disminuye.
Una velocidad alta seta acompañada por una presión baja y viceversa.
PRINCIPIO DE BERNOULLI
El fluido hidráulico en un sistema contiene energía en dos formas: energía cinética en
virtud del peso y de la velocidad y energía potencial en forma de presión. Daniel
Bernoulli, un científico Suizo demostró que en un sistema con flujos constantes, la
energía es transformada cada vez que se modifica el área transversal del tubo.
El principio de Bernoulli dice que la suma de energías potencial y cinética, en los varios
puntos del sistema, es constante, si el flujo sea constante. Cuando el diámetro de un
tubo se modifica, la velocidad también se modifica.
La energía cinética aumenta o disminuye. En tanto, la energía no puede ser creada ni
tampoco destruida. Enseguida, el cambio en la energía cinética necesita ser
compensado por la reducción o aumento de la presión.
El uso de un Venturi en el carburador de un automóvil es un ejemplo del principio de
Bernoulli. En el pasaje de aire a través de la restricción la presión se disminuye. Esa
reducción de presión permite que la gasolina fluya, se vaporice y se mezcle con el aire
La Ecuación de Bernoulli constituye una de las leyes más importantes en el estudio de la
dinámica delos fluidos, se basa esencialmente en la conservación de la energía mecánica.
Consideremos un tubo de corriente estrecho, como el de la figura, por el que circula un fluido
ideal en régimen estacionario.
La ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un fluido bajo condiciones
variantes y tiene la forma siguiente:
(1)
26. 25
2 Parámetros
En la ecuación de Bernoulli intervienen los parámetros siguientes:
: Es la presión estática a la que está sometido el fluido, debida a las moléculas que lo
rodean
: Densidad del fluido.
: Velocidad de flujo del fluido.
: Valor de la aceleración de la gravedad (en la superficie de la Tierra).
: Altura sobre un nivel de referencia.
27. 26
ACTIVIDAD # 1
1. Complete el siguiente cuadro comparativo de los tipos de fluidos utilizados en
hidráulica.
Magnitud Características o
descripción
Formula Unidades de
medidas
Fuerza
Potencia
Trabajo
Presión
2. Utilizando como referencia el grafico, indica lo que establece el principio
fundamental de la hidrostática.
3. Describe el concepto de caudal volumétrico y su expresión matemática
característica.
………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………..
4. Describa las conclusiones de la ecuación de continuidad
………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………...
5. Resolver los siguientes ejercicios.
a) Un cuerpo pesa 30 N y ocupa 0.003 . Calcular su peso si lo sumergimos en agua.
28. 27
b) Una varilla de hierro ( = 7.6 g/c .) tiene 4cm de diámetro y 6 m de longitud.
Calcular:
La masa de la varilla
El peso específico de la varilla
c) Para llenar una piscina de 25mx10mx3m, se utiliza una manguera de 10 cm de
diámetro. Si demora 10 días en llenar la piscina calcular:
El volumen de agua necesario para llenar la piscina, en litros
El caudal en litros por segundo
Con que rapidez sale el agua de la manguera
d) Un tubo de sección transversal circular se ensancha gradualmente desde un
diámetro d1= 12cm hasta un diámetro D2= 25 cm si el agua llega al tubo a
1,4 m/s, calcular
Cuál es la velocidad de salida del agua
El caudal en litros por segundo
29. 28
FLUIDOS UTILIZADOS EN NEUMATICA
Aire comprimido.
El aire comprimido es un gas casi perfecto que se caracteriza por su fluidez compresibilidad y
elasticidad. La fluidez permite a sus partículas ofrecer escasa resistencia al deslizamiento, la
compresibilidad hace que determinada cantidad de gas pueda reducir su volumen si este se
encuentra en un recipiente herméticamente cerrado, y la elasticidad permite que al
comprimirlo en ese mismo recipiente, ejerza sobre sus paredes determinada presión , normal
a las superficies en contacto. De estas características esenciales destaca la compresibilidad,
cualidad que lo diferencia de los fluidos empleados en hidráulica
Se denomina comprimido el aire que se encuentra a una presión superior a la atmosférica;
esta condición del aire se obtiene mediante bombas o compresores. El empleo del aire
comprimido en las fábricas para el accionamiento de las máquinas, introducido a principios del
siglo xx determinó un cambio importantísimo en el desarrollo de la producción en serie.
El aire comprimido es utilizado generalmente en los talleres de automóviles y en las estaciones
de servicio para mover los diferentes aparatos; además, es necesario para inflar los
neumáticos. También se emplea en los motores sobrealimentados y en ciertas instalaciones de
frenado de mando neumático, sobre todo en los camiones. Otra aplicación de aire comprimido
se tiene en ciertos tipos de suspensión neumática existentes en algunos tipos de automóviles
(como el Renault Dauphine Aerostable), camiones y remolques: se emplean recipientes
especiales de goma o de cloruro de polivinilo, que contienen aire a alta presión, para
completar o substituir la función de los muelles.
Dentro de las aplicaciones industriales, los componentes que utilizan fluidos a presión van
tomando una gran preponderancia y su aceptación se universaliza cada vez más a medida que
se van desarrollando nuevas aplicaciones. Es por esta razón que el aire comprimido se ha
convertido en la segunda fuente de energía utilizada en la industria, después de la energía
eléctrica, ahora otra gran fuente es el gas.
Si se pregunta por qué el aire comprimido, la respuesta es por su velocidad y su rapidez de
respuesta de trabajo. Su acción no es tan rápida como la eléctrica, pero si es notablemente
más rápida que la hidráulica. Por otra parte podemos pensar que la energía neumática tiene
como materia prima el aire atmosférico el cual se puede tomar en la cantidad necesaria,
totalmente gratuito, para comprimirlo y transformarlo como fuente de energía.
El aire atmosférico es un gas incoloro, insaboro e inoloro, compuesto por una mezcla de gases,
que posee todos los elementos de la tabla periódica, y también vapor de agua.
La presión atmosférica es entonces la fuerza que ejercen los once Kilómetros de estos gases
atmosféricos, sobre el aire de la superficie terrestre.
Se definen algunos términos claves con los que se trabaja e identificaran los parámetros de
operación.
1. PRESION DE AIRE:
30. 29
La presión se define como la fuerza que actúa sobre unidad de superficie.
Donde P para el sistema inglés (lbf/in2
) y para el sistema internacional (kgf/cm2
).
Al confinar un gas en un recipiente, el choque de las moléculas entre sí y con las paredes del
recipiente es lo que origina la presión. Al comprimir el gas paulatinamente se aumentará el
choque de las partículas, por tener menos área de acción, aumentando por ende la presión. La
presión es usualmente medida por un manómetro que registra la diferencia entre la presión en
un recipiente y la presión atmosférica. La presión tomada en el manómetro no es la presión
verdadera, para obtener la presión verdadera es necesario adicionar la presión manométrica.
CARACTERÍSTICAS DEL AIRE
Humedad del aire.
La cantidad de agua que una masa de aire puede contener no es constante, sino variable en
función de la temperatura y presión del aire. Para un lugar determinado y a las mismas
condiciones atmosféricas, cada 10ºC de aumento de temperatura se duplica aproximadamente
la capacidad de contener vapor de agua en el aire ambiente. Así pues, hay dos medios
generales de expresar la medida de la humedad del aire:
Humedad absoluta o contenido de vapor de agua en el aire, normalmente se expresa
en gramos de agua por kilogramo de aire seco y no varía con el calentamiento o
enfriamiento del aire.
Humedad relativa o contenido porcentual de vapor de agua en el aire sobre el máximo
posible a una temperatura determinada. La humedad relativa disminuye al calentar el
aire y aumenta al enfriarlo.
La humedad relativa es la humedad que contiene una masa de aire, en relación con la máxima
humedad absoluta que podría admitir sin producirse condensación, conservando las mismas
condiciones de temperatura y presión atmosférica. Esta es la forma más habitual de expresar
la humedad ambiental y se expresa en porcentaje.
Donde
Es la presión parcial de vapor de agua en la mezcla de aire;
Es la presión de saturación de vapor de agua a la temperatura en la mezcla de
aire; y
Es la humedad relativa de la mezcla de aire que se está considerando.
31. 30
La importancia de esta manera de expresar humedad ambiental estriba en que refleja muy
adecuadamente la capacidad del aire de admitir más o menos vapor de agua, lo que, en
términos de comodidad ambiental para las personas, expresa la capacidad de evaporar la
transpiración, importante regulador de la temperatura del cuerpo humano.
Punto de rocío
Imágenes del fenómeno.
El punto de rocío o temperatura de rocío es la temperatura a la que empieza a condensarse el
vapor de agua contenido en el aire, produciendo rocío, neblina o, en caso de que la
temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.
Para una masa dada de aire, que contiene una cantidad dada de vapor de agua (humedad
absoluta), se dice que la humedad relativa es la proporción de vapor contenida en relación a la
necesaria para llegar al punto de saturación, expresada en porcentaje. Cuando el aire se satura
(humedad relativa igual al 100%) se llega al punto de rocío. La saturación se produce por un
aumento de humedad relativa con la misma temperatura, o por un descenso de temperatura
con la misma humedad relativa.
FLUIDOS UTILIZADOS EN LOS SISTEMAS OLEOHIDRAULICOS
Las principales funciones de los fluidos utilizados en circuitos oleohidráulicos son:
• Capacidad de transmisión de potencia.
En los circuitos hidráulicos, el fluido se emplea para transmitir potencia; esta transmisión se
basa en el Principio de Pascal, por el que la presión ejercida en un punto del fluido se transmite
a cualquier punto del mismo.
•Lubricación entre las partes móviles y las fijas.
El fluido debe reducir la fricción y el desgaste entre los diferentes elementos del circuito.
•Disipación (refrigeración) del calor generado en el circuito.
En los circuitos hidráulicos se genera calor debido a la fricción entre partes fijas y móviles y a la
fricción del aceite en los conductos y en los diferentes elementos. Es habitual hacer circular el
aceite a través de intercambiadores para mantener una temperatura adecuada de trabajo del
mismo.
•Protección frente a la corrosión.
32. 31
El fluido deben impedir el ataque químico del agua de condensación y de ciertos aditivos del
mismo sobre los elementos del circuito, y cuya proporción va aumentando a medida que el
fluido se va oxidando.
•Amortiguación de vibraciones causadas por transitorios de presión.
CARACTERÍSTICAS DE FLUIDOS HIDRÁULICOS.
PUNTO DE CONGELACIÓN.
Esta característica es una de las más importantes cuando los sistemas hidráulicos se destinan a
trabajar a temperaturas ambiente muy bajas. En efecto, desde que se pone en marcha el
motor de la máquina, el fluido debe estar en condiciones de circular inmediatamente a través
de las tuberías. El punto de congelación viene ligado al desparafinado de los aceites, es decir,
los aceites de naturaleza nafténica tienen puntos de congelación inferiores a los aceites de
naturaleza parafínica. Para obtener el punto de congelación o de coagulación de un aceite, se
puede obtener por enfriamiento (descenso de la temperatura) o por calentamiento
progresivo. Los aceites sometidos a un descenso gradual de temperatura llegan a un punto en
el que comienzan a enturbiarse debido a la formación de microcristales de parafina. A esta
temperatura se le denomina punto de niebla (cloud point). A pesar de que el fluido aún
mantiene su movilidad, este punto debe tenerse en cuenta en ciertas aplicaciones tales como
compresores frigoríficos, puesto que a partir de este punto pueden existir dificultades con las
válvulas y discontinuidad de película lubricante. Si se continúa bajando la temperatura, los
cristales de parafina aumentarán de tamaño, hasta llegar a un punto en el que el fluido no
presenta movilidad alguna: es el punto de congelación. En general un aceite mineral no debe
utilizarse a una temperatura inferior a 10º C por encima de su punto de congelación. Es decir,
si un aceite tiene de punto de congelación -30º C, no se utilizará a temperaturas inferiores a -
20º C
Poder Antiespumante
Se define como la facilidad con que el aire se separa del fluido para no formar
burbujas, ya que el fluido no se comportaría como una barra de acero (el fluido sería
compresible). Sin embargo, todo aceite contiene aire. Las espumas se forman en los
circuitos por un batido del fluido: consisten en unas esferas o glóbulos de aire, de muy
diversos tamaños, que pueden provocar una discontinuidad de película lubricante, un
incremento de la oxidación del aceite, una corrosión de las superficies metálicas y unas
considerables diferencias de compresibilidad en el fluido hidráulico, además de formar
una capa superficial que impide el normal enfriamiento del lubricante. Por estos
motivos se aditivan los fluidos con agentes antiespumantes.
Punto de Anilina
El punto de anilina de un fluido define su poder disolvente y permite prever aproximadamente
su acción sobre los sellos y las guarniciones interiores de las tuberías (flexibles). Guarda una
estrecha relación con el hinchamiento de los cauchos sintéticos por inmersión. Según sea el
material con que están fabricados los dispositivos de estanqueidad o de revestimiento,
examinemos los fenómenos que pueden observarse por encima o por debajo del punto de
anilina ideal. Para un valor superior al punto de anilina ideal:
Reblandecimiento
33. 32
Hinchamiento
Disgregación del material.
Para un valor inferior:
Endurecimiento del material.
Índice de Desemulsión
Se define como la menor o mayor facilidad que presenta un aceite para separarse del agua que
pudiera contener. El agua y el aceite dan origen a las emulsiones, de las cuales se derivan unos
lodos sobre los que se van fijando las impurezas y diferentes partículas arrastradas por el
aceite. La presencia de agua en aceites minerales es siempre perniciosa, y es muy crítica en los
fluidos de transformadores, máquinas frigoríficas, instrumentos de precisión, etc. En general
es rechazable en todos los casos por los problemas de corrosión que produce, rotura de
película lubricante y variaciones de viscosidad.
Poder Anticorrosivo
Los aditivos anticorrosivos combaten la acción de la humedad y el óxido sobre los órganos
pilotos de un circuito. Estos aditivos se interponen entre las superficies metálicas y el agua.
Hay que reconocer que por muy bien que esté concebido un circuito, igual entrará el agua.
Compresibilidad
En la mayoría de aplicaciones no es necesario considerar la compresibilidad de fluido; sin
embargo, en algunas circunstancias este factor debe ser considerado para evitar posibles
problemas de funcionamiento del sistema:
Gran distancia entre el elemento de control y el receptor.
Cilindros de largos recorridos con bajas velocidades.
Accionamiento de cilindros paralelos o motores en rotación con cargas desiguales.
Viscosidad
Representación de la Viscosidad.
Es la característica más importante de un fluido, por medio de la cual se obtiene su
capacidad física de lubricación. Se puede definir como la resistencia interna que
ofrecen entre sí las moléculas al deslizarse unas sobre otras.
34. 33
ADITIVOS
Como aditivos lubricantes se entienden aquellos compuestos químicos destinados a mejorar
las propiedades naturales de un lubricante, y, conferirle tras que no poseen y que son
necesarias para cumplir su cometido.
Fundamentalmente, los aditivos persiguen los siguientes objetivos:
1. Limitar el deterioro del lubricante a causa de fenómenos químicos ocasionados por razón de
su entorno o actividad.
2. Proteger a la superficie lubricada de la agresión de ciertos contaminantes.
3. Mejorar las propiedades físico-químicas del lubricante o proporcionarle otras nuevas.
CLASIFICACIÓN DE ADITIVOS
PROPIEDADES SOBRE LAS QUEACTÚA TIPOS DEADITI VOS
a) Propiedades físicas viscosidad congelación
Mejorados del 1. y.
Depresor del p. de congelación
b) Propiedades químicas
Oxidaciones a baja
y alta temperatura
Corrosiones
y herrumbre
Anti-oxidantes
Anti-corrosivos
Anti-herrumbre
c) Propiedades físico-químico
Detergentes dispersantes y
antioxidantes Aditivos de
extrema presión para
engranajes Antiespumantes
Emulgentes
Detergentes y antioxidantes o
multifunciónales (HO) De
untuosidad, anticorrosivos y
de E. Contra formación de
espuma. Emulsionantes.
35. 34
TIPOS DE FLUIDOS UTILIZADOS EN HIDRÁULICA.
Estos son los tipos más comunes de fluidos que actualmente se aplican.
1. Derivados del petróleo. Aceites Hidráulicos a base de petróleo son los más generalmente
utilizados para aplicaciones hidráulicas, donde no hay peligro de incendio, ni probabilidad de
fugas que puedan causar contaminación de otros productos, sin grandes fluctuaciones de
temperatura, y sin impacto ambiental.
2. Resistentes al fuego. En aplicaciones en las que los riesgos de incendio o contaminación del
medio ambiente son un problema, los fluidos a base de agua o mezclas acuosas ofrecen varias
ventajas. Los fluidos que incluyen agua-glicol y fluidos de agua-en-aceite que utilizan
emulsionantes, estabilizantes y otros aditivos. Debido a su lubricidad reducida, las bombas de
pistones utilizadas con estos fluidos deben ser limitadas a 3000 psi máximo.
3. Mezclas de agua y glicol. Estos fluidos incorporan del 35 al 60 % de agua para proporcionar
la suficiente resistencia al fuego, adicionalmente, anticongelantes como el etileno, Di etileno,
propileno los cuales no son tóxicos y biodegradables, incluyendo un espesante tal como poli-
glicol para proporcionar la viscosidad requerida. Estos tipos de líquidos también proporcionar
todos los aditivos importantes, tales como anti-desgaste, espuma, oxidación, además de
inhibidores de la corrosión. Viscosidad, pH, y el control de la dureza del agua son sumamente
importantes en estos sistemas.
4. Mezclas de aceite en agua. Estos líquidos se hacen de las gotitas de aceite muy pequeñas
dispersas en una fase continua en agua. Todos estos fluidos tienen muy baja viscosidad,
excelente resistencia al fuego, y la capacidad de una buena refrigeración, debido a la gran
proporción de agua. Los aditivos deben ser útiles para mejorar su lubricidad inherentemente
pobre y para proteger los componentes contra la corrosión.
5. Mezclas de agua en aceite. El contenido de agua en fluidos de aceite podría ser
aproximadamente del 40 por ciento. Estos fluidos consisten en gotas de agua muy compactas
dispersas en una fase continua de aceite. La fase de aceite ofrece excelente lubricidad, el
contenido de agua proporciona el nivel necesario de resistencia al fuego y aumenta la
capacidad de enfriamiento.
6. Fluidos sintéticos resistentes al fuego. Estos fluidos se fabrican de tres variedades de fibras
sintéticas: esteres de fosfato, hidrocarburos clorados, y también de base sintética. Estos
líquidos no contienen agua o materiales inestables, y que ofrecen un funcionamiento
36. 35
aceptable en altas temperaturas sin perder los elementos esenciales. Los fluidos también son
adecuados para aplicaciones de alta presión.
7. Aceites vegetales. La producción de aceites hidráulicos vegetales llega hasta los miles de
millones de litros en estos días. Sin embargo, debido a la complejidad tecnológica y las razones
monetarias, pocos son utilizables para la formulación de fluidos EA (Ambientalmente
aceptable). Los aceites vegetales útiles hidráulicos ofrecen una excelente capacidad de
lubricación y no son tóxicos y altamente biodegradables, relativamente más asequible en
comparación con los fluidos sintéticos, y se construyen a partir de los recursos naturales
renovables.
8. Aceites de colza o canola, parece ser la base para el más común de los fluidos hidráulicos
biodegradables. La alta calidad de RO se ha mejorado con el tiempo, y se ha convertido más y
más popular, pero tiene problemas, tanto en altas y bajas temperaturas y se inclina a
envejecer rápidamente. Su costo, aproximadamente el doble que el aceite mineral hace que
sea más accesible que muchos otros fluidos EA.
10. Poli-glicol. La aplicación de estos está disminuyendo debido a su toxicidad acuosa,
mientras que es mezclado con aditivos lubricantes y además por la incompatibilidad con los
aceites minerales, así como materiales de sellado. Los fluidos a base de Poli-glicol se han
ofrecido por mucho tiempo y todavía se utilizan ampliamente. También se utilizan realmente
desde mediados de 1980-en las máquinas de construcción (excavadoras) y una variedad de
instalaciones fijas. Esos fueron los primeros aceites biodegradables en la industria.
11. Agua. Al tener la posibilidad de que las restricciones ambientales cada vez más estrictas en
la aplicación de aceite minerales, los fluidos hidráulicos a base de agua puede convertirse en
una alternativa realista. El agua pura tiene baja lubricidad y no puede trabajar como
un lubricante en el sentido convencional, pero el agua se ha utilizado como fluido hidráulico
en los usos especiales donde la contaminación por fugas y el peligro de incendio son las
principales preocupaciones. Nuevos diseños y también el uso de materiales resistentes al
desgaste positivamente han puesto de manifiesto las posibilidades de utilización del agua
como fluido hidráulico nuevo.