Potencia hidráulica
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La potencia hidráulica es el uso de fluidos a presión para generar, controlar y transmitir potencia. La energía fluida se subdivide convencionalmente en hidráulica (que utiliza un líquido como aceite mineral o agua) y neumática (que utiliza un gas como aire comprimido u otros gases). Aunque el vapor también es un fluido, la máquina de vapor suele clasificarse por separado de la energía fluida (que implica hidráulica o neumática). Los sistemas de aire comprimido y presión de agua se utilizaban antiguamente para transmitir energía desde una fuente central a usuarios industriales en áreas geográficas extensas; hoy en día, los sistemas de energía fluida suelen encontrarse dentro de un solo edificio o máquina móvil.
Los sistemas de energía fluida realizan su trabajo mediante un fluido presurizado que actúa directamente sobre un pistón en un cilindro o en un motor fluido. Un cilindro fluido produce una fuerza que da lugar a un movimiento lineal, mientras que un motor fluido produce un par que da lugar a un movimiento giratorio. Dentro de un sistema de energía fluida, los cilindros y los motores (también llamados actuadores) realizan el trabajo deseado. Los componentes de control, como las válvulas, regulan el sistema.
Un sistema de potencia hidráulica tiene una bomba accionada por un motor primario (como un motor eléctrico o un motor de combustión interna) que convierte la energía mecánica en energía hidráulica. El fluido presurizado es controlado y dirigido por válvulas hacia un dispositivo actuador, como un cilindro hidráulico o un cilindro neumático, para proporcionar movimiento lineal, o un motor hidráulico o un motor neumático, para proporcionar movimiento rotatorio o par de fuerzas. El movimiento rotatorio puede ser continuo o limitarse a menos de una revolución.
Bombas hidráulicas
Bombas dinámicas (sin desplazamiento positivo)
Este tipo se utiliza generalmente para aplicaciones de baja presión y alto caudal. Dado que no son capaces de soportar altas presiones, su uso en el campo de la energía hidráulica es escaso. Su presión máxima está limitada a 250-300 psi (1,7-2,0 MPa). Este tipo de bomba se utiliza principalmente para transportar fluidos de un lugar a otro. Las bombas centrífugas y las bombas de hélice de flujo axial son los dos tipos más comunes de bombas dinámicas.[1]
Bombas de desplazamiento positivo Este tipo se utiliza universalmente para sistemas de potencia hidráulica. Con esta bomba, se expulsa una cantidad fija de fluido al sistema hidráulico por cada revolución del eje de la bomba. Estas bombas son capaces de superar la presión resultante de las cargas mecánicas del sistema, así como la resistencia al flujo debida a la fricción. Estas dos características son muy deseables en las bombas de potencia hidráulica. Estas bombas también tienen las siguientes ventajas sobre las bombas de desplazamiento no positivo:
- Capacidad de alta presión (hasta 12 000 psi, aprox. 80 MPa)
- Tamaño pequeño y compacto
- Alta eficiencia volumétrica
- Pequeños cambios en la eficiencia en todo el rango de presión de diseño[1]
Características
Los sistemas de energía fluida pueden producir alta potencia y grandes fuerzas en pequeños volúmenes, en comparación con los sistemas eléctricos. Las fuerzas que se ejercen pueden controlarse fácilmente dentro de un sistema mediante medidores y contadores. En comparación con los sistemas que proporcionan fuerza a través de la electricidad o el combustible, los sistemas de energía fluida son conocidos por tener una larga vida útil si se mantienen adecuadamente. El fluido de trabajo que pasa a través de un motor hidráulico proporciona de forma inherente la refrigeración del motor, que debe disponerse por separado en el caso de un motor eléctrico. Los motores hidráulicos normalmente no producen chispas, que son una fuente de ignición o explosiones en zonas peligrosas que contienen gases o vapores inflamables.
Los sistemas de potencia hidráulica son susceptibles a pérdidas de presión y caudal dentro de las tuberías y los dispositivos de control. Los sistemas de potencia hidráulica están equipados con filtros y otras medidas para preservar la limpieza del fluido de trabajo. Cualquier suciedad en el sistema puede causar el desgaste de las juntas y fugas, o puede obstruir las válvulas de control y provocar un funcionamiento errático. El fluido hidráulico en sí mismo es sensible a la temperatura y la presión, además de ser algo compresible. Esto puede hacer que los sistemas no funcionen correctamente. Si no funcionan correctamente, pueden producirse cavitación y aireación.
