Oleohidráulica

La hidráulica es una rama de la física y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos. En definitiva, se trata de, mediante un circuito hidráulico, controlar por medio de una serie de válvulas un actuador hidráulico (ya sea axial o rotativo), para así a su vez gobernar una serie de aplicaciones que van desde la maquinaria industrial hasta la dirección asistida de los vehículos.

La oleohidráulica es una rama de la hidráulica que utiliza derivados del petróleo como fluidos. En esencia, la oleohidráulica es la técnica aplicada a la transmisión de potencia mediante fluidos de tipo líquido (en oposición a la neumática, que utiliza como fluido el aire), como son: el agua (poco usada), el aceite soluble (poco adecuado, aunque económico), el aceite vegetal (mejores propiedades que el agua), hidrocarburos clorados, y el aceite mineral (al que suelen añadírsele aditivos de cara a mejorar sus propiedades).

Los aceites hidráulicos se seleccionan de acuerdo con sus características físico-químicas (punto de fluidez, viscosidad, rango de temperaturas de trabajo…) y han de cumplir las siguientes funciones en el circuito: Transmisión de potencia, lubricación de piezas móviles, disipación del calor, protección contra la corrosión, reducir la formación de espumas e impedir oxidación y la formación de impurezas, picaduras, lodo, goma, etc.

En cuanto a los constituyentes de un circuito neumático, los principales son el depósito, las bombas, válvulas, tuberías y actuadores y, como componentes accesorios, podemos señalar los enfriadores, filtros, racores y manómetros.

En este enlace del Catedu, muy completo, como siempre, podemos encontrar simbología hidráulica, información sobre los fluidos utilizados, una comparativa entre hidráulica y neumática, los principios físicos en que se basan este tipo de aplicaciones, problemas resueltos, etc.

El trabajo de resumir el tema de nuestro libro lo ha hecho McGrawHill para nosotros, y como mi trabajo (parte de él, claro) es traértelo, aquí lo tienes:

La palanca

El descubrimiento de la palanca y su empleo en la vida cotidiana proviene de la época prehistórica. Su empleo cotidiano, en forma de cigüeñales, está documentado desde el tercer milenio a. C. –en sellos cilíndricos de Mesopotamia– hasta nuestros días. El manuscrito más antiguo que se conserva con una mención a la palanca forma parte de la Sinagoga o Colección matemática de Pappus de Alejandría, una obra en ocho volúmenes que se estima fue escrita alrededor del año 340. Allí aparece la famosa cita de Arquímedes: «Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo».

La palanca es un sistema de transmisión lineal que consiste en una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo (PA o fulcro). En un punto de la barra se aplica una fuerza (F o potencia) con el fin de vencer un peso o una resistencia (R).

El objetivo de la palanca es el de reducir el esfuerzo que una persona o máquina debe hacer para cumplir con un objetivo, aunque no todas las palancas nos ayudan a reducir tal esfuerzo.

Basándonos en la definición de palanca, podemos distinguir los siguientes elementos en la misma:

• Potencia (F). Fuerza que aplicamos en un punto de la palanca para obtener un resultado.
• Resistencia (R). Fuerza que tenemos que vencer; es la que hace la palanca como consecuencia de haber aplicado nosotros la potencia.
• Brazo de potencia (BP). Distancia entre el punto en el que aplicamos la potencia (F) y el punto de apoyo (PA).
• Brazo de resistencia (BR). Distancia entre la resistencia (R) y el punto de apoyo (PA).

Para conocer el funcionamiento de las palancas de forma visual podemos usar la animación creada por Javier Álvarez Albarca:


Y si esta animación no te ha colmado, aquí tienes más: IES "La Vega de San José", Lego Education, Junta de Andalucía y Genmatic.
Según la posición que ocupe la fuerza, la resistencia y el punto de apoyo en la palanca, existen tres tipos de palancas:

Teorema de Bernouilli. ¿Por qué vuela un avión?

Tanto la neumática como la oleohidráulica se basan en la mecánica de fluidos para desarrollar sus aplicaciones, concretamente, en los siguientes principios físicos fundamentales: el principio de Pascal, la ecuación de continuidad, el teorema de Bernouilli y la potencia hidráulica. Del principio de Pascal ya hablamos en una entrada anterior por lo que nos dedicaremos a hablar aquí de los otros tres principios. Sea:

Potencia hidráulica. No es sino una expresión particular de la potencia que, en el caso de los fluidos y siendo p la presión y Q el caudal, puede escribirse como:

P = W/t = F.e/t = p.S.e/t = p.Q

Ecuación de continuidad. Si la tubería a lo largo de la cual circula el fluido tiene dos secciones diferentes S₁ y S₂, en las cuales el fluido, con una densidad r₁ y r₂, posee las velocidades respectivas v₁ y v₂ , al ser la masa de fluido circulante igual en cualquier punto del trayecto se establece que:

m1 = m2 Þ r1.V1 = r2. V2 Þ S1.v1.r1 = S2.v2.r2 = cte

Si el fluido es incompresible (caso de los líquidos), r₁ = r₂, con lo que la expresión anterior resulta:

S1.v1  = S2.v2 Þ Q1 = Q2 = cte

Esto es, el caudal permanece constante.

Ecuación de Bernoulli. El Principio de Bernoulli afirma que la suma de  las energías cinética, potencial y de presión, en distintos puntos de un fluido en movimiento estacionario que recorre un tubo inclinado, debe ser constante. Al variar el diámetro de la tubería la velocidad cambia y la energía cinética también varía. Si la energía no puede crearse ni destruirse, la variación de energía cinética debe ser compensada por un aumento o disminución de la energía de presión.

Si los puntos 1 y 2 de una tubería se encuentran a las alturas h₁ y h₂ y las presiones del fluido en ambos son, respectivamente, p₁ y p₂, la expresión matemática del teorema de Bernoulli es la siguiente:

pV + mgh + ½ m v2 =cte

 Dividiendo para mg:

p/ρg + h + v2 /2g = H = cte

donde H es un valor constante denominado altura total de carga.

Si quieres saber más sobre el principio de Bernouilli y sus aplicaciones puedes visitar la página de hyperphysics y/o echarle un vistazo a esta animación de educarchile, dónde encontrarás la explicación física al por qué de la sustentación en el aire de los aviones:

Neumática. Unos enlaces

En esta unida elaborada por Antonio Bueno podemos encontrar una completa simbología neumática e hidráulica con actividades incluidas. Del mismo autor tienes un sencillo simulador online.

Desde este enlace puedes descargarte unos apuntes muy completos sobre hidráulica y neumática, los elementos que los integran y los circuitos típicos de potencia y control.

De la Universidad de Guadalajara te dejo un manual para hacer prácticas con el programa fluidsim donde se explican las posibilidades y condiciones de utilización del programa.

Otro interesante enlace del pntic en el que se describe la simbología neumática y los principales circuitos neumáticos básicos de control y automatización; lo bueno es que se incluyen simulaciones de su funcionamiento.
En una entrada antigua de este mismo blog tienes acceso a un crucigrama neumático.

En la página de rlopez33 tenemos de todo: conceptos básicos, principios físicos, producción, distribución y acondicionamiento del aire comprimido, actuadores, circuitos…

Aquí tienes un enlace a la web de sistemas neumáticos de Fernando Martínez Moya.
Desde aquí puedes bajarte un pneumatic-sim 1.0, un sencillo simulador que te permitirá visionar el funcionamiento de los circuitos de control más simples.
Te dejo también una presentación elaborada por Antonio Vives:

Neumática. Iniciación

La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Por medio de un fluido, sea este aceite, en cuyo caso hablaremos de oleohidráulica, agua, y hablaremos de hidráulica, o aire, en cuyo caso hablaremos de neumática, se puede conseguir activar un motor con movimiento rotativo o accionar un cilindro para que su vástago adquiera un movimiento lineal alternativo de entrada y salida.

La neumática se utiliza en la automatización de multitud de procesos: apertura y/o cierre de puertas en trenes o autobuses, levantamiento de grandes pesos, accionamientos para mover determinados elementos, etc. El control del actuador (motor o cilindro) se realiza mediante válvulas que hacen las veces de interruptores, pulsadores, conmutadores, la realizan las funciones lógicas AND y OR, etc. Si establecemos un paralelismo con un circuito eléctrico, podemos distinguir cuatro partes básicas:

1. El generador. En neumática dispondremos de un compresor, un depósito y una unidad de tratamiento.
2. Los conductores. Ahora hablaremos de tubos (tuberías en el caso de la oleohidráulica).
3. Los elementos de control, mando y protección. Serán diferentes válvulas las encargadas de controlar la "lógica" del circuito, el mando, la regulación de velocidad, el control de la presión, temporizar los actuadores, etc.
4. Los receptores. Son, en este caso, motores neumáticos y cilindros (de simple o doble efecto).

Te dejo una infografía realizada por Pilar Latorre en la que se nos habla de los conceptos básicos asociados a la neumática (presión y caudal), los tipos de compresores, algunos tipos de válvulas y actuadores y, no menos importante, un enlace para descargar una demo del programa de simulación neumática Fluidsim.

También puede ser de utilidad visitar el Proyecto Techno con actividades y unidades correspondiente a Tecnología Industrial I y II.
Otra forma de ver lo mismo, mejor o peor lo tienes que decidir tú, es la que se nos brinda desde Pepeweb.
En el enlace al Instituto de Máquina Herramienta, aparece desarrollada la unidad de neumática de forma muy, muy completa, con ejercicios, test, simulaciones, etc.
En LogicLab encontramos un software online que nos permite realizar simulaciones en 3D, no con simbología.

Dime qué es lo que no te ha gustado de esta entrada; si no me comentas nada pensaré que todo estaba tan bien, que no he de cambiar nada.

Calibre y Micrómetro

Por definición, un instrumento de medida es un aparato que se usa para, mediante la comparación de un patrón o estándar con el objeto de estudio, establecer una medición, una gradación de su valor, una relación numérica entre el objeto a graduar y la unidad de referencia, que será el valor de su medida. Los instrumentos de medida han de ser precisos, esto es, capaces de dar el mismo resultado en distintas mediciones realizadas en las mismas condiciones, y exactos, es decir, han de proporcionar un valor cercano al valor de la magnitud real.

Entre los instrumentos de precisión para la medida de longitudes podemos destacar dos por su sencillez y fiabilidad: el micrómetro y el calibre:
El micrómetro, tornillo de Palmer o simplemente Palmer, es un instrumento de medida con el cual podemos alcanzar precisiones de hasta milésimas de milímetro. Su funcionamiento, basado en un tornillo micrométrico de rosca fina incorpora un nonio. Para hacer la medida el proceso es el siguiente: Primero nos fijaremos en la escala longitudinal y si el “0” de la escala del tambor coincide con la escala fija, leemos directamente el valor en ella; en caso contrario leeremos el valor anterior al cero y añadiremos la medida que se aprecie con las marcas del tambor. La longitud máxima mensurable con este aparato es del orden de 25 mm y, para ver su funcionamiento, te dejo esta animación:


¿Quieres más animación? Aquí tienes otras dos posibilidades: micrometro.swf y Micrometer_res1micra.aspx. También puedes descargarte una aplicación autoinstalable elaborada por el IES Rio Cuerpo de Hombre; en ella encontrarás una descripción de las partes del micrómetro, una simulación de su funcionamiento, una explicación de cómo realizar la lectura, prácticas para realizar medidas,  modelos...

Neumática. Ventajas e inconvenientes

La neumática es la parte de la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Aunque las aplicaciones del aire comprimido no son nuevas, lo que sí es relativamente reciente es su empleo en circuitos cerrados en forma de sistemas de control y actuación, habiéndose constituido, en la actualidad, en una herramienta básica dentro del control y automatización de la industria.

La utilización del aire comprimido en los procesos de producción cuenta con las siguientes ventajas:

1. Es abundante (disponible de manera ilimitada).
2. Transportable (fácilmente transportable, además los conductos de retorno son innecesarios puesto que lo escapes se hacen a la atmósfera).
3. Se puede almacenar (permite el almacenamiento en depósitos).
4. Resistente a las variaciones de temperatura.
5. Es seguro, antideflagrante (no existe peligro de explosión ni incendio).
6. Limpio (lo que es importante para industrias como las químicas, alimentarias, textiles, etc.).
7. Los elementos que constituyen un sistema neumático, son simples y de fácil comprensión.
8. La velocidad de trabajo es alta. Además permite invertir fácilmente el sentido de trabajo.
9. Tanto la velocidad como las fuerzas son regulables de una manera continua. La neumática resulta útil para esfuerzos que requieran precisión y velocidad.
10. Aguanta bien las sobrecargas (no existen riesgos de sobrecarga, ya que cuando ésta existe, el elemento de trabajo simplemente para sin daño alguno). 

Herramientas. Clasificación de las herramientas

Las herramientas son objetos cuya finalidad es facilitar la realización de tareas mecánicas que requieren de la aplicación de una determinada fuerza física, permitiendo la disminución de la fuerza a ejercer o ejercer ésta de una forma más cómoda.

Las herramientas (hechas inicialmente de hierro, como sugiere la etimología de la palabra) se fabrican para cumplir una o más (multiherramienta) funciones específicas y cuyo diseño, en muchas ocasiones, no es sino la combinación de una serie de máquinas simples: palancas, poleas, etc.

Una clasificación sencilla puede ser aquella que diferencia entre herramientas manuales y mecánicas, siendo las primeras aquéllas que se valen de la fuerza muscular humana, mientras que las segundas utilizan una fuente de energía externa, por ejemplo la energía eléctrica. Otra clasificación, más extendida y generalizada, es aquella que distingue entre:

1. Herramientas de medida: Cintas métricas, reglas, calibres, voltímetros, amperímetros…

2. Herramientas de trazado: Lápices, granetes, compases, escuadras

3. Herramientas de sujeción: Tornillos de banco, sargentos o gatos, mordazas, entenallas, alicates, tenazas…

4. Herramientas de corte: Tijeras, cúter, cortatubos, alicates de corte…

5. Herramientas para serrar: Sierra de marquetería, serrucho, sierras de arco, sierras de calar…

6. Herramientas para rebajar o trocear: Formones, gubias, escoplos, cinceles, buriles, cepillos de carpintero, limas, escofinas…

7. Herramientas de taladrado: Barrenas, berbiquíes, taladros manuales, taladradoras eléctricas…

5. Herramientas de golpeo: Martillos, mazas, botadores…

9. Herramientas para atornillar: Destornilladores, llaves fijas, llaves de tubo, llaves Allen…

10. Herramientas de unión: Pegamento instantáneo, cola blanca, pegamento termofusible, silicona, soldadores,

11. Herramientas de construcción: Fresadoras, tornos…

Desde esta animación del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte, podemos acceder a una colección de enlaces sobre el mundo de las herramientas; en ella podrás encontrar:una zona de juegos y pasatiempos, un taller virtual con las herramientas clasificadas por grupos y dentro de cada uno de ellos, diferentes herramientas, con su definición, tipo, etc., una zona de seguridad con señales de seguridad, primeros auxilios, etc. y un área para la evaluación de los conocimientos adquiridos. Aprovéchala:

Cazadores de nieblas

Si el tiempo es oro, el agua es vida. Tanto es así que a nuestros antepasados difícilmente se les ocurría establecer un asentamiento alejado de un río y caso de que el núcleo tuviera previsto crecer, lo primero que debía hacer era asegurar el abastecimiento de agua con, en ocasiones, gigantescas obras de ingeniería, como los acueductos romanos (el acueducto de Segovia tiene unos 17 km de longitud, empequeñecidos por el Aqua Marcia que abastecía a Roma tras recorrer unos 90 km, o el que llegaba a Túnez que transportaba el agua unos 132 km). El agua es vida, sí, sin ella el ser humano apenas sobrevive unos días (la regla del tres: tres minutos sin aire, tres días sin agua, tres semanas sin alimentos. Regla elástica que depende del estado de salud del individuo, de su edad y su peso corporal. Otro tres), sin agua no hay pesca ni cultivos, no hay alimentos ni riqueza ni posibilidad de subsistencia.
El crecimiento de la población mundial, el cambio climático y las migraciones que han permitido colonizar el planeta hasta en sus áreas más desérticas e inhóspitas y ha ocasionado, en otras zonas, una superpoblación cuya demanda excedía los recursos hídricos del lugar en cuestión, han obligado al ser humano a ingeniárselas para encontrar agua donde no la había o aumentar el suministro allá donde se hizo escasa: confiar en rabdomantes,  tomar agua de las plantas, cavar pozos cada vez más profundos, desalinizar el mar, canalizar ríos, utilizar sistemas de consumo cada vez más eficientes o, de lo que vamos a hablar hoy aquí, usar redes atrapanieblas o captadores del agua de las nieblas.
Se estima que cada uno de estos aparatos puede extraer varios litros diarios de agua dependiendo de su tamaño y de su ubicación. El sistema de abastecimiento, lento pero económico, ya se utiliza en países como Perú, Namibia, Chile, España (en Tenerife, concretamente), Guatemala o Sudáfrica y las tecnologías empleadas difieren principalemente en el diseño de los captadores. En cualquier caso, los sistemas más utilizados (planos y cilíndricos) imitan en su funcionamiento el proceder de las hojas de los árboles. Para ello, se basan en unas mallas plásticas que interceptan la niebla. Las gotas de agua chocan contra sus hilos, se acumulan y caen por efecto de la gravedad dirigidas por una canalización hasta un depósito. Hemos dicho que los captadores convencionales pueden clasificarse en dos tipos según su forma:  

1. Captadores planos: similares a una pantalla de cine, o una red de voleibol, se utilizan en varios países del mundo, con diferentes tamaños, dependiendo del mismo y de la situación de la red, puede conseguirse un volumen de agua que oscila entre los 15 y los 60 litros por captador y noche.
2. Captadores cilíndricos: De menor tamaño que los anteriores, presentan, por tanto, un rendimiento inferior. Su ventaja estriba en que pueden colocarse de cualquier manera, sin necesidad de estudios previos en su lugar de ubicación para establecer su posición más eficiente, por lo que suelen utilizarse como un paso previo a los captadores planos que, por su mayor eficienca, se consideran definitivos.

Te dejo aquí un vídeo en realizado en el Perú, en el que se nos habla de la utilización de este tipo de técnicas y, en general, del problema del abastecimiento del agua en zonas desérticas y/o superpobladas:

El problema del abasetecimiento del agua  se extiende y el ingenio se agudiza, lo que da lugar a nuevos diseños para los captadores de agua:

1. Con forma de escarabajo: El onymacris unguicularis es un escarabajo, natural del desierto africano del Namib, que consigue hidratarse gracias a su peculiar forma. El agua de la niebla se deposita en su ondulada espalda y llega así hasta su boca.