Clase No.1 - Definiciones, Sistemas De Unidades.docx

CURSO: HIDRÁULICA CLASE No.1 10/02/2018 CONTENIDO: 1. Definiciones y Características de los fluidos 2. Sistemas de Unidades Definiciones y características de los fl Definición de Hidráulica  La Hidráulica es la tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite (normalmente aceites especiales), como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.  Básicamente consiste en hacer aumentar la presión de este fluido (el aceite) por medio de elementos del circuito hidráulico (el compresor) para utilizarla como un trabajo útil. El concepto se utiliza, en general, para nombrar al arte de contener, conducir y elevar los fluidos líquidos.  Estas definiciones nos permiten referirnos a la energía hidráulica, el tipo de energía que se  produce por el movimiento del agua. También conocida como energía hídrica, se obtiene a partir del aprovechamiento de la energía cinética y potencial de las corrientes, las mareas o los saltos de agua.

Fluido:  El aceite o fluido hidráulico es un líquido transmisor de potencia que se utiliza para transformar, controlar y transmitir los esfuerzos mecánicos a través de una variación de presión o de flujo.  Generalmente los fluidos hidráulicos son usados en transmisiones automáticas de automóviles, frenos; vehículos para levantar cargas; tractores; niveladoras; maquinaria industrial; y aviones. Algunos fluidos hidráulicos son producidos de petróleo crudo y otros son manufacturados.  Un fluido hidráulico de base petróleo usado en un sistema hidráulico industrial cumple muchas funciones críticas. Debe servir no sólo como un medio para la transmisión de energía, sino como lubricante, sellador, y medio de transferencia térmica. Además, debe de maximizar la potencia y eficiencia minimizando el desgaste del equipo. Características de los fluidos: 

De acuerdo con el aspecto físico que tiene en la naturaleza, la materia se puede clasificar en tres estados: sólido, líquido y gaseoso, de los cuales los dos últimos se conocen como fluidos. A diferencia de los sólidos, por su constitución molecular los fluidos pueden cambiar continuamente las posiciones relativas de sus moléculas, sin ofrecer gran resistencia al desplazamiento entre ellas, aun cuando éste sea muy grande.

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Si un fluido se encuentra en reposo en su interior no pueden existir fuerzas tangenciales a superficie alguna, cualquiera que sea su orientación, y dichas fuerzas se presentan solo cuando el fluido está en movimiento.

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Un sólido en reposo sí admite fuerzas tangenciales a las superficies, las cuales producen desplazamientos relativos entre sus partículas con una magnitud perfectamente definida. Si el sólido es elástico y la fuerza no rebasa una magnitud llamada “fluencia” del material, aquél recupera su forma original en el momento en que cesa la fuerza aplicada.

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Otra característica peculiar de un fluido es que, como no tiene forma propia, adquiere la del recipiente que lo contiene. Resultaría claro entonces distinguir los sólidos de los fluidos, sin embargo hay substancias cuya clasificación no es fácil, por ejemplo el alquitrán, que a pesar de tener aspecto sólido su comportamiento corresponde al de un fluido. Si se coloca sobre el piso un bloque de dicha susbstancia, después de un periodo largo se notará que el material sufre lentamente un cambio en su forma.

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Ciertos sólidos llamados plásticos fluyen cuando la fuerza tangencial que se aplica rebasa cierta magnitud.

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Los fluidos poseen una propiedad característica de resistencia a la rapidez de deformación, cuando se someten a un esfuerzo tangencial, que explica su fluidez. Esta resistencia llamada viscosidad no sigue las mismas leyes de deformación de los sólidos, es decir, los esfuerzos tangenciales que se producen en un fluido no dependen de las deformaciones que experimenta, sino la rapidez con que éstas se producen.

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Los fluidos pueden dividirse en líquidos y gases. Considerando que un líquido cualquiera tiene un volumen definido que varía ligeramente con la presión y la temperatura, al colocar cierta cantidad de aquél en un recipiente de mayor volumen, adopta la forma del mismo y deja una superficie libre o de contacto entre el líquido y su propio vapor, la atmósfera u otro gas presente.

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No sucede lo mismo su una cantidad igual de gas se colca en el recipiente, pues este fluido se expande hasta ocupar el máximo volumen que se le permita sin presentar una superficie libre. Solo en estas condiciones el gas logra su equilibrio estático. La clasificación anterior se basa en la propiedad llamada compresibilidad, es decir en su comportamiento bajo la acción de esfuerzos de compresión (presiones).

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Los líquidos se pueden clasificar como incompresibles, por ejemplo en el caso del agua la reducción media del volumen por cada kg/cm2 de presión es de aproximadamente del 0.005% del volumen original. Por el contrario, los gases son muy compresibles bajo la acción de grandes presiones, pero si los incrementos de presión y temperatura en el flujo son pequeños, los gases se pueden considerar también incompresibles, por ejemplo el aire en movimiento cuando no existen cambios importantes en su temperatura y cuando las velocidades son inferiores al 40% de la velocidad del sonido. Propiedades de los fluidos hidráulicos

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Para comprender de forma adecuada el comportamiento de los sistemas hidráulicos, es necesario conocer previamente varias propiedades de los fluidos que determinan su comportamiento:

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Viscosidad: es la propiedad que determina la medida de la fluidez a determinadas temperaturas. Mientras más viscoso implica que menos fluye un fluido. Cuanto más viscoso es un fluido es más pastoso y menos se desliza por las paredes del recipiente. Si existe una mayor viscosidad, el líquido fluye más lentamente. La temperatura influye en la viscosidad, a más temperatura menos viscoso es un fluido.

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Fluidez: Es parecido a la viscosidad, pero lo contrario. Es una propiedad de líquidos y gases que se caracteriza por el constante desplazamiento de las partículas que los forman al aplicarles una fuerza.

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Los gases se expanden ocupando todo el volumen del recipiente que les contiene, ya que no disponen ni de volumen ni de forma propia. Por esta razón los recipientes deben estar cerrados.

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Los líquidos si mantienen su volumen, aunque adoptan la forma del recipiente hasta alcanzar un nivel determinado, por lo que pueden permanecer en un recipiente cerrado.

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Densidad: Es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia. Se utiliza la letra griega ρ [Rho] para designarla. La densidad quiere decir que entre más masa tenga un cuerpo en un mismo volumen, mayor será su densidad. ρ = masa/volumen La unidad de densidad en el S.I. es el kg/m3.

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Los gases son muchos menos densos que los líquidos. Se puede variar la densidad de un gas modificando la presión o la temperatura en el interior del recipiente que lo contiene.

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Los líquidos solo alteran ligeramente su densidad con los cambios de temperatura. La diferencia de densidad entre los líquidos puede impedir que se mezclen homogéneamente, flotando uno sobre el otro, como ocurre con el aceite y el agua.

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Compresibilidad: Es una propiedad de la materia a la cual se debe que todos los cuerpos disminuyan de volumen al someterlos a una presión o compresión.

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La posibilidad de comprimirse o expandirse dependiendo de la presión que se ejerce sobre un gas es una de las propiedades de mayor aplicación técnica de este tipo de fluidos. En el caso de los líquidos, aunque se aumente su presión, no se modifica su volumen de manera significativa, por lo que se consideran incompresibles.

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Peso Específico: Es una de las propiedades fundamentales de los fluidos estáticos y se define como su peso por unidad de volumen, siendo esta cambiante cuando se traslada de lugar. Se obtiene dividiendo un peso conocido de una sustancia entre el volumen que ocupa. Sistemas de Unidades

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En cualquier análisis de fluidos deben definirse las unidades en que se miden las propiedades físicas. Un sistema de unidades especifica las cantidades fundamentales de longitud, tiempo, fuerza y masa.

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Sistema Internacional de Unidades: Las unidades de este sistema para las cantidades básicas son las siguientes: longitud = metro (m) tiempo = segundo (s) masa = Kilogramo (Kg) fuerza = Newton (N) o Kg.m/s2

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Sistema Inglés: Las unidades de este sistema para las cantidades básicas son las siguientes: longitud = pie (pie o ft) tiempo = segundo (s) masa = libra (lb) fuerza = slug o lb-s2/pie.

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Sistema Cegesimal (CGS) de unidades: Es un sistema de unidades basado en el centímetro, el gramo y el segundo. Su nombre es el acrónimo de estas tres unidades. Las unidades de este sistema para las cantidades básicas son las siguientes: longitud = centímetro (m) tiempo = segundo (s) masa = gramo (g) fuerza = Dina (dyn) g.cm/s2

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Sistema MKS: es un sistema de unidades que expresa las medidas utilizando como unidades fundamentales metro, kilogramo y segundo (MKS). Históricamente, el sistema MKS de unidades sentó las bases para el Sistema Internacional de Unidades, que ahora sirve como estándar internacional.