Hidrostática

El principio fundamental de la Hidrostática

Presión por fuerzas externas

La presión en un sistema cerrado aumenta debido a la acción de una fuerza externa. La presión en este sistema se extiende por igual en todas las direcciones y, por tanto, tiene el mismo valor en todos los puntos del sistema. Un ejemplo de ello sería el cilindro hidráulico.

Lo contrario del sistema cerrado es el sistema abierto, por ejemplo, una tubería. Aquí se aplica la siguiente proporcionalidad: presión p ~ altura h.

La fuerza que ejerce un fluido sobre una superficie se calcula mediante la ley de Pascal:

Ley de Pascal: F = p * A

Unidad: 1 bar = 105 Pa (Pascal) = 100 kPa; 1 Pa = 1 N/m2

 Ejemplo: Un cilindro con un diámetro d1 = 15 cm tiene que sostener una masa de 1500 kg en altura. ¿Cuánto aumenta la presión dentro del sistema? Solución: p = 8,327 bar

Hidráulica - cómo calcular la fuerza del pistón

Hidráulica - cómo calcular la fuerza del pistón


Máquinas de trabajo, que pueden ser descritas por la ley de Pascal:

Amplificadores hidráulicos

Hidráulica - Símbolo Amplificadores hidráulicos

Principio: Dos pistones de diferentes tamaños están conectados mecánicamente por un eje. Cuando se aplica presión a la superficie del pistón A1, la fuerza F1 actúa directamente sobre el eje en la pequeña superficie del pistón A2:

Amplificador hidráulico - como funciona

Amplificador hidráulico - como funciona

F1                 =    F2                                
pe1 * A* η   =  pe2 * A2

pe  presión operacional en bar
A  área del pistón en cm2
F  fuerza del pistón en N

 

Ejemplo: Mediante un amplificador  hidráulico, se quiere aumentar la presión de pe1 = 30 bar a pe2 = 250 bar. ¿Cuál debe ser el diámetro d2 cuando d1 = 300 mm? La eficiencia es de 0,9. (Solución: d2 = 98,6 mm)

 


Prensa hidráulica

Principio: Una fuerza F1 actúa sobre un émbolo de pequeña superficie A1. Así se genera una presión dentro del sistema cerrado. Como la presión dentro de un sistema cerrado es constante en todas partes, esta presión también actúa sobre el segundo pistón con un área mayor A2.

Animación Prensa hidráulica

Animación Prensa hidráulica

Relación entre el primer y el segundo pistón:

 primer paso:La presión en ambos pistones es la misma => con la ley de Pascal p = F/A se obtiene:

                    F1  =  F2      respectivamente:      F1  =  A1
.                  A1       A2                                        F2      A2

 

Cantidad de aceite: El volumen V1 movido por el primer pistón es el mismo volumen V2 del segundo pistón. El trabajo realizado en los dos pistones W = F * s también es el mismo. Se aplica lo siguiente:

 o volume V deslocado do óleo:                            el trabajo W realizado:

.                       V1 = V2                                                       W1 = W2

.   =>          A1 * s1 = A2 * s2                                         F1 * s1 = F2 * s2   

 Se va a levantar una carga de 80 kN con una prensa hidráulica. Se aplica una fuerza de F1 = 200 N al primer pistón con un diámetro de 30 mm. Calcular:

  1.  El diámetro requerido del pistón de carga en mm.
  2. La carrera del pistón s2, cuando el primer pistón tiene una carrera de s1= 400 mm.