Energía hidráulica

Se denomina energía hidráulica, energía hídrica o hidroenergía a aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla; en caso contrario, es considerada solo una forma de energía renovable.

Se puede transformar a muy diferentes escalas. Existen, desde hace siglos, pequeñas explotaciones en las que la corriente de un río, con una pequeña presa, mueve una rueda de palas y genera un movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las centrales hidroeléctricas de presas, aunque estas no son consideradas formas de energía verde, por el alto impacto ambiental que producen.

La energía hidráulica se basa en aprovechar la caída del agua desde cierta altura para producir energía eléctrica. Actualmente, el empleo de la energía hidráulica tiene uno de sus mejores exponentes: la energía minihidráulica, de bajo impacto ambiental.

La energía hidráulica o energía hídrica se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua o los saltos de agua naturales. En el proceso, la energía potencial, durante la caída del agua, se convierte en cinética y mueve una turbina para aprovechar esa energía.

Este recurso puede obtenerse aprovechando los recursos tal y como surgen en la naturaleza, por ejemplo una garganta o catarata natural, o bien mediante la construcción de presas. Desde hace siglos existen pequeñas explotaciones en las que la corriente de

un río mueve un rotor de palas y genera un movimiento aplicado, por ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilización más común hoy en día la constituyen las centrales hidroeléctricas de las presas.

Elementos de trabajo empleados en los sistemas hidráulicos

Los componentes básicos de un sistema hidráulico son: bomba, filtro, recipiente de almacenamiento de aceite, válvulas, actuadores, fluido hidráulico, todos estos elementos son unidos o conectados entre si por medio de tubos y mangueras.

Bomba hidráulica: Los bombas hidráulicas (figura 5.2) convierten la energía mecánica transmitida por un motor primario (motor eléctrico, motor de combustión interna, etc.) en energía hidráulica. La acción de bombear es la misma para todas las bombas. Se genera un volumen creciente en el lado de la succión y un volumen decreciente en el lado de la presión. En un sistema hidráulico industrial, el tipo de bomba que se usa es de desplazamiento positivo, como son las bombas de paletas, engranes y pistones.

Válvulas: Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por una bomba hidráulica. Una válvula es un dispositivo mecánico que consiste de un cuerpo y una pieza móvil, que conecta y desconecta conductos dentro del cuerpo. Según su función las válvulas pueden dividirse en: válvulas distribuidoras, válvulas de bloqueo, válvulas de presión, válvulas de caudal, válvulas de cierre.

Cilindros Hidráulicos: En cualquier aplicación la energía hidráulica disponible deberá transformarse en energía mecánica para realizar un trabajo. Los cilindros hidráulicos son los encargados de transformar la energía hidráulica a energía mecánica lineal.

En el caso de los cilindros de simple efecto figura 5.4, la presión solo actúa sobre el émbolo. En consecuencia el cilindro solamente puede trabajar en un sentido. Estos cilindros funcionan de la siguiente manera: el fluido sometido a presión entra en la cámara del lado del émbolo, en el émbolo se creo una presión por efecto de la contrafuerza (carga por peso), Figura 5.3 Válvula de aguja Capítulo 5: Sistema Hidráulico 55 una vez superada esta fuerza el cilindro avanza hasta el final de carrera. Durante el movimiento de retroceso, la cámara del lado del émbolo esta conectada con el tanque a través de la tubería y la válvula. El retroceso se produce por el propio peso y por acción del resorte [10].

Fluido: En principio, cualquier líquido es apropiado para transmitir energía de presión. No obstante, el líquido utilizado en un sistema hidráulico tiene que cumplir ciertas funciones: transmitir la presión, lubricar las partes móviles de los equipos, disipar el calor producto de la transformación de energía, amortiguar vibraciones causadas por picos de presión, proteger ante corrosión, eliminar partículas abrasiva, además de utilizar líquidos difícilmente inflamables . Los aceites elaborados con aceites minerales, cumplen con todos los requisitos antes mencionados y por esto son los más utilizados en la industria.

Simbología utilizada para elementos hidráulicos Norma UNE-101 149 86 (ISO 1219 1 y ISO 1219 2).

A nivel internacional la norma ISO 1219 1 y ISO 1219 2, que se ha adoptado en España como la norma UNE-101 149 86, se encarga de representar los símbolos que se deben utilizar en los esquemas neumáticos e hidráulicos.

Las válvulas de regulación y control, se nombran y representan con arreglo a su constitución, deManera que se indica en primer lugar el número de vías (orificios de entrada o salida) y a continuación el número de posiciones.

Su representación sigue las siguientes reglas:1.- Cada posición se indica por un cuadrado.2.- Se indica en cada casilla (cuadrado), lascanalizaciones, el sentido del flujo y la situación de las conexiones (vías).3.- Las vías de las válvulas se dibujan en la posición de reposo.4.- El desplazamiento a la posición de trabajo serealiza transversalmente, hasta que lascanalizaciones coinciden con las vías en la nueva posición.5.- También se indica el tipo de mando que modifica la posición de la válvula (señal de pilotaje). Puede ser manual, por muelle, por presión ..

Conexiones e instrumentos de medición y mantenimiento.

Para empezar con los símbolos se muestran a continuación como se representan las canalizaciones y los elementos de medición y mantenimiento.

Bombas y Compresores Mecanismos (Actuadores)

Mecanismos (Actuadores) (Continuación.) Mecanismos (Actuadores) (Continuación.)

Mecanismos (Actuadores) (Continuación.) Válvulas Direccionales

Válvulas Direccionales Accionamientos.En una misma válvula pueden aparecer varios de estos símbolos, también se les conoce con el nombre de elementos de pilotaje. Los esquemas básicos de los símbolos son:

Válvulas de bloqueo, flujo y presión

Ventajas y desventajas de los sistemas hidráulicos

Como todo, la hidráulica tiene sus ventajas y sus inconvenientes, su lado positivo y su

lado negativo. Respecto a lo positivo podemos decir que la hidráulica al utilizar aceites es

auto lubricante, el posicionamiento de sus elementos mecánicos es ajustado y preciso, a

causa de la incomprensibilidad del aceite el movimiento es bastante uniforme, transmite la

presión más rápido que el aire comprimido, puede producir más presión que el aire

comprimido. Éstas serían las características positivas más relevantes.

Entre las negativas tenemos que destacar su suciedad, es inflamable y explosiva, es

sensible a la contaminación y a las temperaturas, sus elementos mecánicos son costosos,

el aceite envejece o sufre desgaste, tiene problemas de cavitación o entrada de aire,

puede sufrir bloqueo.

VENTAJAS DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS

REGULACIÓN: Las fuerzas pueden regularse de manera continua. SOBRECARGAS: Se puede llegar en los elementos hidráulicos de trabajo hasta su  total parada, sin riesgos de sobrecarga o tendencia al calentamiento. FLEXIBILIDAD: El aceite se adapta a las tuberías y transmite fuerza como si fuera una barra de acero. ELEMENTOS: Los elementos son REVERSIBLES además de que se pueden FRENAR en marcha. SIMPLICIDAD: Hay pocas piezas en movimiento como por ejemplo: bombas, motores y cilindros. MULTIPLICACIÓN DE FUERZAS: Visto en la prensa hidráulica.

DESVENTAJAS DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS

VELOCIDAD: Se obtienen velocidades bajas en los actuadores. LIMPIEZA: En la manipulación de los aceites, aparatos y tuberías, como el lugar de la ubicación de la maquina; en la práctica hay muy pocas maquinas hidráulicas que extremen las medidas de limpieza. ALTA PRESIÓN: Exige un buen mantenimiento.

COSTE: Las bombas, motores, válvulas proporcionales y servo válvulas son caras.

Referencias bibliográficas

“¿Qué es la energía hidráulica?”

http://twenergy.com/a/que-es-la-energia-hidraulica-426

“Sistema Hidráulico”

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lmt/maza_c_ac/capitulo5.pdf

"Neumática e hidráulica"

http://www.portaleso.com/usuarios/Toni/web_neumatica/neumatica_indice.html#simbolos

“Normas, simbología neumática e hidráulica”

http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/neuma.ehidra/ud_simbologia_neu.pdf

“Ventajas y desventajas de los circuitos hidráulicos y neumáticos.”

http://iem-chn.blogspot.mx/2013/08/14-ventajas-y-desventajas-de-los.html