Unidad 3 Fluidos sometidos a presin.Las caractersticas de los fluidos hidrulicos tienen la mayor influencia en el rendimiento y duracin de cualquier sistema hidrulico pues resulta primordial utilizar fluidos limpios y de alta calidad para lograr un funcionamiento eficiente del sistema. En un principio, cualquier lquido era apropiado para trasmitir energa de presin. No obstante, el lquido utilizado en un sistema hidrulico tiene que cumplir con ciertas condiciones adicionales, por lo que no hay muchas alternativas. El agua genera problemas de corrosin, ebullicin, congelacin y viscosidad.En la bsqueda de ese rendimiento ptimo se han utilizado varios tipos de fluidos a lo largo de la historia, los cuales van desde el agua hasta los modernos compuestos cuidadosamente preparados que adems de poseer un fluido base contienen aditivos especiales que ayudan a obtener fluidos hidrulicos con las caractersticas necesarias para cumplir una tarea especfica. Es necesario utilizar lquidos difcilmente inflamables, este debido a que el fluido puede escapar por una fuga o rotura de conducto y entra en contacto con partes metlicas muy calientes.Los lquidos elaborados en base a aceites minerales (tambin llamados aceites hidrulicos) cumples con prcticamente todos los requisitos normales que se requieren, es por ello que son los ms difundidos en los sistemas hidrulicos.

3.1 Funciones de los fluidos sometidos a presin

Los fluidos utilizados en sistemas hidrulicos tienen que cumplir con funciones muy diversas: Trasmitir presin Lubricar partes mviles de los equipos Refrigerar, es decir, derivar el calor producto de la transformacin de energa (perdidas de presin). Amortiguar vibraciones causadas por picos de presin Proteger contra la corrosin Eliminar partculas abrasivas Transmitir seales

Tipos de fluidosSegn DIN 51524 y 51525 los aceites hidrulicos se clasifican en tres tipos segn sus propiedades y su composicin:Denominacin y caractersticas especiales. HL Proteccin anticorrosiva y aumento de la resistencia al envejecimiento. Equipos en los que surgen elevadas solicitaciones trmicas o en los que es posible la corrosin por entradas de agua.

HLP Mayor resistencia al desgaste. Igual que los aceites Hl y, adems, para equipos en los que por su estructura o modo de funcionamiento hay ms rozamientos.

HV Viscosidad menos afectada por la temperatura Igual que los aceites HLP, se utiliza en equipos sometidos a variaciones de temperatura o que trabajan a temperaturas ambientales bajas.En las siglas, la letra H significa que trata de un aceite hidrulico y las dems se refieren a los aditivos. A las siglas se les agrega un coeficiente de viscosidad segn DIN 51517 (clasificacin de viscosidad segn ISO).L: con aditivos para obtener una mayor proteccin anticorrosiva y/o mayor resistencia al envejecimientoP: con aditivos para reducir y/o aumentar la resistencia68: coeficiente de viscosidad segn DIN 51517

3.2 Caractersticas y requisitos.

Para que los aceites hidrulicos puedan cumplir con los requisitos antes planteados, tienen que contar con determinadas caractersticas segn su aplicacin. En consecuencia, las propiedades de las sustancias son las siguientes: Densidad lo ms baja posible Poca compresibilidad Viscosidad no demasiado baja Buenas caractersticas de viscosidad en funcin de la temperatura Buenas caractersticas de viscosidad en funcin de la presin Buena resistencia al envejecimiento Baja inflamabilidad Compatibilidad con otros materiales

Adems los aceites hidrulicos deben cumplir con las siguientes condiciones: Segregar el aire No formar espuma Resistencia al frio Ofrecer proteccin contra el desgaste y la corrosin Capacidad de segregacin de agua

La viscosidad es un criterio de diferenciacin importante para los aceites hidrulicos.3.3 Viscosidad.Algo viscoso es pegajoso o glutinoso, diferencindose de otros estados como el lquido o el slido.Se habla de viscosidad para hacer referencia a la oposicin de un fluido a las deformaciones tangenciales. Se trata de una propiedad caracterizada por la resistencia a fluir que se genera por el rozamiento entre las molculas.Dado que todos los fluidos conocidos presentan algn nivel de viscosidad, el hipottico fluido sin viscosidad (es decir, con viscosidad nula) se conoce como fluido ideal.La viscosidad se advierte con el rozamiento existente entre las capas adyacentes de un fluido. Al arrastrar la superficie de un fluido, las capas inferiores se mueven ms lentamente que la superficie ya que son afectadas por la resistencia tangencial. La viscosidad, por lo tanto, se manifiesta en los fluidos en movimiento (donde las fuerzas tangenciales entran en accin)Cuando la viscosidad es muy grande, el rozamiento entre las capas adyacentes es pronunciado y el movimiento, por lo tanto, resulta dbil. La viscosidad de los fluidos se mide a travs del coeficiente de viscosidad, un parmetro que depende de la temperatura. La unidad fsica de viscosidad dinmica es el pascal/segundo, de acuerdo al Sistema Internacional de Unidades.El poise, por otra parte, es la unidad del sistema cegesimal de unidades para la viscosidad dinmica. El nombre fue establecido en honor al fisilogo francs Jean Louis Marie Poiseuille (1799-1869).La fuerza por unidad de rea que se requiere para el movimiento de un fluido se define como F/A y se denota como "" (tensin o esfuerzo de cizalla). Segn Newton la tensin de cizalla o esfuerzo cortante es proporcional al gradiente de velocidad (du/dy), o tambin denominado como D.Si se duplica la fuerza, se duplica el gradiente de velocidad:

Esta frmula se denomina Ley de Newton, que es aplicable actualmente an para unos fluidos determinados (Newtonianos). La glicerina y el agua son ejemplos muy comunes que obedecen la Ley de Newton. Para la glicerina, por ejemplo, la viscosidad vale 1000 mPas, en cambio para el agua la viscosidad vale 1 mPas, es decir, es mil veces menos viscosa que la glicerina. La viscosidad se puede definir como una medida de la resistencia a la deformacin del fluido, relaciona el esfuerzo cortante con la velocidad de deformacin (gradiente de velocidad).

Donde, : esfuerzo cortante [mPa] : Viscosidad [mPas]D: velocidad de deformacin [s-1]Las unidades de viscosidad ms utilizadas son los milipascales segundo [mPas]; 1000 mPas = 1 Pas. Adems, el sistema cegesimal an se sigue usando, siendo la unidad de medida el centiPoise[cP]; 1 cp = 1 mPas; La viscosidad""denominada viscosidad cinemtica, que relaciona la viscosidad dinmica con la densidad del fluido utilizado. Las unidades ms utilizadas de esta viscosidad son los centistokes [cst]; 1 stoke = 100 centistokes = cm2/s

Siendo:

: Viscosidad cinemtica : Viscosidad dinmica : Densidad del fluido

Viscosidad Cinemtica: Es la viscosidad en centipoise divida por la densidad a la misma temperatura y se designa en unidades Stokes o centiStokes.Viscosidad Furol Saybolt (SSF): Es el tiempo en segundo que tarda en fluir 60cc de muestra a travs de un orificio mayor que el Universal, calibrado en condiciones especificas, utilizando un viscosmetro Saybolt. Viscosidad Universal Saybolt (SSU): Es el tiempo en segundos para que unFlujo de 60 cc salga de un recipiente tubular por medio de un orificio tipo universal, debidamente calibrado y dispuesto en el fondo del recipiente, el cual se ha mantenido a temperatura constante.

Factores que afectan la viscocidad.A) Efecto de la temperatura. Correlacin de Slotte.El propsito de aumentar la temperatura del crudo es disminuir su viscosidad mediante el incremento de la velocidad de las molculas y, por ende, tanto la disminucin de sus fuerzas de cohesin como tambin la disminucin de la resistencia molecular interna al desplazamiento.

B) Correlacin de viscosidad con temperatura.Al haber gas en solucin y subirle la temperatura, bajara la solubilidad, pues saldra gas de solucin (si P se mantiene constante) y se estara efectuando el efecto combinado de mayor temperatura y menos gas en solucin con efectos contrapuestos .Sin embargo el efecto de la temperatura es el de mayor importancia.

C) Efecto de la presin sobre la viscosidad.El aumento de presin mecnica aumenta la viscosidad. Si el incremento de la presin se efecta por medios mecnicos, sin adicin de gas, el aumento de presin resulta en un aumento de viscosidad. Este comportamiento obedece a que esta disminuyendo las distancias entre las molculas y en consecuencia se esta aumentando la resistencia de las molculas a desplazarse. Es evidente que cualquier que cualquier aumento mecnico de presin para un crudo saturado de gas lo situara en una condicin de sub-saturacin.

D) Efecto de la solubilidad del gas sobre la viscosidad.Correlacin de Chew- Connally La adicin de gas en solucin a un crudo a temperatura constante reduce su viscosidad y esto se produce porque las molculas relativamente pequeas de los componentes del gas pasan a formar parte de la configuracin molecular y aumenta la separacin intermolecular entre las molculas complejas de la fase liquida, lo cual reduce la resistencia al movimiento.

Bibliografa.http://www.uclm.es/area/ing_rural/Hidraulica/Temas/Tema1.PDFHidraulica Aplicada Flujo a Presion - Universidad Nacional - Jorge Granados RobayoHidraulica General Vol. 1 - Gilberto Sotelo Davila