Propiedades Físicas de los Fluidos

Al contrario de los sólidos, que poseen forma propia y ocupan un volumen definido debido a la fuerte unión de sus moléculas, los líquidos y los gases tienen la capacidad de fluir debido a la movilidad de las partículas que los constituyen. Por esta razón, ambos elementos se denominan fluidos.

A continuación, presentamos algunas características de los fluidos utilizados en los sistemas hidráulicos y neumáticos:

• No tienen forma propia; adquieren la del recipiente que los contiene.
• Los líquidos son prácticamente incompresibles; es decir, no cambian su volumen al aplicarles presión.
• Los gases se expanden hasta ocupar el volumen máximo del recipiente que los contiene y son compresibles; es decir, su volumen cambia cuando se les aplica presión.

Viscosidad

La viscosidad es una propiedad que se manifiesta en los fluidos en movimiento e indica la mayor o menor resistencia que ofrece un líquido o un gas para fluir libremente. Cuanto más viscoso es un fluido, menos se desliza por las paredes del recipiente; es decir, menos fluye.

La mayor viscosidad de un fluido produce que su movimiento se vea ligeramente frenado cuando este se mueve por tuberías, lo que ocasiona una pérdida de energía y presión. En un líquido, cuanto mayor sea la temperatura, menor será la viscosidad; en los gases el efecto es el contrario: la viscosidad aumenta con la temperatura.

Densidad

Llamamos densidad a la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia. Se calcula como el cociente entre la masa y el volumen según la fórmula:

ρ = m / v

Donde ρ (rho) es la densidad, m es la masa en kg y v es el volumen en m³. La unidad de densidad en el Sistema Internacional (SI) de unidades es el kg/m³.

Los gases son mucho menos densos que los líquidos y su densidad varía con la presión y la temperatura a la que está sometido el gas; mientras que, en el caso de los líquidos, esta variación es considerablemente menor. El elemento de referencia para medir la densidad es el agua, cuyo valor es de aproximadamente 1000 kg/m³.

Elementos Actuadores

Los actuadores son los elementos que transforman la energía que el generador ha aportado al fluido (aire o aceite) en la energía mecánica necesaria para realizar un trabajo útil. Se pueden dividir en dos grandes grupos:

• Cilindros: En los que se producen movimientos lineales de extensión y compresión.
• Motores: Para los trabajos que necesitan movimientos rotativos.

En el caso de los cilindros, el fluido a presión hace que se mueva un pistón o émbolo, unido a una barra llamada vástago, que acciona el elemento que queremos mover. Podemos encontrar también dos grupos:

Cilindros de Simple Efecto

Se utilizan cilindros de simple efecto para múltiples funciones, tales como sujetar, expulsar, levantar, apretar, etc. Tienen una sola conexión para la entrada del fluido y el vástago vuelve a su posición inicial por el efecto de un muelle incorporado o de otra fuerza procedente del exterior. (Fluido a presión).

Cilindros de Doble Efecto

Los cilindros de doble efecto se utilizan especialmente cuando el émbolo también tiene que realizar alguna función al volver a su posición inicial. Tienen dos conexiones para el flujo de aire o aceite, que producen una fuerza útil sobre el vástago en ambos sentidos. (Entrada y salida de aire, Émbolo, Vástago).

Motores

Transforman la energía del fluido en un movimiento de giro. Los motores neumáticos se emplean especialmente en aquellas situaciones donde resulta difícil el uso de otro tipo de motores, como en ambientes explosivos, corrosivos, de elevada temperatura, etc. Por estos motivos, se suelen utilizar en minería, en las industrias del petróleo, química, siderurgia, etc.

El más habitual es el motor de paletas, que consta de una carcasa y de un rotor en el que se encuentran alojadas un cierto número de paletas. Al entrar el fluido a presión, ejerce una fuerza que empuja la parte saliente de las paletas, provocando el giro del rotor. (Salida de fluido, Eje del motor, Entrada de fluido a presión).

Aplicaciones Móviles

Tractores, grúas, retroexcavadoras, camiones recolectores de basura, entre muchos otros.

Aplicaciones Industriales

En la industria, es de gran importancia contar con maquinaria especializada para controlar, mover, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción. Para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por sistemas neumáticos o hidráulicos. Entre otros, podemos encontrarlos en:

• Máquinas herramientas.
• Maquinaria para la elaboración de alimentos.
• Equipamiento para robótica y manipulación automatizada.
• Equipos para montaje industrial.
• Maquinaria para la minería.
• Maquinaria para la industria siderúrgica.

Otras Aplicaciones

Podemos encontrar otras aplicaciones en el campo de la medicina o, en general, en todas aquellas áreas en que se requieren movimientos muy controlados y de alta precisión. Por ejemplo:

• Aeronáutica: En timones, alerones, frenos…
• Naval: En timones, mecanismos de transmisión, sistemas de mando, etcétera.
• Medicina: Instrumental quirúrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas…

Acciones a favor de la Sostenibilidad desde la Tecnología

El desarrollo sostenible busca la compatibilidad entre la calidad de vida que nos proporciona la tecnología y el respeto al medioambiente, minimizando el impacto ambiental de la tecnología a través del ahorro energético, el reciclaje de residuos y el uso de energías renovables. Se basa en tres aspectos principales:

• Aspecto económico: Las actividades económicas deben ser financieramente rentables y viables y, a la vez, ser respetuosas con el medioambiente.
• Aspecto social: Toda actividad debe estar dirigida al mantenimiento de la cohesión social y beneficiar a las comunidades locales, trabajadores, proveedores, clientes y a la sociedad en general.
• Aspecto ecológico: Se debe evitar la degradación ambiental, reduciendo o evitando el consumo de recursos no renovables y disminuyendo el impacto de los residuos de la actividad.

Por tanto, la principal prioridad de nuestra sociedad es tratar de utilizar tecnologías sostenibles, que sean energéticamente más eficientes, consuman menos materias primas por medio de la reutilización y el reciclado de materiales, reduzcan los desechos y vertidos contaminantes, y empleen energías renovables para minimizar el impacto ambiental.

Arquitectura Bioclimática

Se conoce por arquitectura bioclimática al arte y a la técnica que estudia, diseña, proyecta y construye edificios y espacios públicos capaces de aprovechar al máximo los recursos naturales para conseguir unas condiciones de habitabilidad adecuadas con el menor impacto posible en el medioambiente.

Mediante la arquitectura bioclimática se diseñan edificaciones teniendo en cuenta las condiciones climáticas de cada zona, de modo que se puedan aprovechar los recursos disponibles (sol, vegetación, lluvia, viento). De esta forma, se buscan simultáneamente dos objetivos: disminuir el impacto ambiental y reducir los consumos de energía.

La arquitectura bioclimática no se limita a la construcción de los edificios y espacios, sino que además los dota de sistemas de control y sistemas de mantenimiento con los que podemos operar e interactuar de forma activa. Por lo tanto, el enfoque de la arquitectura bioclimática es la optimización de los recursos necesarios para mantener las condiciones de bienestar y habitabilidad de las construcciones.

Cualquier edificio está sometido a las inclemencias del tiempo constantemente y lo que pretende la arquitectura bioclimática es minimizar los efectos de los fenómenos meteorológicos, tratando de sacar el máximo partido de la ubicación geográfica del edificio y de la situación atmosférica en cada momento.