I) ¿QUE ES EL SISTEMA HIDRAULICO?

El Sistema Hidráulico es aquel que con base a un conjunto de dispositivos o componentes, mediante la utilización de un fluido (líquido o gas) a presión, permite generar un movimiento el cual puede ser aprovechado en forma de Energía Mecánica para el funcionamiento de subsistemas como: tren de aterrizaje, flaps, superficies de control de vuelo y los frenos, que dependen en gran medida de este sistema.En la aviación se utiliza dicho sistema para el manejo de estructuras de aeronaves de grandes dimensiones, por lo cual se necesita de la generación de grandes fuerzas, las cuales sean capases de generar movimiento en estas estructuras, por ende se necesita implementar mecanismos hidráulicos capaces de accionar dichas piezas.

Utiliza componentes encargados de transmitir potencia a una determinada distancia, en base a un fluido poco compresible a baja presión.

Los sistemas hidráulicos hacen posible la transmisión de la presión y la energía en la mejor relación PESO/POTENCIA (peso por caballo de fuerza), que es una medida muy efectiva, porque permite conocer la eficacia del funcionamiento de este sistema.

Esquemático de los sistemas hidráulicos en una aeronave

II.II CARACTERISTICAS

Tendiendo a destacar algunos aspectos del Sistema Hidráulico están estas características: 

Ventajas:1. Mantenimiento sencillo y económico2. Transforma fuerza en movimiento3. No requiere engrase.4. Relación Peso/Potencia muy baja.El sistema Hidráulico entonces será aquel sistema que a partir de algún fluido a presión y por medio de un conjunto de componentes, logrará transformar esa presión en grandes fuerzas capaces de mover algunas estructuras de la aeronave como son: Tren de aterrizaje retráctil, sistemas de control primarios timón de dirección, timón de profundidad, alerones, etc.), así como sistemas de control secundarios (spoilers, flaps. slats, etc.);

Lo anterior en el caso de aeronaves de grandes dimensiones, para aeronaves de dimensiones pequeñas, se emplea "cuerdas" con poleas.

II) COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRÁULICO

Un sistema básico consiste en un depósito, una bomba (ya sea manual, eléctrica o que sea manejada por medio del motor), un filtro, para mantener limpio la mezcla, una válvula selectora para controlar la dirección del flujo, y un actuador.

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Entre aquellas partes esenciales o componentes que pertenecen a este sistema podemos encontrar, lo que son:

Bomba (Pump):

Su función es aumentar la presión del fluido, así como el de succiona el fluido del acumulador o deposito para distribuirlo al sistema través de los conductos.La bomba usada principalmente es accionada desde la caja de engranes del motor del avión, pero también se pueden disponer de una bomba manual (que es utilizada como medio de emergencia) o eléctrica.

Las bombas se impulsan por medios externos y la energía necesaria para impulsarlos se obtiene o puede obtenerse de:

1. Motores eléctricos2. Motor del avión (a a través de una toma de potencia en la caja de engranes)3. Turbina de aire de impacto (RAT)

Cabe mencionar que existen la bombas de transferencia llamada también PTU (Power Transfer Unit). Se utilizan en avionescon más de un circuito hidráulico, para pasar energía hidráulica de uno a otro circuito, en caso de fallo de uno de ellos.

Imagen de una bomba hidráulica (no precisamente de uso aeronáutico)

Tubería:

Se usa cuando hay una gran distancia entre el generador de presión y la toma. A través de ellos se distribuye el fluido a los otros componentes. La presencia de estos hace necesaria el adecuado funcionamiento del sistema.

tubería flexible (es usada en algunas aeronaves)

Actuador o Martinete (Actuator):

Su función es generar la fuerza del sistema en base a la presión del fluido que actúa sobre las caras del embolo, es decir transformar la presión hidraulica en movimientos.Consiste de un cilindro con un émbolo y un vástago en su interior, y con dos puertas, una para la entrada del fluido y otra para su salida. El líquido produce una fuerza que actúa en la cara superior.

Imagen de un actuator

Acumulador o Depósito (Reservoir):

Es el recipiente en donde se almacena el fluido utilizado para suministrar al sistema el funcionamiento. Durante el proceso del sistema el fluido (liquido) sale del depósito y regresa para posterior uso.

Almacena fluido a presión y lo deja en el sistema necesita abastecer con una gran rapidez; utiliza nitrógeno o aire comprimido.Entre otras funciones podemos mencionar:

1. Compensar las pérdidas debidas a las pequeñas fugas.2. Actuar de regulador térmico.3. Permitir la desemulsión del líquido.

Válvula selectora (Selector Valve) :

Llamadas también válvulas de control o válvulas distribuidoras.Este componente permite controlar la dirección adecuada del fluido según la acción que se pretenda hacer. Permite dirigir el fluido por la ruta adecuada.Así mismo podemos encontrar dos grupos: válvulas de corredera y radiales.

Filtro (Filter):

La función del filtro es mantener el líquido limpio, acumulando o reteniendo materiales que puedan afectar al sistema.Se encarga de filtrar a aquellas partículas que pueden dañar a los componentes. La presencia de partículas puede generar efectos al sistema como:

1. Impedir su funcionamiento.2. Degradar la actuación.3. Reducir su efectividad.4. Acelerar el desgaste.

Válvula de liberación (Reliefe Valve):

Su función limitar la presión que actúa en el sistema. Esta actúa de la siguiente manera: cuando el sistema cuenta con demasiada presión, esta válvula se encarga de expulsar esos gastos.Esta válvula de alivio tiene dos puertos, entrada y salida. Cuando la presión en la entrada es lo suficiente alta para empujar el resorte y abrirla el flujo es enviado a la salida (hacia el depósito). Hay varias formas de ajustar la presión, manual, externa, electrónica, entre otras.

III) FUNCIONAMIENTO Y OPERACION DEL SISTEMA HIDRÁULIC

El principio de funcionamiento del sistema hidráulico está basado en el principio de Pascal, el cual se tratará de explicar de la forma más sencilla para su comprensión. Este principio establece que si se aplica una fuerza a un fluid (líquido o gas), ésta fuerza se transmitirá en todas direcciones.

De tal forma tenemos que si se ejerce una fuerza, sobre una superficie se crea una presión=F/S

Dónde:P= Presión resultanteF=FuerzaS=Superficie en contacto. 

El recipiente lleno de líquido de la figura consta de dos cuellos de diferente sección cerrados con pistones. Si se ejerce una fuerza (F1) sobre el pistón pequeño, la presión ejercida se transmite, a todos los puntos del fluido dentro del recinto y produce fuerzas a las paredes. La porción de pared representada por el pistón grande (A2) siente una fuerza (F2) de manera que mientras el pistón chico baja, el grande sube. La presión sobre los pistones es la misma, no así la fuerza que aumenta considerablemente.

Principio de Pascal, aplicado a la hidráulica.

Entonces el principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas: la prensa, el gato, el freno, el ascensor y la grúa, entre otras.Este dispositivo, llamado prensa hidráulica, nos permite prensar, levantar pesos o estampar metales ejerciendo fuerzas muy pequeñas.

Tren de aterrizaje

El tren de aterrizaje, es la parte de cualquier aeronave encargada de absorber la energía cinética producida por el contacto entre la aeronave y la pista durante la fase de aterrizaje y despegue.

Función

Durante el aterrizaje, el tren debe absorber la energía cinética producida por el impacto. Los neumáticos son el primer elemento que absorbe tal impacto, pero no es suficiente; así el tren de aterrizaje debe poseer un sistema de amortiguación para poder disminuir el impacto.

La velocidad de descenso de un avión en el aterrizaje, en el momento de impacto con el suelo, es decisiva para la absorción de trabajo de los amortiguadores.

La expresión “energía de descenso” se emplea frecuentemente y es la energía cinética arbitrariamente asociada con la velocidad vertical. El sistema debe absorber la energía cinética, equivalente a la caída libre del peso del avión desde 80 cm de altura.

El peso total del avión, su distribución sobre las ruedas principales y la proa ó popa, la velocidad vertical de aterrizaje, la cantidad de unidades de ruedas, las dimensiones y presión de los neumáticos y otros, son los factores que influyen sobre la amortiguación del choque y ésta debe ser tal que la estructura del avión no esté expuesta a fuerzas excesivas.

Entonces, la función del amortiguador del tren de aterrizaje es reducir la velocidad vertical del avión a cero, en tal forma que la reacción del suelo nunca exceda de un cierto valor, generalmente un múltiplo del peso del avión, en el aterrizaje.

Otra de las finalidades es permitir al avión que se desplace sobre tierra, tanto en carrera de despegue, aterrizaje, y trasladarse de un lugar a otro llamado comúnmente (TAXI) y para poder estar posado sobre tierra.

El peso del tren de aterrizaje está entre un 4% y un 7% del peso de despegue del avión.

Sello Hidráulicos: Son componentes cuya principal función es la de impedir el filtramiento o flujo de un fluido cualquiera, entre dos medios. Son dispositivos, los cuales tratan de impedir la salida (o tal vez entrada) de fluido de la máquina o recipiente. Son comunes en las máquinas de fluido y en dispositivos que requieren mantener algún fluido por dentro, como por ejemplo un cojinete.

RAZONES PARA USAR UN SELLO MECÁNICO 

Sello absoluto.- resultante en menos pérdidas de producto, menos peligro de

incendio, menos contaminación del ambiente con vapores, casas de bombas más limpias y sin contaminación del líquido bombeado.

Muy bajo rozamiento entre la flecha y las partes de los sellos.- se tiene menos desgaste de las mangas y flechas.

La flexibilidad de los sellos.- permite ajuste automático para descompensar desalineamiento, juegos axiales y radiales, vibraciones y desgaste de sus partes.

Menos fricción.- las áreas de contacto tan pequeñas que requiere un sello economiza potencia.

Se pueden manejar altas presiones y altas velocidades con una eficiencia muy grande.

Se pueden manejar líquidos con abrasivos, con vació, corrosivos, etc., usando el sello doble.

Tipos de Sellos

Probablemente los tipos de sellos más importantes son:

Sellos Mecánicos: es un dispositivo que permite unir sistemas o mecanismos, evitando la fuga de fluidos, conteniendo la presión, o no permitiendo el ingreso de contaminación.

Sellos Laberínticos: es un sello mecánico que se utiliza en torno a un eje para prevenir la pérdida de aceite u otros fluidos.

Sellado: