Conceptos Básicos de Neumática e Hidráulica 


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Aviación. Aplicaciones de la Hidráulica en aeronaves.

La hidráulica ha probado ser el sistema mas eficiente y económico adaptable a la aviación. Usado por primera vez por los griegos como medio de elevación de escenarios en sus anfiteatros, los principios de la hidráulica fueron explicados científicamente por los estudios de Pascal y Boyle en el siglo XVII. La leyes descubiertas por estos dos hombres considerando los efectos de la presión y la temperatura sobre los gases y fluidos en áreas confinadas formaron las bases del principio de la ventaja mecánica; en otras palabras, el “porqué y cómo” de la hidráulica.

Vemos a continuación algunos conceptos de la aplicación de la hidráulica en la aviación y las características de estos sistemas. Las explicaciones incluyen definiciones detalladas de la terminología peculiar de la hidráulica con la cual se debe estar familiarizado para entender a fondo este tema.

En aviación, la hidráulica es el uso de fluidos bajo presión para transmitir la fuerza desarrollada en una ubicación del avión u otro equipo relacionado hacia algún otro punto sobre la misma aeronave. La hidráulica incluye además los principios subyacentes en la acción hidráulica y los métodos, fluidos y equipamiento usado en la implementación de éstos principios.

Aplicaciones de la hidráulica en aeronaves.

En aeronaves de ala fija, la hidráulica es usada para operar el tren de aterrizaje plegable y los frenos de las ruedas y para controlar los alerones de las alas y paso de la hélice. En conjunto con gases, la hidráulica es usada en la operación de :

  • Frenos de ruedas y rotor
  • Montante amortiguador
  • Amortiguador de vibraciones
  • Sistemas de control de vuelo
  • Elevación de rampas
  • Pilón plegable
  • Enganches de cabrestante

El rol del aire en la hidráulica

Algunos componentes hidráulicos requieren aire así como aceite hidráulico para su operación. Otros componentes hidráulicos no lo necesitan, y en por el contrario su desempeño es afectado seriamente por el aire que accidentalmente se filtra dentro del sistema.

La familiarización con los principios básicos de la neumática ayuda en la comprensión de la operación tanto en la operación de componentes hidráulicos que requieren aire como en aquellos que no lo necesitan. La misma ayuda, además, en la comprensión de cómo el aire puede alterar la operación normal de un sistema hidráulico si el mismo está presente en el sistema donde no debería estar.

Aire.

Cuando es usado en referencia a la hidráulica, se entiende que se refiere a aire atmosférico. Resumidamente, el aire es definido como una mezcla compleja e indefinida de muchos gases. De los gases individuales que forman el aire atmosférico, 90% o mas es oxígeno y nitrógeno.

Algún conocimiento de las características físicas del aire es muy importante para esta instrucción. Debido a que las propiedades físicas de todos los gases, incluyendo el aire, son las mismas, un estudio de estas propiedades se hace con referencia a los gases en general. Es importante tener en cuenta, sin embargo, que a pesar de tener similares características físicas, los gases difieren en gran medida en la composición química. Esta diferencia hace a algunos gases extremadamente peligrosos al ser usados bajo presión, cuando quedan en contacto con ciertas substancias.

Aire y nitrógeno.

El aire y el nitrógeno puro son gases inertes y son seguros y apropiados para su uso en sistemas hidráulicos.

Como ejemplo, sólo el aire y el nitrógeno están autorizados para su uso en sistemas hidráulicos de aviones de la armada de Estados Unidos. Bajo ninguna circunstancia pueden otros gases ser usados, dado que pueden producirse explosiones desastrosas casi en forma segura. Téngase precaución especialmente del oxigeno y el acetileno.

Con mayor frecuencia el aire usado en sistemas hidráulicos es obtenido de la atmósfera y forzado dentro de los sistemas hidráulicos por medio de un compresor de aire. El nitrógeno puro, sin embargo, está disponible sólo como gas comprimido envasado.

Aplicaciones en la hidráulica.

La habilidad de un gas para actuar en forma similar a un resorte es importante en la hidráulica. Esta característica es usada en algunos sistemas hidráulicos para permitir que los sistemas absorban, almacenen y liberen energía de fluido según se requiera. Estas habilidades dentro de un sistema son provistas con frecuencia por medio de un componente único diseñado para producir una acción similar a un resorte. En la mayoría de los casos, tales componentes usan aire, aunque un resorte podría igualmente se adecuado desde un punto de apoyo de funcionamiento. El aire es superior a un resorte debido a su bajo peso y debido a que el mismo no está sujeto a fallas por fatiga del metal como en un resorte. El uso mas común del aire en sistemas hidráulicos se encuentra en los acumuladores y amortiguadores.

Malfuncionamientos causados por el aire.

En general, todos los componentes y sistemas que no requieren gases en su operación son en gran medida alterados por la presencia de aire. Ejemplos son realimentación excesiva de fuertes ruidos de los controles de vuelo durante la operación, y la falla de la rueda y los frenos de rotor para mantenerse. Estas deficiencias pueden ser fácilmente corregidas al “purgar el sistema” : una manera controlada de permitir que el aire escape.

Fluidos usados en hidráulica.

Dos tipos generales de fluidos pueden ser usados en la operación y mantenimiento de los sistemas hidráulicos y equipamiento. A pesar de que ambos tipos de fluidos poseen características adecuadas para su uso hidráulico, no son intercambiables, ni son compatibles como mezclas. En la actualidad, sólo fluidos de base mineral son usados para la operación y el mantenimiento de los sistemas hidráulicos y componentes hidráulicos auto contenidos de una aeronave de la armada. A pesar de esto, los fluidos hidráulicos de base vegetal no pueden ser dejados completamente fuera de esta discusión.

En el pasado, algunas aeronaves de la aviación de la armada usaron fluidos de base vegetal para la operación y mantenimiento del sistema hidráulico. Además, todos los sistemas conocidos de frenos en los vehículos automotores con operados corrientemente con fluidos de base vegetal. Es muy posible que un suministro de éste tipo de fluido puede erróneamente caer dentro del sistema de suministro de la aviación. Por lo tanto, el personal de mantenimiento debe estar familiarizado con ambos tipos de fluidos de manera de poder reconocer el error y evitar el uso del fluido incorrecto, y la acción correctiva que debe tomarse si esto ocurre es tan importante como el conocimiento del sistema mismo.

Las partes de goma de los sistemas hidráulicos son particularmente sensibles a los fluidos incorrectos. Las partes de goma usadas en los sistemas operativos sobre base de fluidos de base vegetal son hechas de goma natural. Ambos tipos de gomas son seriamente dañadas por el contacto del tipo de fluido incorrecto.

Fluidos hidráulicos de base vegetal.

Los fluidos hidráulicos de base vegetal están compuestos esencialmente de aceite de castor y alcohol. Estos fluidos tienen un olor fácilmente reconocido, sugerentes de su contenido de alcohol.

Hay dos tipos de fluidos hidráulicos de base vegetal que el personal de aviación puede confundir en un error, los correspondientes a aviación y los de automotores. Su descripción es la siguiente:

  • El fluido de base vegetal de aviones está coloreado con un dado azul para su identificación y se designa con MIL-H-7644
  • El fluido hidráulico de base vegetal corrientemente usado para sistemas hidráulicos de automotores es de color ámbar. La designación militar de éste fluido es MIL-F-2111.

Recuerde que ninguno de estos fluidos es aceptable para su uso en sistemas hidráulicos de aviones, y no son para ser usados en gatos hidráulicos u otro equipamiento de manejo terrestre de aviones.

Fluidos hidráulicos de base mineral. Tres categorías de fluidos hidráulicos de base mineral son usados en la aviación de la armada en la actualidad: operacional, preservativo y de limpieza.

Fluido operacional.

Durante condiciones climáticas de frío extremo, el fluido operacional ahora usado por sistemas hidráulicos de aeronaves y componentes es MIL-H-5606. Este fluido está coloreado con dado rojo para su identificación y tiene un olor muy distintivo. El MIL-H-83282 es para ser usado en componentes y sistemas según lo prescripto en TB 55-1500-334-25.

Fluido preservativo.

El fluido preservativo contiene un aditivo especial para inhibir la corrosión. Su propósito primario es para llenar componentes hidráulicos como una protección contra la corrosión durante si envío o almacenamiento. Designado como MIL-H-6083A, el fluido preservativo es muy similar al fluido operacional en viscosidad, olor y color. El fluido operacional, MIL-H-5606, y el fluido preservativo MIL-H-6083A, son compatibles pero no intercambiables. Por lo tanto, al hacer los preparativos para instalar componentes preservados con 6083A, el fluido preservativo debe ser drenado al punto de goteo antes de la instalación, y los componentes rellenados con el fluido operacional. El fluido preservativo, 6083A, no necesita ser escurrido hacia afuera con 5606. Al usar MIL-H-83282, el preservativo debe ser enjuagado según lo prescripto en TB 55-1500-334-25.

Fluido de limpieza.

El TM 55-1500-204-23-2 contiene una lista de agentes autorizados de limpieza y detalla su uso en sistemas hidráulicos y componentes. Debido a la continua mejora de los agentes de limpieza, cambios al manual técnico básico son impresos y distribuidos según sea necesario. Por dicha razón, siempre recurra al manual técnico corriente y sus últimos cambios, para que el agente de limpieza autorizado sea usado en tipos de sistemas hidráulicos y componentes.

Acción correctiva en caso de servicio impropio.

Si un sistema hidráulico o componente sufre un servicio erróneo con fluido de base vegetal, el sistema debe ser drenado inmediatamente y luego enjuagado con líquido diluyente. Como paso siguiente, los componentes del sistema deben ser quitados y desarmados en la extensión necesaria para quitar todos los sellos. Los componentes son lavados, los sellos son reemplazados por nuevos, y el sistema es reensamblado para retornar a su operación.

Tratamiento de los fluidos.

La operación de los sistemas hidráulicos libre de problemas depende en gran medida de los esfuerzos llevados a cabo para asegurar el uso de un fluido hidráulico puro en un sistema limpio. Los contenedores de gran capacidad de distribución de fluidos deben ser abiertos cuidadosamente y completamente cerrados inmediatamente luego de la extracción fraccionada de cualquier fluido. Luego de la extracción, el fluido sin usar remanente en contenedores de galones o cuarto deben ser descartados. El equipo de fraccionamiento debe estar cuidadosamente limpio durante el uso. Los embudos de llenado,  las tapas y envases en los cuales son instalados deben ser cuidadosamente limpios antes de su remoción y distribución de cualquier fluido.

Aparte de tomar precauciones al dispensar fluidos hidráulicos, usted  debe asegurarse además de lograr un almacenamiento seguro de los mismos y seguir las reglas de seguridad del manejo de los mismos.

Riesgo de incendio. Los fluidos hidráulicos son muy inflamables y deben ser mantenidos lejos de la exposición a las llamas, chispas y objetos calientes a elevadas temperaturas. Las pérdidas de fluido en una aeronave son definitivamente un riesgo de incendio y deben ser constantemente observadas para obtener una pronta corrección.

Toxicidad.

Los líquidos hidráulicos no son violentamente venenosos pero son en cierto grado tóxicos. Una respiración innecesaria de los humos y un contacto prolongado de cantidades de fluido con la piel expuesta deben ser evitados.

Resumiendo

La hidráulica es el uso de fluidos bajo presión para transmitir fuerza. En la aviación de la armada, la hidráulica es usada para operar el tren de aterrizaje, frenos, controles de vuelo, paso de la hélice y rampas de elevación.

La características de los sistemas hidráulicos son eficiencia, confiabilidad, sensibilidad al control, flexibilidad de instalación, peso liviano, auto lubricación y bajos requerimientos de mantenimiento.

La hidráulica opera sobre los principios de fuerza y presión. La unidad de medición de la fuerza en la armada de Estados Unidos, es la libra, y el área de medición de presión es la pulgada cuadrada. Así, la medición de fuerza-presión es expresada en libras por pulgada cuadrada (psi). La fuerza es transmitida a través de líquidos confinados sin cambio en la intensidad en todas las partes del líquido.

La ventaja mecánica es igual al valor de una fuerza o resistencia superada por la aplicación de una fuerza menor o esfuerzo mediante una máquina simple. La ganancia en la fuerza es obtenida a expensas de la pérdida en distancia. El régimen al cual la ventaja mecánica es producida por medios hidráulicos está en directa proporción con la relación del tamaño del área menor (entrada) al tamaño del área mayor (salida). (ejemplo: gato hidráulico).

Algunos componentes hidráulicos, como los amortiguadores de choques y acumuladores, requieren aire con el fluido hidráulico para su operación. El aire atmosférico y el nitrógeno puro son los únicos gases autorizados para su uso en la aviación militar.

Sólo fluidos hidráulicos de base mineral son autorizados para su uso en sistemas hidráulicos de aeronaves actualmente en la aviación militar.

Se debe tener cuidado para asegurar que no haya contaminación que ingrese en el sistema hidráulico. Los fluidos hidráulicos son muy inflamables y deben ser tratados y almacenados con las mismas precauciones que otros productos POL.

 

 

 

 


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