Cálculo y diseño de una gata hidráulica para 20 toneladas de capacidad

Abstract

En el campo de la Ingeniería se observa el uso cada vez las frecuente de fluidos a presión, que hacen posible la transmisión de grandes fuerzas, especificadas como presiones, o de potencias considerables, con la, ayuda de órganos hidráulicos de dimensiones relativamente pequeña, lo cual, en sí, constituye una gran ventaja sobre otros medios de transmisión de fuerzas o potencias. Dentro de dichos fluidos a presión, nos referiremos en particular a los considerados incompresibles, o líquidos, como sustancia de trabajo, y entre éstos, es destacable el aceite, de aplicación generalizada en muchos sistemas hidráulicos. Desde 1,925 se ha venido desarrollando este nuevo campo de aplicación de la Hidráulica, para la producción, transmisión, control y uso de la energía hidráulica, utilizando como medio fluido el aceite, por lo que esta técnica se denomina propiamente OLEOHIDRAULICA; Se le suministra energía al aceite por medio de una bomba, principalmente en forma de energía de presión, y este aceite es conducido por tuberías o conductos a motores de fluido o a cilindros hidráulicos, donde se realiza un trabajo. Las presiones usadas son relativamente altas, desde unas decenas hasta varios cientos de kilogramos por centímetro cuadrado. Se usa el aceite como fluido de trabajo debido a sus propiedades lubricantes, y a su relativamente alta viscosidad, que tiende a reducir las pérdidas a través de las pequeñas holgaras. La compresibilidad del aceite debe tenerse en cuenta en los sistemas de alta presión. Son de uso frecuente los mecanismos hidráulicos de aceite en elevadores, prensas, extractores, empujadores, piezas de artillería terrestre o naval, mandos de máquinas herramientas, grúas, utensilios agrícolas, etc., creándose una amplia gama de aprovechamiento óleo hidráulico. En la presente tesis, nos referiremos a los GATOS HIDRAULICOS que, entre los mecanismos hidráulicos de aceite, constituyen una de las formas mis sencillas, como se verá posteriormente. Los "gatos hidráulicos" se construyen de diversas formas para diferentes usos. Una de sus modalidades es el GATO HIDRAULICO DE BOTELLA o PORTATIL. Esta tesis se circunscribe al estudio del "gato hidráulico de botella", y al Cálculo y Diseño de uno para 20 toneladas de capacidad que, como veremos, es de pequeñas dimensiones, poco peso, fácil de manipular, económicos, sencillos, y muy útiles como elementos auxiliares especialmente en talleres o factorías. Anotaremos que el accionamiento del gato hidráulico de botella es Manual, y en nuestro caso, se tratará de llevar una carga de hasta 20 toneladas, lo cual lo sindica desde ya como un importante elemento auxiliar para "multiplicar la fuerza". Además, mencionaremos que los gatos hidráulicos de botella se encuentran en mercado son capacidades que varían desde 1.5 hasta 150 toneladas, todos con similares características constructivas. Durante el desarrollo de esta tesis, tendremos seguidamente el Capítulo II, de Generalidades, donde anotaremos algunos conceptos o leyes de: particular interés como: el Principio de Pascal como fundamento de los gatos hidráulicos, algunos principios generales de la Hidráulica, la Viscosidad de los líquidos y del aceite en particular; además, trataremos brevemente sobre Circuitos Hidráulicos, máquinas hidráulicas y los diversos tipos de "gatos: mecánicos e hidráulicos. En este Capítulo de las Generalidades se estudiaré los aspectos concernientes al comportamiento del líquido, de nuestro interés, y además, se pretende ubicar la posición del "gato hidráulico de botella" dentro del conjunto de los "gatos" existentes. En el Capítulo III: nos referiremos exclusivamente al "gato hidráulico de botella”, su descripción y aplicaciones, de manera general. En el Capítulo IV: desarrollaremos el Cálculo y Diseño de las piezas que componen un "gato hidráulico de botella” para 20 toneladas de capacidad. En este capítulo se usa sencillas fórmulas de Resistencia de Materiales, y Diseño de Elementos de Máquinas, anticipando a cada uno de los cálculos sus correspondientes teorías, en formas breves; también se aplicaré las fórmulas hidráulicas que se expusieron en el Capítulo II. Por tanto, esta tesis se logra en base a dichas asignaturas que, como sabemos, son parte integrante del programa de estudios del Programa Académico de Ingeniería Mecánica de nuestra Universidad. Después de los cálculos, incluiremos los planos del "gato hidráulico" diseñado, que permitan su construcción. Finalmente, anotaremos las Conclusiones que se puedan extraer de esta tesis.