Circuitos hidráulicos

Explica qué es la hidráulica y qué fluido emplea, y nombra dos máquinas que funcionen con ella indicando qué trabajo realiza cada una.

Enuncia con tus palabras el principio de Pascal y explícalo con el ejemplo de una jeringuilla llena de agua con la salida tapada: qué ocurre con la presión en cualquier punto del líquido al empujar el émbolo.

Un émbolo ejerce una fuerza de $300\ \text{N}$ sobre una superficie de $0{,}01\ \text{m}^2$. Aplicando $p = \frac{F}{S}$, calcula la presión que soporta el aceite, expresada en pascales.

La figura muestra una prensa hidráulica con sus datos: una fuerza sobre el émbolo pequeño y las dos superficies. Calcula la presión del circuito y la fuerza $F_2$ que empuja el émbolo grande, y explica por qué se multiplica la fuerza.

En una prensa hidráulica, el émbolo pequeño tiene una superficie $S_1 = 10\ \text{cm}^2$ y el grande, $S_2 = 100\ \text{cm}^2$. Si se aplica una fuerza $F_1 = 50\ \text{N}$, calcula la presión del aceite y la fuerza $F_2$ que empuja el émbolo grande, y razona cuántas veces se ha multiplicado la fuerza.

Un gato hidráulico tiene émbolos de $5\ \text{cm}^2$ y $50\ \text{cm}^2$ y debe levantar una carga de $1.000\ \text{N}$. Calcula qué presión necesita el aceite y qué fuerza hay que aplicar en el émbolo pequeño. (Dato: $10\ \text{N}/\text{cm}^2$ equivalen a $1\ \text{bar}$.)

Haz una tabla comparativa entre la neumática y la hidráulica con estas filas: fluido empleado, presión de trabajo típica (unos $6\ \text{bar}$ frente a más de $100\ \text{bar}$), fuerza que puede dar, efecto de una fuga y una aplicación típica.

El freno de un coche es hidráulico. Describe el camino que sigue la presión desde el pedal hasta las pinzas de freno de las ruedas y razona por qué no sería buena idea hacerlo neumático, pensando en la compresibilidad del aire y en la precisión.

La figura muestra un circuito hidráulico con sus símbolos: depósito, bomba, una válvula y un cilindro de doble efecto, con un elemento marcado con ?. Indica qué elemento es, qué función cumple y qué le ocurre al vástago al accionar la palanca en un sentido y en el otro.

En una prensa hidráulica con $S_1 = 5\ \text{cm}^2$ y $S_2 = 100\ \text{cm}^2$ se aplica $F_1 = 40\ \text{N}$ y el émbolo pequeño baja $10\ \text{cm}$. Calcula la presión del aceite y la fuerza del émbolo grande y, razonando con el volumen de aceite desplazado, cuánto sube el émbolo grande. ¿Qué se multiplica y qué se divide en esta máquina?

La figura muestra un gato hidráulico con sus datos. Calcula la fuerza $F_2$ que levanta la carga y la presión del aceite, y razona cuántos bombeos hacen falta para que la carga suba $2\ \text{cm}$ si en cada bombeo el émbolo pequeño baja $4\ \text{cm}$.

Tras una reparación de frenos queda aire dentro del circuito hidráulico y el pedal se siente «esponjoso». Explica por qué el aire estropea la transmisión de la presión (relaciónalo con el principio de Pascal y con la compresibilidad) y qué operación de taller lo soluciona.

Se quiere diseñar una prensa de taller que ejerza $5.000\ \text{N}$ aplicando a mano $250\ \text{N}$. Calcula la relación de superficies necesaria entre los dos émbolos y propón un par de radios razonables (recuerda que $S = \pi \cdot r^2$), justificando la elección.