2.2. Principio de Pascal
Aunque hay más leyes y principios físicos que se emplean en el cálculo de los sistemas neumáticos, una de conocimiento fundamental es el Principio de Pascal.
El francés Blaise Pascal comprobó que los fluidos ejercen una fuerza sobre todos los puntos de la superficie de los sólidos que están en contacto con ellos. Así, podemos enunciar su principio para el caso de los gases a continuación.
Importante
La presión ejercida en un punto cualquiera de una masa gaseosa, se transmite por igual y en todas las direcciones.
En esta ley se basa el principio de las prensas (tanto neumáticas como hidráulicas).
Una prensa es un mecanismo formado por conductos comunicantes impulsados por pistones de diferentes áreas que, mediante una pequeña fuerza sobre el pistón de menor área, permite obtener una fuerza mayor en el pistón de mayor área.
Prensa
Imagen de Orion8 en Wikimedia Commons. Dominio Público
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La explicación es la siguiente: en el interior del circuito neumático se debe cumplir que la presión en todo punto se mantiene. La superficie del pistón pequeño es S1 y la del mayor S2. Si aplicamos una fuerza F1 sobre el pistón pequeño se debe cumplir:
Ahora podemos conocer el valor de la fuerza que se ejerce sobre el pistón mayor, sin más que despejar:
F2 = F1 · S2/S1
Como S2/S1 > 1, aplicando fuerzas pequeñas (F1) podemos conseguir desarrollar fuerzas mayores (F2).
Actividad
El kg-fuerza es muy utilizado como unidad de fuerza, en lugar del Pascal.
Así una masa de 10 kg, ejercerá una fuerza de 10 kg-fuerza, sin necesidad de pasarlo a pascales.
Caso de estudio
Ejercicio
¿Qué fuerza se debe aplicar sobre un émbolo de 10 cm2 de superficie, de un circuito hidráulico, con el que se pretende elevar un automóvil de 1200 kg de masa, que se apoya sobre un émbolo de una superficie de 100 cm2?
Ejercicio
En una prensa hidráulica, podemos realizar una fuerza máxima de 80 N sobre el primer pistón, las secciones de los émbolos son de 40 cm2 y 200 cm2. ¿Cuál es la fuerza máxima que podrá desarrollar el segundo pistón?