Usos i aplicacions de l'energia hidràulica

Per aquest motiu, avui es pot parlar d´usos de l'energia hidràulica en plural. Precisament, aquest és un dels temes que es tracten en el Bàtxelor Online en Enginyeria d’Organització Industrial de la Universitat Carlemany.

Usos de l'energia hidràulica i estalvi energètic

Segons el professor emèrit de la Universitat de Linköping, Karl-Erik Rydberg, molts dels usos de l'energia hidràulica poden reduir els costos empresarials entre un 20 i un 50 %.

És un fet que, des de fa dècades, es treballa en el desenvolupament de l'energia hidràulica. Tot i així, encara existeix un nombre relativament petit d´aplicacions pràctiques que puguin reduir les pèrdues i minimitzar el consum energètic. El motiu és que la reducció òptima d'energia necessita minimitzar totes les pèrdues: el flux, la pressió i les pèrdues mecàniques. Si s'utilitzen acumuladors per a emmagatzemar i recuperar energia, també s'han de tenir en compte les pèrdues tèrmiques de l´acumulador. Una condició prèvia per a assolir una possible minimització de les pèrdues és que el concepte del sistema i selecció dels components s´adapti bé a aquesta tasca.

Sistemes mòbils controlats per vàlvules

Un dels usos de l'energia hidràulica més comuns es dona en vehicles i maquinària pesada. Ambdós funcionen, quasi en exclusiva, amb sistemes controlats per vàlvules. Un avantatge substancial de la vàlvula és que es pot utilitzar amb una bomba per a fer que funcionin simultàniament vàries càrregues. El principal inconvenient està en les pèrdues significatives de la vàlvula, sobretot quan hi ha grans diferències en la pressió de càrrega.

Sistemes controlats per bombes: transmissions

La transmissió hidrostàtica en sèrie amb caixa de canvis mecànica del tipus powershift és un tipus comú de transmissió en maquinària. L’avantatge d´aquest concepte és la senzillesa i la comptabilitat. Ara bé, les pèrdues en aquest sistema de transmissió són relativament elevades.

Una forma de millorar l'eficiència de la línia de transmissió i d´aumentar la gama d´engranatges és integrar la mecànica amb la hidràulica per aconseguir transferència paral·lela de potència hidràulica i mecànica, la denominada transmissió hidromecànica de "potència dividida".

Usos de l'energia hidràulica en sistemes híbrids per a vehicles pesats

La motivació per a utilitzar sistemes híbrids en vehicles pesats és, principalment, poder emmagatzemar energia de frenat i després utilitzar aquesta energia per a accelerar. Per tant, el potencial estalvi d´energia d´un sistema híbrid depèn, en gran part, del perfil de velocitat del vehicle. Una acceleració ràpida després d'una desacceleració (frenada) aconsegueix el màxim d´estalvi energètic. Un dels sistemes de propulsió híbrids més eficients energèticament en l'actualitat en el mercat és RUNWISE de Parker.

Amb el sistema RUNWISE muntat en camions pesats (40 tones) s'han calculat estalvis d'energia que arriben al 50 % per a un cicle de conducció específic. La mitjana de mesuraments en una mostra representativa de camions d'escombraries és d'un 43 % d´estalvi de consum de combustible. Els avantatges addicionals del sistema híbrid radiquen en la reducció dels costos de manteniment.

Acumuladors hidràulics

Els acumuladors hidràulics pateixen pèrdues, i les pèrdues tèrmiques dominants són causades pel flux de calor entre el gas i el medi ambient. L'eficiència tèrmica de l´acumulador depèn de la freqüència, és a dir, de la velocitat d'un cicle d´omplert i buidat. L'eficiència té la seva freqüència d´interferència més baixa quan el temps tèrmic de l'acumulador és constant.

En els últims anys, és cada vegada més habitual utilitzar acumuladors "lleugers" en sistemes híbrids. Aquests acumuladors incorporen una carcassa de materials compostos que proporcionen un aïllament tèrmic significativament millor que el que dóna una carcassa metàl·lica. Per tant, això augmentarà la constant temporal tèrmica de l’acumulador.

Existeix, però, un inconvenient dels acumuladors tèrmics, i és que la capacitat d´emmagatzematge de l'energia minva a mesura que augmenta la mida del material aïllant de la calor que envolta el gas en l´acumulador.

És evident que els usos de l'energia hidràulica són múltiples i variats en l´entorn industrial i que encara hi ha molt per fer en l'àmbit de la millora energètica en aquest camp. Aquest és tot un repte per als nous professionals de l'enginyeria d’organització industrial.