oleohidraulica - Inacap

Í N D I C E CONTE NIDOS

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CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN A LA OLEOHIDRÁULICA

3

PRINCIPIOS PRINCIPIOSBÁSICOS VENTAJAS DELOSSISTEMAS SISTEMAS OLEOHIDRÁULICOS OLEOHIDRÁULICOS

4 5

CAPÍTULO II HIDROSTÁTICA

8

PRESIÓNDEUNFLUIDO TRANSMISIÓN TRANSMISIÓN HIDRÁULICA HIDRÁULICA

8 9

CAPÍTULO CAPÍ TULO III HIDRODINÁMICA HIDRODINÁMICA

11

ECUACIÓNDEUNFLUJO TIPOS TIPOSDEFLUJOS

11 14

CAPÍTULO IV FLUIDOS HIDRÁULICOS

15

OBJETIVOS OBJETIVOSDELOSFLUIDOS FLUIDOS REQUERIMIENTO DECALIDAD CALIDAD PROPIEDADES DEL FLUIDO FLUIDO LÍQUIDOS HIDRÁULICOS

15 17 18 21

CAPÍTULO V TUBERÍAS HIDRÁULICAS Y ESTANQUIEDAD TUBERÍASHIDRÁULICAS ESTANQUEIDAD

23 23 30 30

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A C I N Á C E M A E R Á

CONTE NIDOS

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CAPÍTULO VI DEPÓSITOS OLEOHIDRÁULICOS OLEOHIDRÁULICOS

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CARACTERÍSTICASDEDISEÑO

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CAPÍTULO VII FILTROS

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FACTORES QUE INCIDEN MATERIALES MATERIALESFILTRANTES INDICADORESDEOBTURACI OBTURACIÓN

36 36 41

CAPÍTULO CAPÍTULO VIII ACCESORIOS ACCESORIOS

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PRESOSTATOS MANÓMETROS ACTUADOR ACTUADORES ESHIDRÁULICOS (CILI (CILINDR NDROS) OS)

42 43 47

CAPÍTULO IX VÁLVULAS

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CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓNYFUNCIONAMIENTODELASVÁLVULAS

53

CAPÍTULO X ACUMULADORES HIDRÁULICOS

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FUNCIONES TIPOS TIPOSDEACUMULADORES ACUMULADORES

62 63

CAPÍTULO XI BOMBAS HIDRÁULICAS

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CAPÍTULO XII MOTORES HIDRÁULICOS

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MISIÓNYCARACTE CARACTERÍSTICAS RÍSTICAS TIPOS TIPOSDEMOTORES MOTORES

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CAPÍTULO XIII CIRCUITOS OLEOHIDRÁULICOS

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HIDRÁ Á ULIC ULIC A C APÍTULO I / INTRO DUC C IÓ N A LA O LEO HIDR La Oleohidráulica estudia la transmisión de la potencia a través del aceite que fluye por conductos y orificios hacia los actuadores impulsado por una bomba que es un generador de caudal.

A C I N La ley de Pascal, enunciada dice: Á C "La presión aplicada a un fluido confinado se transmite íntegramente en todas las direcciones y E ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales, actuando estas fuerzas perpendicularmente a las paredes M del recipiente". A E Todos los sistemas oleohidráulicos basan su trabajo en este principio. Lo que podemos concluir que la R presión se distribuye uniformemente en todos los sentidos y es igual en todos lados. La figura estaría Á Basada en un principio descubierto por el científico francés Pascal se refiere al empleo de fluidos confinados para transmitir energía, multiplicando la fuerza y modificando el movimiento.

demostrando demostrando este principio. principio.

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PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA OLEOHIDRÁULICA La oleohidráulica esta basada en los siguientes principios: Los líquidos no tienen tienen forma propia. Los líquidos adquieren la forma del recipiente que lo contiene. Debido a esta condición el aceite de cualquier sistema oleohidráulico puede circular en cualquier dirección y a través de tuberías y canalizaciones de cualquier diámetro o sección.

Los líquidos líquidos son incomprimibles. incomprimibles.

La figura muestra la condición anterior. Al llenar llenar una una botella con cualquier cualquier líquido líquido colocarle un tapón y tratar de comprimir el líquido a través del tapón, esto no se conseguirá a menos que la botella se rompa por la presión ejercida.

Los líquidos transmiten en todas las direcciones la presión que se les aplica.

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Los líquidos permiten multiplicar la fuerza aplicada.

VENTAJAS DE LOS SISTEMAS OLEOHIDRÁULICOS INDUSTRIALES Las más importantes son: VELOCIDADVARIABLE. LOS ACTUADORES YA SEAN LINEALES LINEALES O ROTATIVOS DE UN SISTEMA OLEOHIDRÁULICO OLEOHIDRÁULICO PUEDENMOVERSEA VELOCIDADESINFI INFINITAMENTE NITAMENTEVARIABLE. REVERSIBILIDAD. LOS ACTUADORES ACTUADORES OLEOHIDRAULICOS OLEOHIDRAULICOS PUEDEN PUEDEN INVERTIRSE INVERTIRSE INSTANTÁNEAMENTE, EN PLENO MOVIMI MOVIMIENTO ENTO SIN NINGÚN RIESGO. LAS VÁLVULAS VÁLVULAS LIMITADORAS LIMITADORAS PROTEGEN PROTEGEN LOS ELEMENTOSDELSISTEMA. PROTECCIÓN PROTECCIÓN CONTRASOBRECARGA. LAS VÁLVULAS LIMITADORAS LIMITADORAS DE PRESIÓN, PRESIÓN, EN FUNCIÓN DE SEGURIDAD, PROTEGEN A LOS CIRCUITOS CIRCUITOS DE LA SOBRECARGA. PROPORCIONAN TAMBIÉN EL MEDIO DE REGLAJE DELPARODELA FUERZASUMINISTRADAPORLOSACTUADORES. DIMENSIONESREDUCIDAS. LOS COMPONEN COMPONENTES OLEOHIDRAULICOS, DEBIDO A SU ELEVADA VELOCIDAD Y SU CAPACIDAD DE PRESIÓN, PROPORCIONAN ELEVADAS POTENCIAS DE SALIDA SALIDA CON PESO YTAMAÑOREDUCIDO.

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Magnitudesfundamentales Sistema internacional de unidades

SI

Definiciones: Masa:

Fuerza:

Cantidad de materia que ocupa un cuerpo, su unidad, kilogram kilogramo o (Kg).

Segúnlaley leydeNewton: Newton: Fuerza = masa x aceleración [Kg m/s²].

F = m x a [kg m /s²] Según el sistema SI, la fuerza se expresa en Newton (N).

1 N = 1 kg x 1 m/s² = 1 kg m /s² Otra unidad de la fuerza es el kilopondio (Kp) = 9,81 N. Presión: es una de las dimensiones más importantes en un sistema oleohidráulico y se define como una fuerza por unidad de superficie. P = F/A F/A

1 N/m² = 1 Pascal

P = presión N/m². F = fuerza fuerza en N. A = superficie en m². 1 N/m² = 1 Pa.

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Equivalencia Enla prácti práctica 1 Pascal es una una unidad muy muy pequeña pequeña por lo tanto se utiliza el bar, 1 bar = 100000 100000 Pa. Pa. 1 bar = bar = 100 K Pa 1 bar = bar = 14, 14,55 psi psi.. 1 bar = bar = 1,02 daN/cm² Longitud Superficie Volumen Velocidad Caudal

: Espacio Espacio recorrido, recorrido, unidad: el metro, : Signo A, unidad: metro cuadrado, : Signo V, unidad: metro cúbico, : Signo v, unidad: metr metro o por segundo, : Signo Q, unidad: metros cúbicos por segundo, segundo,


(m). m²). (m²) m³). (m³) (m/s m/s ). (m³/s) m³/s).

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PÍTULO ULO C APÍT

II / HIDROS HIDROSTÁ TICA IC A

Definición: La hidrostática es la ciencia que estudia los fluidos en reposo

A C I N Á C E PRESIÓN DE UN FLUIDO M A Una Una columna columna de líquido líquido ejerce, por su propio peso, peso, una presión sobre sobre la superficie superficie en que actúa. La E presión es función de la altura(h) altura(h) de la la columna columna de líquido, líquido, de la densidad del líquido líquido y de aceleración aceleración de R gravedad (g). Á ρ

P =hxρxg Si se toma recipiente de forma distinta llenos con el mismo líquido la presión será función solamente de la altura de la columna de líquido.

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Presión hidrostática.

TRANSMISIÓN HIDRÁULICA DE FUERZA Dado que la presión se distribuye uniformemente en el líquido, la forma del recipiente no tiene ninguna importancia. La figura muestra este principio.

A2

S2 A1 F1 = = S2 A1 F1 Las fuerzas son directamente proporcionales a las superficies.

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Principio de la transmisión de presión

P 1 x A1 = F 1 luego P 2 x A 2 = F2 P1 / P2 = A2 / A1 En los transm transmisores isores de presión presión las presiones presiones son inversamente inversamente proporcionalesa llas as superficies superficies esto es:

La figura demuestra este principio Transmisi Transmisión ón de presión



HIDRO O DINÁ DINÁ M ICA IC A C APÍTULO III / HIDR Es la ciencia ciencia que estudia los ffluidos luidos en movimiento. movimiento.

ECUACIÓN DE UN FLUJO

A C I Sí un líquido fluye por un tubo de sección variable, el volumen que pasa en una unidad de tiempo es el N Á mismo, independiente de la sección. C E M El caudal, Q =Volumen / tiempo [litros [litros / minuto] A Q =V / t [l / min] E R V =A x s reemplazamos el volumen en caudal y nos queda: Á Q =A x s / t se sabe sabe quevelocidad es: v =s / t luego: Q=A x v

Q = Caudal [l / min. O m³ /min] V= Volumen en l. T = tiempo en min. A = superficie de la sección. s = espacio.


LA VELOCIDAD DEL FLUJO VARÍA EN RELACIÓN INVERSA INVERSA ALA A LA SECCIÓN SECCIÓN DE LA TUBERÍA


Ecuación de continuidad:

Q1 = Q2 A1 x v1 = A2 x v2 = constante. En la figura el caudal que entra en la tubería (Q1) es igual al caudal que sale (Q2), por lo tanto, la velocidad en el tramo de mayor diámetro es menor que en el tramo de menor diámetro luego las velocidades son inversamente proporcionales a los diámetros de las tuberías.


Ecuación de la energía

(Bernoulli).

La ecuación de la energía o de Bernoulli relaciona la energía potencial o de posición la energía cinética o de movimiento movimiento y la energía de presión o presión presión estática. Esto es:

P 1 / ρ + v²1 / 2g + z1 = P2 / ρ + v²1 / 2g +z2 Conclusión Observando las ecuaciones de continuidad y de Bernoulli se puede deducir cuando se disminuye la sección de los conductos, aumenta la velocidad y por lo tanto la energía cinética también aumenta.

Pérdida de energía por fricción Las pérdidas de energía por fricción: La longitud de la tubería. La rugosidad de la tubería. Cantidad de codos y curvas. Sección Sección de la tubería. Velocidad del flujo.



TIPOS DE FLUJO Flujo Laminar Laminar

Flujo turbulento

Las partículas del liquido en este tipo de flujo se mueven formando capas que se deslizan ordenadamente hasta una cierta velocidad.

Si aumenta la velocidad y la sección de pasaje no varía, cambia la forma del flujo. Se hace turbulento y arremolinados y las partículas no se deslizan ordenadamente en un sentido. La velocidad a la que el flujo se desordena se llama "velocidad critica"



ULO IV / C APÍTULO

FLUID UIDO SHID HIDRÁ ULIC ULICO OS

OBJETIVOS DEL FLUIDO Transmisión de potencia. Lubricación de las las piezas móvil móviles. es. Disipación del calor producido. Protección Proteccióncontrala lacorrosión. Transmisión de potencia

Lubricación

El fluido debe poder circular fácilmente por las tuberías y orificios de los elementos, al objeto de transferir, con pequeñas perdidas, la energía de la bomba a los motores o cilindros.

Los elementos móviles de los sistemas hidráulicos son lubricados por el fluido para protegerlos del desgaste. desgaste.

Disipación del calor o enfriamiento enfriamiento La circulación del aceite a través de las línea líneass y alrededo alrededorr de las las partes del deposito.

Protección contra la corrosión Ningún órgano de la instalación hidráulica deberá ser atacado químicamente por el fluido.




Enfriamiento Enfriamientodel sistema


REQUERIMIENTOS DE CALIDAD Además de las funciones fundamentales, los fluidos hidráulicos pueden tener otros requerimientos de calidad tales como: Impedir la oxidación. Impedir la formación de lodo, goma y barniz. Reducir la formación de espuma. Mantener su propia estabilidad, y por consiguiente, reducir el costo del cambio del fluido. Mantener un índice de viscosidad relativame relativamente nte estable entre ampli amplios os limites limites de tem temperatura. peratura. Impedir la corrosión y la formación de picaduras. Separar el agua. Compatibilidad con cierres y juntas.



PROPIEDADES DEL FLUIDO Para valorar cualquier tipo de fluido hidráulico hay que considerar las propiedades que les permiten realizar realizar sus funciones funciones fundamentales fundamentales y cumplir con algunos o todos su requerimiento de calidad. calidad.

Viscosidad

A C I Es la medida de la resistencia del fluido a su desplazamiento o circulación del mismo. N Un fluido que circula con dificultad tiene una viscosidad alta, se puede decir también que es un fluido Á grueso. C E Un fluido fluido que circula circula con facilidad, facilidad, tiene una viscosidad vi scosidad baja, se puede puede decir decir también también que es un fluido fluido M delgado o fino. A E Las viscosidades tienen por unidades las siguientes: siguientes: R Á La viscosidad absoluta en poise. • • •

La viscosidad cinemática en centistokes. La viscosidad relativa en Segundos Universales Saybolt (SUS) y números SAE.

Formas de viscosidad Viscosidad dinámica. Viscosidad cinemática. Viscosidad SUS.

Viscosidad dinámica Considerando la viscosidad como la resistencia que ofrece una capa de fluido para deslizar sobre otra, es fácil medir la viscosidad dinámica en un laboratorio.

Viscosidad cinemática El concepto de viscosidad cinemática es una consecuencia de la utilización de una columna de liquido para producir una circulación del mismo a través de un tubo capilar.


Viscosidad SUS La viscosidad relativa SUS se mide el tiempo en que demora una cierta cantidad de liquido en fluir a través de un orifici orificio o normalizado normalizado a una tem temperatura peratura determinada. determinada. Estas temperaturas son generalmente 100º F o 210º F que equivalen a 37, 8º C o 98,9º C respectivamente. Para aplicaciones industriales la viscosidad del aceite acostumbra a ser del orden de 150 SUS a 100º F.

A C ÍNDICE DE VISCOSIDAD I N El índice de viscosidad es un numero numero arbitrari arbitrario o que indica el cambio de viscosidad del fluido fluido al variar la Á temperatura. C E M A E R Á

PUNTO DE FLUIDEZ El punto de fluidez es la temperatura más baja a la que un liquido puede fluir. Como regla general en un sistema hidráulico el punto de fluidez debe estar 10º C por debajo de la temperatura más baja de la utilización. Capacidad de lubricación las piezas móviles de un sistema hidráulico es deseable que tengan una holgura suficiente para que puedan deslizarse sobre una película de fluido denominándose esta condición


lubricaci lubricación ón complet completa. a. Si el flui fluido do tiene tiene una viscosidad iscosidad deseada, deseada, las pequeñas pequeñas imperfecciones de las superficies de las piezas metálicas no se tocaran.

La película del lubricante impide el contacto entre metales

Resistencia a la oxidación La oxidación es un fact factor or im importante que reduce lla a vida oduración o duración de un fluido. fluido. Los aceites derivados del del petróleo son particularmente susceptibles a la oxidación los productos de oxidación que son insolubles taponan orificios, aumentan el desgaste y hacen que las válvulas se agarroten.

Catalizadores El calor, calor, la presión, los los contaminan contaminantes, tes, el agua, las superfici superficies es metáli metálicas cas y la agitaci agitación, ón, todos ell ellos os aceleran ran la oxidación una vez que que este empi empieza. Es por por ello que hay siempre un numero numero de catalizadores de oxidación en el sistema hidráulico. Los fabricantes fabricantes de aceites aceites hidráulicos hidráulicos añade añaden n adit aditivos ivos para resistir a la oxidación. Estos aditi aditivos vos impiden impiden que la oxidación continua una vez iniciada y reducen el efecto de catadores de oxidación, son del tipo desactivador mecánico.



Desemulsibilidad El agua en el aceite facili facilita ta la acumulaci acumulación ón de descontaminantes descontaminantes que pueden pueden ori originar ginar el agarrotamiento agarrotamiento de las válvulas y la la aceleración del desgaste. Con Con adecuados adecuados adit aditivos ivos se puede conseguir conseguir que un aceite aceite hidráulico tenga la capacidad para separar el agua.

Oxidación y corrosión por la humedad y la formación de ácidos en el aceite hidráulico

LÍQUIDOS HIDRÁULICOS UTILIZADOS Agua El agua pura presenta unos defect defectos os que condenan su empl empleo. Se congela a 0ºC, sus caudal caudales lubricantes lubricantes son nulas, es oxidante en presencia del aire y su pequeña pequeña viscosidad crea problemas problemas de estancamiento. No obstante, debido a su bajo costo, su ininflamabilidad y su incomprensibilidad, todavía se emplea en prensas de fuerte potencia.

Aceite soluble El agua mezcl mezclada con aceite solubl soluble presenta los mi mismos defectos, defectos, pero atenuados. Se mejoran ran así las cualidades lubricantes del agua, pero su inconveniente reside en la formación de corrosiones bioquímicos, debidoaferm fermentaciones entacionesanaerobias.



Aceites vegetales Los aceites vegetales, basado en aceites de ricino y de alcohol, encontraron, antes de la segunda guerra mundial, un gran caucho vegetal en las juntas de cualidades superiores al sintético pero se modifican con el tiempo y legan a ser oxidantes.

Aceites minerales

A C I N Á Líquidos sintéticos C E Son productos químicos sintetizados en el laboratorio, que son, por sí mismo, menos inflamables que los M aceites minerales, índice de viscosidad elevado, buenas cualidades lubricantes, etc. A E SEDIVIDEN DIVIDENENDOSCLASES: CLASES: R clorados, algo tóxico no biodegradables, y que en algunos países están prohibido o Á 1. Hidrocarburos clorados,

Son los líquidos líquidos mas mas usados usados en los mandos mandos hidráulicos. hidráulicos. Son de producción producción abundante abundante y fácil y ciertas ciertas propiedades pueden ser mejoradas mediante el empleo de aditivos adecuados. No obstante, obligan a utilizar los cauchos sintéticos y la temperatura limite de utilización no sobrepasa los 150ºC.

desaconsejados desaconsejados por por las las leyes sanitarias. sanitarias.

Fosfatos-ésteres, menos tóxicos, y más biodegradables que los anteriores. 2. Fosfatos-ésteres, Los fluidos fluidos sintéticos sintéticos son los mas caros caros del mercado y no son com compatibles patibles con las juntas corrientes corrientes del nitril nitrilo o (buna) y neopreno. neopreno. Funciona Funciona bien a altas tempe temperaturas raturas y son muy muy adecuados adecuados para para sistemas de alta presión. Si son resistentes resistentes al fuego fuego no funcionan funcionan bien en sistem sistemas as a baja temperatura temperatura y puede puede ser necesario el precalentamiento. Estos fluidos son los de mayor peso especifico y las condiciones de entrada a la bomba requieren un cuidado especial.


PÍTULO ULO V / TUBE UBERÍASHI ÍASHID DRÁ ULIC ULICA A SY ES ESTA NQ UEIDA UEIDAD D C APÍT

TUBERÍAS HIDRÁULICAS A C I N Á C Los sistemas hidráulicos utilizan principalmente, hoy en día, tres tipos de líneas de conducción: E Tubos de gas. M Tubos Tubosmilim milimétricos. étricos. A Mangueras anguerasflexibl flexibles. es. E R Son más convenientes para hacer conexiones y para el manteni mantenimiento nto de las instal stalaciones. ciones. En el futuro futuro Á aparecerá probableme probablemente nte la la tubería de plástico plástico que está usando gradualme gradualmente nte en ciertas ciertas aplicaciones. aplicaciones. Tuberías es un término general que engloba las diferentes clases de líneas de conducción que transportan el fluido hidráulico entre los componentes así como las conexiones utilizadas entre los conductores.

Tubos gas Los tubos de hierro y de acero fueron los primeros conductores que se utilizaron en los sistemas hidráulicos industriales industriales y todavía se usan ampli ampliam amente ente debido a su bajo costo. La tubería de acero sin soldadura se recomienda para los sistemas hidráulicos, con su interior libre de óxido, cascarilla y suciedad. DIMENSIONES DIMENSIONESDELOSTUBOSGAS Los tubos gas y sus accesorios se clasi clasifican según sus dimensiones nomi nominales ales y el espesor de sus paredes. Originalmente, un tubo de gas de tamaño determinado tenia un solo espesor de pared y el tamaño indicado era el diámetro diámetro interior. interior. Más tarde, tarde, los los tubos gas se se fabri fabricaron aron con distitintos tos espesores de pared: estándar, grueso grueso y extragrueso no obstante, obstante, el diám diámetro etro exterior exterior no se modifi modificaba. caba. Para aum aumentar el espesor de la pared se modifi modificaba caba el diámetro interior. interior. Por lo tanto, el diám diámetro etro nominal nominal de un tubo gas gas por si solo no indicaba mas mas que el tamaño de rosca para las conexiones.



Las roscas de tubería hidráulicas de tipo cónico son de "cierre seco"


CIERRE CIERREDELOSTUBOSGAS Las roscas de los tubos de gas son cónicas al contrario de las de los tubos milimétricos y algunas conexiones de mangueras que tienen roscas cilíndricas. Las uniones se cierran mediante una adaptación entre las roscas macho y hembra al apretar la tubería. tubería. Esto crea uno de los principal cipales inconvenientes de los tubos gas. Cuando Cuando una unión se rompe, debe apretarse más el tubo para volver a cerrar.

A C I N Á Se requieren tapones tapones especiales especiales para roscar los tubos y accesorios accesorios del sistema hidráulicos. hidráulicos. Las C roscas son del tipo de "cierre seco" que difieren de las roscas estándar en que las bases y crestas de E las roscas encajan aantes ntes de los flanco flancoss evitándose evi tándose así así una holgura espiral. M A E R Á Frecuentemente Frecuentemente esto esto requiere sustituir sustituir parte del tubo con secciones secciones algo mas mas de de largas. Sin embargo, esta dificultad ha sido superada en cierto modo, utilizando cinta de teflón u otros elementos para volver a cerrar cerrar las las uniones delos tubos.



Racores que unen los componentes y las tuberías a gas Pá ina ina 27 de 78

Tubos milimétricos Los tubos de acero sin soldaduras presentan ventajas significativas sobre los tubos gas en los sistemas hidráulicos. Los tubos milimétricos pueden doblarse de cualquier forma, son más fáciles de trabajar y pueden util utilizarse una y otra otra vezsin problem problema a decierre. rre. General Generalme mente nte el número número de uni uniones es reducido.

A C I N Á DIMENSIONESDELOSTUBOSMILIMÉTR MILIMÉTRICOS ICOS C E Las especificaciones de los tubos milimétricos se refieren siempre al diámetro exterior. Las medidas disponibles les varían en incrementos crementos 1/16" desde 1/8" hasta 1" y en en incrementos de de 1/4" desde 1" en los M A tubos métricos van desde 4 hasta 80 mm. E Hay disponibl ponibles varios varios gruesos de pared para cada tamaño. El diámetro interi terior, or, tal tal como se observó R Á anteriormente, anteriormente, es igual al diámetro diámetro exterior exterior menos menos dos veces el espeso espesorr de la la pared. En los sistem temas as de bajo bajo volum volumen, en, aguantan presiones y caudales mas elevados elevados con dimensiones y pesos menores sin embargos son mas caros así como también lo son los accesorios necesarios para las conexiones.

ACCESORI ACCESORIOS DE LOS LOS TUBOS MI MILIMÉTRICOS LIMÉTRICOS Los tubos milimétricos nunca se cierran mediante roscas sino mediante varios tipos de accesorios. Algunos Algunos de estos accesori accesorios os hacen el cierre cierre mediante contacto metal-m etal-metal etal y son conocidos como como accesorios de compresión y pueden ser abocardados o sin abocardar. Otros accesorios utilizan juntas tóricas o similares. Además de los accesorios roscados hay también disponibles bridas para soldar a los tubos de mayor tamaño.


ACOPLAMIENTOS ACOPLAMIENTOSABOCARDADOS El acoplamiento acoplamiento abocardado (o unión simple) simple) de 37 grados es la más más corriente para los tubos que pueden ser abocardados. Los acoplamientos efectúan el cierre apretando, mediante una tuerca, el extremo abocardado del tubo contra una superficie troncocónica existente en el cuerpo de acoplamiento. Un manguit anguito o o proporci proporción ón de la tuerca soporta el tubo para amorti amortiguar guar las vibraciones. El acoplamiento acoplamiento estándar de 45grados 45grados se util utiliza para presiones muy muy elevadas. Hay también un diseño con roscas machos machos en la tuerca de compresión. ACOPLAMIENTOS ACOPLAMIENTOSYCONEXIONESROSCADAS ROSCADASUTILIZADAS UTILIZADASENLOSTUBOSMILIMÉTR MILIMÉTRIICOS

Mangueras flexibles Las mangueras flexibles se utilizan cuando las líneas hidráulicas están sometidas a movimiento, por ejemplo, las líneas que van a un motor de cabezal de taladro. La manguera manguera se fabri fabrica con capaz de caucho sintéti tético co y trenzado trenzado de tejido o alambre. El trenzado de alambre permite naturalmente presiones más elevadas. La capa capa interna de la mangue manguera ra debe ser compatibl compatible e con el fluido fluido utilizado. utilizado. La capa capa externa externa es generalme generalmente nte de caucho para proteger proteger el trenzado. trenzado. La manguera manguera debe tener como mínimo, tres capas, siendo una de ell ellas as el trenzado trenzado,, o puede puede tener múltiples múltiples capas según según la presión presión de funcionamiento. Cuando hay capas múltiples de alambre, pueden ir alternadas con capas de caucho o pueden estar colocadas directam directamente ente unas encimas de otras. otras.




CONEXIONESPARAMANGUERA Los accesorios para manguera anguera son esencialm esencialmente los mismos mismos que que para para los tubos. Existen conexiones para los extremos de la mayoría de las mangueras, aunque hay uniones roscadas y enchufes rápidos que pueden volver a utilizarse es generalmente deseable conectar los extremos de las mangueras con uniones simples simples que tenga tengan n cuentas giratorias. giratorias. La unión esta generalmente montada en el conector pero puede también incorporarse a la manguera. Una manguera manguera corta puede roscarse a un conectar rígi rígido do de un extremo antes de conectar conectar a otro. otro. Una manguera nunca nunca hay que que instalarl instalarla a torcida. torcida.


ESTANQUEIDAD La estanqueidad se necesita para mantener la presión, para impedir la perdida de fluido y la contaminación. Hay varios métodos para hacer estancos los componentes hidráulicos, según se trate de estanqueidad positiva o no positiva, o si la aplicación es de estanqueidad estática o dinámica, o de la presión de funcionamiento y de otros factores. Una estanqueidad positiva impide que la más mínima cantidad de fluido se escape.

Una estanqueidad no positiva permite que una pequeña cantidad de líquido escape, tal como en la holgura de una corredora en su alojamiento, para suministrar suministrar una película película lubricante

Estanqueidad dinámica Los elementos de estanqueidad dinámicos se instalan en piezas que se mueven una en relación con la otra. Así, por lo menos menos una de las piezas debe debe frotar contra el cierre rre y, por consiguientes, ntes, los elementos mentos dinámicos están someti sometidos dos a desgastes. Esto hace, naturalmente, que su diseño y aplicación ación sean más difíciles

Juntas tóricas "O" Probableme Probablemente nte el elem elemento ento de estanqueidad, estanqueidad, más más utilizado utilizado en los modernos modernos equipos equipos hidráulicos hidráulicos es la juntatórica "O". "O". Una Una junta junta tórica tórica es un cierre cierre de caucho caucho sintético sintético moldeado moldeado que que tiene una sección recta y redonda en en estado de reposo.

La junta tórica "O" se instala en una ranura anular mecanizada en una de las piezas componentes en la instalación, instalación, esta junta es comprimida tanto en el diámetro interno interno como como en el externo. Es un elemento dinámi ámico actuado tanto por presión como como por compresi compresión. ón. La presión presión fuerza la junta contra uno de los lados de su ranura y hacia fuera en ambos diámetros.



De esta manera manera se efectúa un un cierre positivo positivo contra contra dos superficies superficies anulares anulares y una superfici superficie e plana. El aumento de presión da como resultado una fuerza mayor contra la superficie de cierre la junta, por consiguiente, es capaz de contener presiones extremadamente alta.



ULO VI / DEPÓ SITO SO LEO HID HIDRÁ ULICO ICO S C APÍTULO Un depósito industrial típico está construido con chapas de acero, fundición acerada o aluminio, en cualquiera de los casos casos los depósitos depósitos pueden pueden ser: abiertos a la atmósfera atmósfera cerrados bajo presión objeti objetivos vos del deposito: Almacenar el fluido de transmisión de potencia. Compensar fugas (siempre son posibles). Actuar como regulador térm térmico. Proteger Proteger el fluido fluido contra contra la la suciedad y cuerpos cuerpos extraños. Permitir que el fluido se decante y sé desemulsiones. Com Complementar plementar las las funciones de filt filtrado. rado. Entre otras. Perspecti Perspectiva va seccionada de un un depósito normal normal para instalaciones instalaciones fijas fijas de pequeña pequeña potencia. Tapa Tapadeinspec inspección ciónsuperior. superior. Tapón de llenado con filtro de aire. Control de nivel. Placa deflectora. Tubería de retorno. Concavidad Concavidad para para retener las las impurezas impurezas y facilitar facilitar el vaciado. Tapón de drenaje. Espiga magnética. Tubería de aspiración. Coladores Coladores de aspiración. aspiración. Tapa de inspección general.





CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO El depósito depósito se diseña para para que la mantención mantención del fluido fluido sea sea fácil. El fondo del tanque tanque tiene una inclinación con el objeto que se pueda vaciar completamente por medio de la válvula de drenaje. Es muy muy im importante portante que este tanque tanque posea una o más más tapas de regi registro tro para efectuar efectuar limpi mpieza interna terna por lo menos una vez al año. Es recomendable el uso de nivel visuales u otros sistemas de control de niveles. En boca de llenado se instala un colador para evitar que se introduzca partículas extrañas en el momento de llenad llenado. o. Esta boca boca de llenado posee posee una tapa que que es un filtro filtro de aire para el caso de los depósitos abiertos. Por medio de la placa deflectora se divide el depósito en dos cámaras (una para aspiración y otra para retorno) interconectados por pequeñas perforaciones que obliga al fluido a recirculos por pasos bien determinados. De esta forma la placa desviadora cumple por ejemplo con evitar las turbulencias, permite que las partículas extrañas se sedimentan en el fondo y ayuda a separar el aire del fluido. Las tuberías de alimentación y retorno deben quedar los más separados que sea posible y bastante bajo del nivel del aceite, para que el aire aire no se mezcle mezcle con el aceite aceite y form forme espumas. espumas. Por otro lado, las líneas que terminan cerca del fondo y que no llevan coladores, deben tener un corte de 45º para facilitar la aspiración en el caso de la bomba y dirigir el caudal hacia las paredes en el caso de retorno para disipar el calor y alejar este retorno de la línea de entrada de la bomba. Con respecto al tamaño del tanque es deseable que este sea siempre lo sufi sufici cientem ntemente ente grande para facilitar el enfriamiento y la separación de los contaminantes. Como mínimo el depósito debe contener todo el fluido que requiere el sistema y mantener el nivel lo suficientemente alto para evitar torbellinos, calor y partículas en suspensión. En los equipos industriales se acostumbra a emplear depósitos cuya capacidad sea por lo menos 2 a 3 veces la capacidad de la bomba en litros por minuto. Cuando Cuando las condiciones condiciones ambientales lo requieren el depósito tendrá calentador o será cerrado por efecto de contaminación.



Las características generales explicadas son aplicables a depósitos cerrados o abiertos y tomando en cuenta la utilización, se podrá implementar con una serie de elementos que permita mejorar sus funciones.



PÍTULO ULO VII / FILT ILTRO S C APÍT La confiabilidad de una instalación hidráulica depende fundamentalmente de la limpieza de está, es decir, del del filtraje. filtraje. La función de un filtro es de mantener el nivel de impureza en un valor reducido y de está manera evitar un desgaste prematuro de los elementos.

FACTORES QUE INCIDEN Tipo de partícula (tamaño, contextura). Número de partículas. Velocidad del flujo en los distintos elementos. Presión, caídas de presión. Juegos, características constructivas. Grado de filt filtraje raje absoluto: Bajo este este término se denom denomina ina al valor que corresponde corresponde a la mayor mayor impureza esférica y rígida que puede pasar por el filtro.

MATERIALES FILTRANTES Según el grado de filtración existen los más variados tipos. En general todos tienen un plegado circunsferencial de manera que se obtiene una gran superficie de filtraje en un espacio reducido y una buena rigidez, los elementos más usados son: Malla alla de alambre : El alambre alambre que se utiliza utiliza es de acero aliado. Papel Papel : El elemento elemento de filtr filtraje aje es un velo de papel. papel. El grado de filt filtraje raje es de 10/um. 10/um. Con el armazón y el plegado circunstancial se logra una rigidez rigidez aceptable.



Los filtros de papel son elementos desechables ya que no se pueden limpiar. Se los utiliza para la puesta en servicio servicio inaugural de las las instalaciones instalaciones o para el enjuague y lim limpieza de mantenimiento mantenimiento de las mismas. mismas.

Filtros de fibra metálica Ventajas: Gran capacidad de absorción de impureza en relación con la superficie. Prolonga vida útil, filtraje en profundidad. Independencia de la temperatura. Elevada presión. Gran rigidez.


Situación en el circuito hidráulico Según su ubicación en el sistema, se pueden diferenciar los siguientes tipos: • • • •

Filtro en la tubería de aspiración. Filtro en la tubería de presión. Filtro en la tubería de retorno. Filtro Filtro de aire y de carga.

Filtros en la tubería de aspiración El filtro de aspiración va instalado en la línea de aspiración de la bomba. El elemento elemento filtr filtrante ante está provisto de una roca de conexión 2. El fluido fluido es aspir aspirado ado a través del eleme elemento nto 3, de manera manera que al sistema solo llega accesibilidad accesibilidad para el mantenimiento, dificultando además el proceso de aspiración, por lo cual no es apto para todo tipo de bomba. El grado de filtraje es normalmente del orden de 100/um. Para que no se presenten dificultades de aspiración cuando el fluido está frío o el filtro está obturado por suciedad, se pueden instal stalar paralelam lamente ente válvul válvulas by- pass. La presión de apertura apertura de estas es de de 0,2 bar.


A C I N Filtro en la tubería de presión Á C El filtro filtro de presión va va instalado en la línea línea de presión presión de un un circuito circuito hidráulico. Se lo puede ubicar E después de una bomba o antes de una servoválvula o un regulador de flujo calibrado a un caudal muy M reducido. A E Generalmen Generalmente te se lo lo instala instala como protecci protección, ón, justo justo delante de un dispositivo dispositivo de mando mando o de reglaje. R El filtro está compuesto por una carcasa 1, un pote enroscable 2, como deposito de las impurezas y el Á

elemento filtrante 3.

Dado que que está expuesto a las las presiones presiones de servici servicio máximas, debe debe ser muy muy rígi rígido. Este fil filtro adm admite una diferencia de presiones de 315 bar. El filtr filtro o está compues compuesto to por: Una carcasa 1 Un pote enroscable 2, como deposito de las impurezas. Elemento filtrante 3.


Filtro en la tubería de retorno El filtro filtro de retorno es el más más usado. usado. Se le instala instala en la línea línea de retorno, impli implicando cando ello ello que que el el fluido fluido del sistema es filtrado filtrado antes de ser devuelto al tanque. tanque. Este filtro filtro existe existe en la versión versión parta ser conectado en línea o para para ser montado montado sobre sobre el tanque. tanque. El que que se muestra en la figura figura es parta ser montado sobre sobre el tanqu tanque e y sujetado por medio medio de la brida brida 1. La parte 2, con la salida del fluido, se introduce directamente en el tanque. Una gran ventaja ventaja de este tipo tipo de filtro tro es el fácil fácil mantenimiento. Desmontando Desmontando la tapa 3 se puede sacar A directamente el elemento filtrante 5. Otra característica importante es el pote de impurezas 4 que rodea al C I elemento filtrante. Al retirar el elemento también se retira el pote, impidiendo de esta manera que las N impurezas depositadas se vuelquen hacia el tanque. Á

C

Para Para evitar una parada parada de la instalación por por un filtro filtro obturado se utilizan utilizan filtros filtros dobles. dobles. Se trata de 2 filtros filtros E dispuestos dispuestos en paralelo. paralelo. Al obturarse un un filtro filtro se desvía el el flujo flujo hacia el otro, y se desmonta desmonta el el primero por M su limpieza, sin tener que detener la instalación.

A E R Á


Filtro de aire y de carga El filtro de aire y de carga está previsto para ser montado sobre el tanque. Debe Debe cumplir con c on 2 funciones: 1.- Com Como filtr filtro o de aire: al variar el nivel de fluido, por ejemplo, por consumos diferentes, se debe compensar el aire. El aire entrante es filtrado.

2.- Como filtro filtro decarga: al cargar cargar el tanque tanque con fluido, el filtro filtro im impide que entren entren partículas grandes que luego irían al circuito. La carga tiene que realizarse

El fil filtro 1 va montado sobre la tapa del tanque 2. Para la carga se desenrosca la tapa 3 que está asegurada contra extravío por una cadena 4.



INDICADORES DE OBTURACIÓN La obturación obturación puede ser detectada por la creciente resistencia. resistencia. La presión presión delante del del filt filtro ro actúa sobre un pistón y con el aumento de la presión este se desplaza contra el resorte. Este desplazamiento desplazamiento puede puede ser tomado tomado directamente como como indicación indicación óptica de obturación. Otra posibilidad es que el pistón actúe sobre un contacto eléctrico obteniéndose así una indicación eléctricoóptica de obturación.



ULO C A PÍTULO

VIII III / A C C ESO RIO S

El térm término ino accesorios cubre una serie serie de elem elementos entos que son igualme igualmente nte impresci imprescindibl ndibles es en cualquier circuito hidráulico. A continuación se analizan algunos de ellos.

A C I N Los presostatos hidroeléctricos se utilizan para la conexión de un circuito eléctrico en función de la Á presión. Se los emplea emplea como dispositivo dispositivo de mando o com como disposit dispositivo ivo de control; es decir, como como C E emisores de alguna señal, acústica (campanilla) o eléctrica (lámpara). M A E R Á

PRESOSTATOS

Presostato típico


MANÓMETROS Los manóm manómetros etros son necesari necesarios os para ajustar las válvulas de control de presión y para determinar las fuerzas ejercidas por un cilindro o el par desarrollados por los motores. La mayoría de los manómetros indican 0 a la presión atmosférica y según él si deberán ser calibrados en bar o pascal.

Manómetro tubo de Bourdon

Manómetro selector de presiones Los manóm manómetros etros selectores de presiones son válvulas válvulas de corredera girat giratoria. oria. Permit Permiten en medir medir la la presión en distintos puntos de la instalación hidráulica.



Manómetr anómetro o selector ctor de presiones presiones

Válvula ula de protecci protección de manómetr anómetro o

A C I N Á C La válvula de protección es una válvula de corredera 3 vías accionadas manualmente por un botón. E Permite conectar el manómetro para medir esporádicamente la presión. Tiene dos posiciones de trabajo: M A El manómetro está conectado hacia el tanque. Esta posición se alcanza con el tanque 1. E El manómetro está conectado con el circuito. Esta posición se alcanza apretando el botón. La R Á conexión hacia el tanque interrumpida. El manómetro puede ir montado directamente sobre la válvula o separadamente.

Intercambiadores de calor En los circuitos hidráulicos, parte de la impotencia instalada se transforma en calor al pasar el fluido por tuberías y válvulas; es decir, el fluido se calienta. Si el tanque no logra irradiar la cantidad de valor producido, producido, se se tendrá tendrá un aumento aumento de temperat temperatura ura de flui fluido y está estar estará á sobre la temperatura temperatura de servicio io deseada. deseada. El fluido fluido debeser refrigerado refrigerado adicionalmente por medio medio de unintercam intercambiador biador de calor.

Refrigeración del fluido REFRIGERADORDEAIRE El fluido, fluido, antes de retornar al tanque, pasa por un serpentín serpentín que esta expues expuesto to a un fluido de aire refrigerante creado por un ventilador. Este refrigerador de aire esta diseñado de manera que actúa, adicionalmente, como protección del acople motor/bomba. El ventilador esta unido al eje del motor y el aire fluye del centro hacia fuera lamiendo al serpentín por el cual circula al fluido a refrigerar y que es llevado hacia el tanque.


A C I N Á C E M A E R Á REFRIGERADORDEAGUA Por Por el serpentín de estos rrefrigeradores, efrigeradores, que esta bañado bañado de agua, agua, circula circula el aceite aceite de manera manera que se logra un intercambio de calor del aceite hacia el agua. Los refrigeradores de agua permiten evacuar una mayor cantidad de calor que los de aire, dado que, normalme normalmente, nte, la diferencia diferencia de temperatura temperatura disponible disponible es mayor. mayor. La utilización de estos refrigeradores depende de la disponibilidad del medio refrigerante, es decir del agua.


A C I Calefactores N Para calentar el fluido de trabajo a la temperatura de servicio se deben utilizar calefactores. Estos Á C calefactores son varas con una resistencia eléctrica que se introducen en el tanque. E Hay que tener en cuenta que el fluido no debe sufrir calentamientos locales elevados, ya que esto M ocasionaría una descom descomposición posición y una deposici deposición ón carbónica sobre la la vara. A E Termostato, termómetro R Á Para Para el control de la temperatura temperatura de servicio de fluido se utilizan utilizan termóm termómetros en las más más diferentes versiones, que son introducidos en el tanque.

Si se desea mantener la temperatura de servicio del fluido constante, se pueden utilizar termómetros de conexión o termostatos que según el caso, ponen en funcionamiento el sistema de refrigeración o el de calefacción.

Interruptor flotante Los interruptores flotantes se utilizan para controlar el nivel del fluido en el tanque. Se puede controlar el nivel máximo, el nivel mínimo o ambos. Si es alcanzado alguno de los niveles extremos, el flotante emite una señal por medio de un contacto que es regulable en su altura. Esta señal es elaborada y provocada; por ejemplo, la para da de la instalación cuando el nivel es mínimo.


ACTUADORES HIDRÁULICOS CILINDROS Los cilindros son actuadores lineales. Por lineal queremos decir que el trabajo de un cilindro se realiza en línea recta.

A C TIPOS TIPOSDE CIL CILINDRO: INDRO: I N Cilindros de simple efecto o de doble efecto. Á Cilindros diferenciales y no diferenciales. C E Las variaciones incluyen pistón liso o pistón con vástago, siendo este sólido o telescópico. M A CILINDRO CILINDROTIPO BUZO. E Quizá sea el actuador más sencillo de todos. Existe sólo una cámara para el fluido y puede ejercer fuerza R únicamente en una sola dirección. La mayoría de estos cilindros se montan verticalmente y el retorno se Á efectúa por la acción de la gravedad.

Son adecuados para aplicaciones que requieren carreras largas tales como elevadores y gatas para levantar automóviles.

Cilindros tipo tipo buzo buzo


CILINDRO CILINDRO TIPO TIPOTELESCÓPICO Se utiliza un cilindro telescópico cuando su longitud comprimida tiene que ser menor que la que se obtiene con un cilindro estándar. Pueden utilizarse hasta cuatro o cinco camisas. La mayoría de estos cilindros son de simple efecto, pero también los hay disponibles de doble efecto.


CILI CILINDROESTÁNDAR DEDOBLE EFECTO Se denomina así por que es accionado por el fluido hidráulico en ambos sentidos, lo que significa que puede puede ejercer fuerza fuerza en cualquiera de los dos sentidos del movimiento. ovimiento. Un Cilindro estándar de doble efecto se clasifica también como cilindro diferencial por poseer áreas desiguales, sometidas a la presión, durante los movimientos de avance y retorno esta diferencia de áreas es debida al área del vástago. En estos el movimiento de avance es más lento que el de retorno, pero pueden ejercer una fuerza mayor.



CILINDRO CILINDRODEDOBLEVÁSTAGO Los cilindros cilindros de doble vástago se utili utilizan zan donde es ventajoso acoplar una carga a cada uno de los extremos del vástago cuando sea necesario que la velocidad en los dos sentidos de movimiento sea la misma. Son también cilindros de doble efecto pero no son cilindros diferenciales, con áreas iguales a ambos lados del pistón, estos cilindros suministran velocidades y fuerzas iguales en ambas direcciones. Cualquier cilindro de doble efecto puede utilizarse como de simple efecto drenando el lado inactivo a tanque.


A C I N Á C E M Cilindro de doble vástago A MONTAJES MONTAJESDECILI CILINDRO NDRO. E R Varios tipos de montajes para cilindros proporcionan flexibilidad para la instalación de los mismos. Á Generalmente los extremos de los vástagos están roscados para unirlos directamente a la carga o están ligados a un acoplamiento.



Montajes de cilindro cilindro


CAPACIDADDELOSCILI CILINDROS La capacidad de un cilindro viene determinada por su tamaño y su resistencia a la presión. La mayoría levan un vástagos normalizado, pero hay disponibles, además vástagos pesados y extrapesados. El tamaño del del cili cilindro ndro viene definido definido por el diám diámetro etro del del pistón y por la carrera del del vástago. vástago. La velocidad del cilindro, la fuerza disponible y la presión necesaria para una carga dada depende del área del pistón utilizado.

(A =

π

x d²

4

= 0.7854 x d² )

EN EL MOVIMIENTO DE RETORNO DEBE TENERSE EN CUENTA EL ÁREA DE VÁSTAGO.



C APÍTULO IX / VÁLVULA S Las válvulas son elementos elementos que gobiernan gobiernan los sistema sistemass hidráulicos. hidráulicos. Por medios medios de ellas ellas se regula la la presión, se distribuye el aceite y se regula su caudal a través de los circuitos hidráulicos.


CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS Válvulas Válvulas regu reguladoras ladoras de la presión presión del aceite. Válvulas distribuidoras de aceite. Válvulas reguladoras de caudal caudal de aceite.

Los tres tipos tipos fundamentales fundamentales de las válvulas hidráulicas hidráulicas

VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESIÓN Las válvulas reguladoras de presión se emplean para limitar o reducir la presión dentro del sistema, para descargar la bomba o para fijar la presión de entrada del aceite a un determinado circuito. Son válvulas reguladoras de presión, las válvulas de alivio o válvulas de seguridad, las válvulas reductoras, las válvulas repartidoras repartidoras secuenciales secuenciales y las las válvulas de descarga descarga..


La función de las válvulas de presión es influir sobre la presión en un sistema o en parte de él. Estas válvulas pueden pueden ser clasifi clasificadas cadas en tres tipos tipos según según la función función que cum cumplen: Válvulaslim limitadoras itadorasdepresión. Válvulasreduc reductoras torasde presión(regulado (reguladoras). ras). Válvulas Válvulas limitadoras limitadoras de presión o válvulas de alivio. alivio. Estas válvulas son válvulas de seguridad que descargan la presión cuando ésta pasa de un determinado limite.

Válvulas Válvulas limitadoras limitadoras de presión, presión, mando directo directo

Principio básico de funcionamiento: Un elemento de cierre 1 es apretado por el resorte 2 con una fuerza que depende del tamaño y de la pretensión, contra el asiento 3. La cámara del resorte está descomprimida hacia el tanque. La presión del sistem sistema a actúa sobre sobre la superficie superficie del elemento elemento de cierre y del producto presión X superfi superficie, cie, resulta una fuerza que actúa contra el resorte. Al aumentar la presión, aumenta también la fuerza. Mientras la fuerza fuerza del resorte resorte es mayor, mayor, el elem elemento ento de cierre cierre queda apoyad apoyado o contra el asiento. Cuando la "fuerza de la presión" es mayor que la del resorte, el elemento de cierre se levanta de su asiente y abre la la conexión. El fluido en exceso fluye hacia el tanque y la energía hidráulica se transforma en energía térmica siendo

W =p x q x t Pá ina ina 55 de 78


si por ejemplo, el consumidor no necesita fluido, este debe ser alejado en su totalidad a través de la válvula. La válvula permanece abierta hasta que la "fuerza de la presión" y del resorte se igualen. La magnitud de la carrera de apertura del elemento de cierre depende del caudal evacuar. La presión correspondiente a la fuerza del resorte no es superada nunca. ESTA ES TASS V LVULAS LVULAS TAM TAMBI BI N SON SON LLAMAD LLAMADAS AS V LVUL LVULAS AS DE DE SEG SEGUR URID IDAD. AD.

Particularidades constructivas de este tipo de válvulas

En el esquema esquema anterior anterior se analizó solamente mente a las fuerzas, fuerzas, es decir, la estáti estática de la válvula. ula. Pero desde el punto de vista ta dinámi ámico se debe considerar erar que es un sistema masa-resort asa-resorte e que oscila. Estas oscilaciones repercuten en la presión y deben ser eliminadas por un amortiguador. Pá ina ina 56 de 78


Posibilidades de amortiguación son: Émbolo de amortiguación con una tobera. Émbolo Émbolo de amortiguación amortiguación con unafacet faceta a plana. Émbolo de amortiguación con juego grande. El émbolo émbolo esta unido rígidam rígidamente ente con el elemento elemento de cierre. Con cada movimiento, movimiento, el fluido fluido debe pasar por la la tobera o de un lado al al otro otro del émbolo. émbolo. Se produce produce así así una fuerza de amorti amortiguación, guación, contrari contrario o al sentido del movimiento.

A C Válvulas reductoras de presión I N A estas válvulas también se las suele denominar "válvulas reguladoras de presión". Á C Con Con una válvula reductora reductora se controla la presión presión secundaria, secundaria, es decir, la presión de salida de la válvula. E La presión secundaria es independiente de la presión primaria y es mantenida constante cuando la presión de entrada entrada (primaria) sobrepasa al valor graduado. graduado. Es decir decir que en en unja parte parte del circuito circuito se se M A puede reducir la presión del sistema a un valor más bajo. E R Á

Válvula reductora de presión, mando directo. El elemento de mando es una corredora 1 que esta alojada en la cascada 2 y es empujada a su posición inicial inicial por el resorte resorte 3. 3. En contraposición contraposición a las válvulas lim limitadoras itadoras y a la de conexión conexión de de presión. presión. Las válvulas reductoras están abiertas en su posición inicial.


El sentido del flujo es de P hacia A. La presión secundaria (A) actúa por la perforación 4 sobre la cara izquierda de la corredora. Si la presión en A alcanza al al valor graduado en en el resorte, la la corredora se desplaza hacia la derecha y disminuye el fluj flujo de P hacia A. Sólo pasa el caudal que necesitaba el consumidor sin que se eleve la presión. Si el consumidor no necesita más fluido, la válvula cierra. Si se trata de una válvula de 3 vías, de tiene un control adicional de la posición secundaria, de manera que cuando este aumenta por la acción de una fuerza externa, la corredora es empujada más hacia la derecha; se establece la conexión entre A y L y se evacua el fluido necesario para mantener la presión en su valor graduado. Para el retorno libre del fluido del consumir se instalo en paralelo un antirretorno 5.

VÁLVULAS DISTRIBUIDORA DE CAUDAL Controlan ontrolan el sentido del flujo flujo del aceite por el sistema sistema hidráulico. A este tipo de válvulas pertenecen las válvulas: Rotativas. De carrete. Rotativas.

Válvulas Antirretorno o de retención.



Función Las válvulas de cierre titienen enen la función, en un circuito circuito hidráulico, hidráulico, de un interrumpir interrumpir el flujo flujo en en un sentido y permitir el flujo libre en el otro. También se los llama antirretorno. Las válvulas de cierre son construidas construidas con cierre por asiento y por consiguiente no perm permiten iten fugas fugas.. Como elemento de cierre se utiliza generalmente una bola o un cono. La sección muestra un antirretorno simple, en el cual el elemento de cierre es un cono 1 que es apretado por el resorte 2 contra el asiento 3. La posición posición de montaje es indiferente, indiferente, ya que que el el resorte manti mantiene ene siempre siempre al cono apoyado apoyado contra contra el asiento. asiento. Cuando Cuando el sentido del del flujo flujo es el de las flechas flechas,, el cono se levanta levanta por la presión y permit permite e flujo libre. libre. En el sentido opuesto, el cono es apretado por el resorte y la presión sobre el asiento y el flujo se interrumpe. La presión de la apertura depende del resorte elegido, la presión de éste y de la superficie solicitada del cono. Según las necesidades la presión de apertura está entre 0,5 y 3 bar. Al ser utilizadas como válvulas By-pass, por la posible obturación de un filtro por suciedad, se toma válvulas de apertura, por ejemplo de 3 bar. Los antirretornos sin resortes deben ser montados verticalmente para que el elemento de cierre se apoye sobre el asiento por su propio peso.




Antirretornos con apertura hidráulica Las válvulas válvulas antirretorno antirretorno pilotadas pilotadas están diseñadas diseñadas para permit permitirir el paso libre libre del del fluido fluido enunadirección y para bloquear el caudal de retorno en dirección opuesta hasta que la válvula se abre debido a la acción de un pilotaje pilotaje externo externo..

Usos: Para cerrar un circuito de trabajo con presión. Como segura contra caída de una carga por rotura de una tubería. Paraevitar avances avanceslentos enconsumidores consumidoreshidráulicos. hidráulicos.

Funcionamiento En el el sentido sentido de A hacia B el flujo flujo es libre; de b hacia A, el cono principal 2 y el cono de descom descompresión presión 3 son apretados apretados por el resorte resorte 4 y por la la presión del sistem sistema a contra el asiento. asiento. Al actuar una presión piloto en la conexión X, el pistón de mando 1 se desliza hacia la derecha y levanta, primero al cono de descompresión 3 y luego al cono principal 2, de sus asientos. Ahora el líquido puede fluir de B hacia A.


Por el cono de descom descompresión presión se realiza realiza una descompresión descompresión del fluido fluido amorti amortiguado guado y libre libre de golpe.

Válvulas rotativas Las Las válvulas rotativas rotativas se suelen emplear emplear como como válvulas pilotos pilotos para dirigir dirigir el aceite aceite a otras válvulas. El cuerpo de la válvula lleva unos orificios que quedan frentes a las canalizaciones de un rotor. Las válvulas de distribución rotativas pueden ser de dos, o tres o cuatros direcciones. Ello depende de la situación de los orificios y de las canalizaciones del rotor. Estas válvulas se suelen emplear en sistemas de baja presión y poco caudal

Válvulas Válvulas de distribución distribución rotativas Válvulas Válvulas de carrete de distribuci ón. El carrete carrete de está está válvulas distribuye distribuye el aceite por uno u otro circuito, circuito, al ser corrido hacia delante o hacia hacia atrás. Cuando esta clase de válvulas se emplea como válvula de control, permite gobernar con ella las distintas distintas unidades unidades de fuerza de los los moderno modernoss sistem sistemas as hidráulicos. hidráulicos. Hay una infinidad de variantes de esta clase de válvulas. Las hay para dos, cuatro y seis circuitos y suelen construirse de fform orma a que puedan puedan "apilarse". "apilarse". Todas estas válvulas se pueden accionar, en forma manual, en forma mecánica, por señal eléctrica, pilotaje neumático neumático y pilotaje hidráulico. hidráulico.




Válvula Válvula de corredera corredera de distribución distribución

Válvula Válvula de corredera corredera de distribución distribución


C APÍTULO X /

A C UM ULA DOR DO RESHIDR HIDRÁ Á ULIC O S

FUNCIONES 1.-

Absorber Absorber un cierto volumen volumen de fluido fluido a presión presión y entregarlo cuando cuando se lo necesita. Estando Estando A conectado a un sistema hidráulico se lo puede utilizar para que cumpla con distintos cometidos: C

2.-

Como reserva reserva de flui fluido de presión, presión, cuando cuando en el sistema se necesita, durante durante un corto corto tiem tiempo, po, un un caudal mayor.

3.-

De esta manera se puede instal stalar una bomba bomba relati relativam vamente ente pequeña. El acumul acumulador es l enado cuando el consumo del sistema en el ciclo del trabajo es menor que el caudal que la bomba suministra.

4.-

Cuando Cuando el caudal a consumir consumir es mayor mayor que el que la bomba bomba puede puede suminist suministrar, rar, la diferencia diferencia es obtenida del acumulador. Si no se instala el acumulador, la bomba tendría que ser lo suficientemente grande para suministrar el caudal máximo, que en realidad se utiliza solo durante un corto tiempo.

5.-

La utilización utilización del acum acumulador no solo permit permite e el em empleo de una bomba bomba pequeña, pequeña, si no que además además el motor es mas reducido; la la potencia instalada instalada es menor. menor.

6.-

Com Como equipo equipo auxiliar, auxiliar, para terminar un ciclo de trabajo cuando cuando se presentan presentan averías, ya sea en la bomba o en el motor.

7.-

Como compensaci compensación de fugas, para mantener durante mayor tiem tiempo po una presión. presión.

8.-

Com Como com compensación pensación de volumen, volumen, cuando cuando existen diferencias de temperaturas temperaturas en circuitos circuitos cerrados.

9.-

Paraeliminar puntas puntas de presión que se presentanen los procesos procesos de de conmutación. conmutación.

10.- Para amorti amortiguar guar pulsaciones, disminuir irregularidades irregularidades de la presión presión dela bom bomba. ba. 11.- Para aprovechar la energía de frenado frenado..


I N Á C E M A E R Á

TIPOS DE ACUMULACIÓN HIDRÁULICOS


Los acumuladores de peso y de resorte prácticamente no se emplean en la industria. Los más utilizados son aquellos en los cuales se comprime un gas (Nitrógeno), siendo este en realidad el elemento que acumula energía. Según la construcción se distinguen los acumuladores de pistón, de vejiga y de membrana.

Acumulador de pistón Los acumuladores de pistón se adaptan principalmente para grandes volúmenes. El gas y el fluido están separados por un pistón que se mueve libremente dentro de un cilindro. La aislación entre gas y fluido se logra por medio de retenes. retenes. La presión inicial del gas debe ser 5 bar menos que la presión mínima de servicio. La relación máxima de presiones, es decir, entre la presión del gas y la presión máxima de trabajo es de 1:10.


A C I N Á C E M A E R Á Acumuladores de membrana Son utilizadas cuando los volúmenes necesarios son pequeños, por ejemplo, para eliminar puntas de presión, amortiguar pulsaciones o para la alimentación de un circuito de pilotaje. La membrana separada fluido y gas y tiene una forma ondulada. También aquí la relación máxima de presiones es de 1:10.


A C I N Á Acumulador de vejiga C E Se caracteriza por una hermeticidad absoluta, gran reacción y muy baja inercia. M En los acumuladores de vejiga, el nitrógeno y el fluido A están separados por una vejiga cerrada y elástica. El gas E esta esta dentro dentro de la vejiga, vejiga, la relación relación máxima máxima de presiones R Á es 1:4. El acumulador de vejiga esta compuesto por un recipiente de acero(1); una conexión (2); válvula de plato (3); vejiga (4); y válvula de gas (5). Según figura.


HIDRÁ ULIC ULICA AS C APÍTULO XI / BOM BASHIDRÁ Consideraciones generales, las bombas y motores hidráulicos representan dos órganos dotados de funciones perfectamente simétricas en una transmisión hidrostática de la energía. En efecto las primeras convierten la la energía mecánica ecánica en energía hidráulica; hidráulica; los segundos segundos efectúan la conversión de la energía hidráulica en energía mecánica.

A C I N Á Las bombas bombas se clasifi clasifican can en dos categorías categorías básicas: C E HIDRODINÁMICA E HIDROSTÁTICA HIDROSTÁTICA M A E Las bombas hidrodinámica tales como los tipos centrífugos o de turbina se usan principalmente para R transferir fluidos donde la única resistencia que se encuentra en la creada por el peso del fluido yel Á rozamiento. Las bombas se fabrican en muchos tamaños y formas, con muchos mecanismos diferentes de bombeos y para aplicaciones muy distintas.

Las Bombas hidrostática o de desplazamiento positivo suministran una cantidad determinada de fluido en cada carrera, carrera, revolución o ciclo. La bomba es, un generador de caudal. La transformación de energía de una bomba ya sea hidrodinámica o hidrostática se hace en dos tiempos aspiración y compresión en un primer tiempo la acción mecánica produce un vacío, permitiendo a la presión atmosférica reinante en él deposito obligar al líquido a remontar por la canalización de aspiración hasta la bomba. Las bombas se clasifican generalmente por su presión máxima de funcionamiento y por su caudal de salida en litros por minuto a una velocidad de rotación determinada. La presión nominal de una bomba viene determinada por el fabricante y esta basada en una duración razonableencondiciones condicionesdefuncionam funcionamiento iento determinadas. determinadas. Una bomba viene caracterizada por su caudal nominal en litros por minuto, por ejemplo 30 l/min.


Rendimiento volumétrico En teoría una bomba bomba sumini suministr stra a una cantidad de fluido fluido igual asu a su desplazam desplazamiento iento por ciclo o revolución. En realidad el desplazamiento efectivo es menor, debido a las fugas internas. A medida que aumenta la presión, las fugas desde la salida de la bomba hacia la entrada o el drenaje también aumentan y el rendimiento volumétri volumétrico codism disminuye. inuye. El rendimiento volumétrico es igual al caudal al caudal real de la bomba dividido por el caudal teórico. Se expresa en forma de porcentaje.

A C I N Á Rendimiento Rendimiento volumétri volumétrico co = caudal real C caudal caudal teórico teórico E M Por ejemplo, si una bomba debe dar teóricamente un caudal de 40 l/min, pero da realmente solo 36 l/min, A a una presión de 70 kp/cm², su rendimiento volumétrico, a esta presión, será del 90 %. E R Rendi Rendimiento nto volumétrico métrico = 9 = 0,9 o 90 Á 10

Bomba de engranaje externo Una bomba de engranaje suministra u caudal transportando el fluido entre los dientes de dos engranajes bien acoplados. acoplados. Uno Uno de los engranajes es es accionado por el eje de la bom bomba y hace gir girar ar al otro. Las cámaras de bombeo formadas entre los dientes de los engranajes, están cerradas por el cuerpo de la bomba y las placas laterales lamadas placas de presión o de desgaste. Los engranajes giran en direcciones opuesta, creando un vació parcial en la cámara de entrada de la bomba. El fluido se introduce en el espacio vacío y es transportado por la parte exterior de los engranajes, a la cámara de salida. Cuando los dientes vuelven a entrar en contacto el fluido vuelve a ser impulsado hacia fuera. La figura figura muestra muestra una bomba bomba típica típica de engranajes engranajes de exteriores. exteriores.



Bomba de engranaje interno En este modelo, las cámaras de bombeo también están formadas entre los dientes de los engranajes. Una pieza de separación, en forma de media luna esta mecanizada en medio de los engranajes y situada entre los edificios de entrada y salida donde la holgura de los dientes de los engranajes es máxima. La figura muestra una bomba de engranaje internos. En la misma familia de las bombas de engranajes se incluye la bomba de motor en formas de lóbulos. Esta bomba funciona según el mismo principio de la bomba de engranaje externo pero tiene un desplazamiento mayor. La figura muestra una bomba de lóbulos.



Bombas de Lóbulos

Bombas de Paletas El principio dl funcionamiento de una bomba de paleta se puede describir de la siguiente manera, un rotor ranurado esta acoplado al eje de accionamiento y gira dentro de un anillo ovalado. Dentro de las ranuras del rotor están colocadas las paletas que siguen la superficie interna del anillo mientras cuando el rotor gira. La fuerza centrifuga y la presión aplicada en la parte inferior de las paletas las mantienen apoyadas contra el anillo. Las cámaras de bombeo se forman entre las paletas, rotor, anillo y las dos placas laterales.


Un vacío parcial se crea a la entrada de la bomba a medida que va aumentando el espacio comprendido entre el rotor rotor y el anillo. anillo. El aceite que entra en este espacio espacio queda encerrado encerrado en las cámaras cámaras de bombeo bombeo y es impulsado hacia la salida cuando este espacio disminuye. La figura muestra una bomba de paletas no equilibrada hidráulicamente.

A C I N Á C E M A E R Á Bomba de Pistones Todas las bombas de pistones funcionan según el principio de que un pistón moviéndose alternativamente dentro de un orificio, aspirara fluido al retraerse y lo expulsara en su carrera hacia delante. Los dos diseños básicos son las bombas de pistones axiales y bombas de pistones radiales. Una bomba de unidades axiales los pistones son paralelos entre si y con el eje entre barrilete. Una bomba radial tiene los pistones dispuestos radialmente en bloque de cilindros o barrilete. La figura figura muestra muestra una bomba bomba de pistones en líneas líneas o axiales axiales


A C I N Á C E M A E R Á Bomba de pistones


ULO XII XII / M O TO RESHIDRÁ HIDRÁ ULIC ULICO OS C APÍTULO

MISIÓN Y CARACTERÍSTICAS Los motores motores hidráulicos hidráulicos tienen tienen la misión de transformar la potencia hidráulica, hidráulica, recibida recibida de la bomba, bomba, en potencia mecánica. Esta potencia es suministrada bajo la forma de un PAR y una VELOCIDAD de rotación.

A C I N Á EL PAR C Se denomina también momento de giro o torque, es el esfuerzo circular desarrollado por el motor y E depende de la presión y la cilindrada del mismo. Se expresa en (da num). M A LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN E R Depende Depende del del caudal de alimen alimentación tación y cilindrada cilindrada del motor. Se expresa en (r.p.m.). (r.p.m.). Á . POTENCIA

Es el producto del par por la velocidad de rotación. Se expresa en (K.W.). Las formulas de cálculos son las siguientes:

Consumo Q = v *n 1000 *? vol vol

Momento M= p * v * hm de giro 2 * * 100

1 min

Número de n = Q * vol * 1000 revoluciones v

[min -¹ ]

[ daNm]

Potencia

[kw]

P = p * Q * tot. 600 60 0


ENLASCUALES: Q

= caudal caudal ( 1 )

min

V

= caudal geométrico geométrico (bomba) consumo geométrico (motor)

N

=número número derevoluci revoluciones (r.p.m.) o (min-¹)

Pacc

= potencia de accionamiento de la bomba bomba (kw)

P

= presión de servicio (bar) o ( da N) cm²

tot.

= rendim rendimiento nto total total (0,8 (0,8 ??0,85)

vol

=rendimiento volumétri volumétrico co (0,9 ?0,95)?

hm

= rendimiento rendimiento hidráuli hidráulicoco-m mecánico (0,9 (0,9 ?0,95)

M

= momento momento de giro (par motor) (da Nm) Nm)

p

= diferencia de presiones entrada y salida del motor (bar) (bar) o (da N ) cm² cm² = potencia del motor (kw)

P

Motores cilindrada fij fija


Motores cilindrada variable ble

Tipos de motores hidráulicos


TIPOS DE MOTORES HIDRÁULICOS En los motores de cilindrada fija, la velocidad sólo se puede variar modificando el caudal de alimentación al motor. Manteniendo constante la presión presión y aumentando aumentando el caudal de al alimentación imentación se tendrá:

A C I N En los motores de cilindrada variable es posible variar la velocidad, variando la cilindrada. Manteniendo Á constante la presión: C E El PAR de salida disminuye al aumentar la velocidad. M La POTENCIA de salida se mantiene constante. A No obstante se prefiere distinguir los motores según la tecnología constructiva de los elementos que son E desplazados desplazados por el líquido. líquido. R Á PAR de salida constante. La POTENCIA de salida crece con la velocidad.

De esta forma podemos clasificar los motores en: Motores de engranajes. Motores de paletas. Motores de pistones.

Sólo los motores de paletas y pistones pueden ser de cilindrada variable. Los motores de engranajes se construyen de engranajes externos e internos y tienen la misma tecnología constructiva constructiva que las las bombas. bombas. Su principi principio o de funcionamientos funcionamientos se esquem esquematiza atiza en la figura inferior, inferior, y es inverso al de una bomba de engranaje. También También existen existen motores motores de lóbulos. lóbulos. Motores de engranajes externos, internos y de lóbulos. Funcionamiento de un motor de engranaje externo.


Características normales de construcción Potencia de hasta 118 CV. Caudales requeridos hasta 382 l/min. Presiones máxima máximass de trabajos trabajos en servicio servicio continuo 140 a 175 bar. Par motor de hasta 42 Kg-m. Velocidad de 2000 a 3600 rpm. Arranque a temperatura ambiente entre -20º a + 60º C. Funcionamiento silencioso aún a plena potencia.

Características del aceite a utilizar Viscosidad a la temperatura de trabajo entre 3 y 4,5º E. Indice de viscosidad no inferior a 90. Máxima viscosidad a la temperatura de arranque 185º E. Temperatura máxima para un buen rendimiento 65º C. Grado de filtración del aceite no superior a 60 micrones.

Motores de pistones El funcionamiento de los motor motores es de pistones tones es inverso a de las bom bombas bas del del mi mismo tipo. Existen ten fundamentalmente dos grupos: Motoresdepistones pistonesaxiales. Motoresde pistonesradi radiales. ales. Los primeros permiten velocidades rápidas por, sobre las 4000 rpm. Mientras que los segundos no llegan a 500 rpm. Motores de pistones axiales. Su construcción es idéntica a las de las bombas del mismo tipo. Las figura muestra un motor de este tipo. Motores hidráulicos.



A C I N Á C E M A E R Á Motores Hidráulicos


ULO XIII XIII / C IRC IRC UITO SO LEO HIDRÁ HIDRÁ ULIC ULICO OS C APÍTULO Circuito con válvula de estrangulación y antirretorno, regulable



Circuito con avance del émbolo sin sacudida



oleohidraulica - Inacap

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