Hidraulica y Neumatica

 

w ww.i na ca p.c l

 

INTRODUCCION La hidráulica, es la ciencia que transmite transmite fuerza y/o movimiento mediante un fluido confinado. Esto es, en cierta manera, un campo relativamente restringido, porque en el sentido más amplio, la hidráulica engloba cualquier estudio sobre líquidos en movimiento. movim iento. Desde este punto de vista, vista, la hidráu hidráulica lica data de muchos miles de años atrás, atrás, en abas abastecim tecimientos ientos de agua antiguos y en sistemas de riego. La palabra "hidráulica" deriva deriva del griego "hidros" que significa agua y "logos" que significa tratado. Poco antes de la era cristiana, el matemático griego Arquímedes inventó un dispositivo que bombeaba agua y que consistía en un tubo hueco helicoidal que giraba giraba alrededor alrededor de un eje formando formando un "torni "tornillo". llo". Este dispositivo dispositivo se utiliza todavía todavía en Europa para sistemas de drenaje. drenaje. Casi en la misma época que Arquímedes, Heron de Alejandría, construyó una turbina para utilizarr la fuerza de un líquid utiliza líquidoo en movimiento. No obstante, obstante, la rueda de agua, que es una forma de turbina, turbina, fue inventada inventada probablemente hace cerca de cinco mil años en China y en Egipto. Todavía, la transmisión transmisión de energía mediante la presión aplicada a un fluido confinado es relativamente relativamente reciente. Antes del siglo XV, XV, cuando el italiano Leonardo da Vinci era el genio de Europa, el concepto de presión era virtualmente desconocido; el estudio estud io de la hidrá hidráulica ulica estaba estaba limitada a los principios de caudal. caudal. Inclus Inclusoo "da Vinci", aunque sugirió diversos diversos diseños diseños de máquinas hidráulicas, no consiguió desarrollar un concepto claro de presión. Más de cien años después, el italiano Evangelista Torricelli observó el principio del barómetro de mercurio y lo relacionó con el peso de la atmósfera. Basándose en el descubrimiento de Torricelli, Torricelli, el científico francés Blaise Pascal descubrió el principio de la pal palanc ancaa hid hidráu ráulica lica,, con conoci ocido do como el pri princi ncipio pio de Pa Pasca scal.l. A par partir tir de est estaa ley se des desarr arroll ollóó tod todaa la cie cienci nciaa de la hidráulica en los últimos siglos. La primera aplicación práctica de la presión hidrostática se realizó en 1795, cuando el inglés Joseph Bramah desarrolló la primera prensa hidráulica, utilizando el agua como medio hidráulico, y el principio de Pascal para conseguir una gran multiplicación de fuerza.

w ww.i na ca p.c l

w ww.i na ca p.c l  

PRINCIPIOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA La hidráulica está basada en unos pocos principios, muy simples: - Los líquidos no tienen forma propia. - Los líquidos son prácticamente prácticamente incompresibles. incompresibles. - Los líquidos transmiten en todas las direcciones la presión que se les aplica. - Los líquidos permiten permiten multiplicar la fuerza aplicada. aplicada. Los líquidos no tienen forma propia.  Adquieren la forma del recipiente que los contiene (Fig. 1). Gracias a esta condición el aceite de cualquier sistema hidráulico puede circular en cualquier dirección a través de tuberías y canalizaciones de cualquier diámetro o sección.

Los líquidos son prácticamente La fig. 2 ilustra ilustr a esta condición.incompresibles. condición. Llénesee una botella con cualquier Llénes cualquier líquido. líquido. Pone Ponerle rle un tapón sin dejar cámara cámara de aire aire y tratar de comprimir el líquido con el tapón. No se conseguirá, a menos que se rompa la botella por la presión ejercida.

w ww.i na ca p.c l  

Conceptos fundamentales de la Hidráulica  Así como cualquier otra ciencia, ciencia, la Oleohidráulica necesita de algunos conocimientos conocimientos básicos, con el fin de conseguir de ella lo que realmente realmente nec esitamos. mos. De forma tratarem forma trataremos os en esta unidad unidad los principios principios fundame fundamentales ntales de la hidráulic hidráulicaa y aquellos cálculosnecesita más empleados en esta la práctica. La pregunta ¿Qué es la Hidráulica? podría con testarse técnicamente de la siguiente forma: Se comprende por Hidráulica la transmisión y el reglaje de fuerzas y movimientos por medio de líquidos. En la técnica, instalaciones y mecanismos hidráulicos son de frecuente empleo. Los encontramos por ejemplo en: •la construcción de máquinas herramientas •la construcción de prensas •la construcción de instalaciones •la construcción de vehículos •la construcción de aviones •la construcción de barcos.

Las ventajas ofrecidas por la Hidráulica son la posibilidad de transmitir grandes fuerzas, utilizando pequeños elementos constitutivos, así como la gran facilidad de realizar maniobras de mando y de reglaje. Además, resulta muy fácil telegobernar los mecanismos hidráulicos (la mayoría de las veces por mando eléctrico). Cilindros y motores hidráulicos pueden lanzarse a carga máxima desde el estado de reposo. Equipados con mecanismos adecuados, permiten el rápido cambio de dirección.  Autolubricantes, los mecanismos hidráulicos hidráulicos poseen gran durabilidad. durabilidad. Pero frente a estas ventajas hay también ciertos inconvenientes debido muchas veces al fluido utilizado para la transmisión, o sea al líquido mismo sometido a presión.  Así, las elevadas presiones del líquido apretados a presión yabrigan el peligro de accidentes. Por ello es importante cuidar que los empalmes estén siempre perfectamente estancos.

w ww.i na ca p.c l  

La hidráulica tiene pués sus ventajas especificas y sus centros de empleo, como los arriba mencionados. Combinada con la electrotécnica, mecánica y la neumática, pueden encontrarse buenas soluciones para problemas planteados por la técnica de fabricación. Para poder aprovechar aprovechar la Hidráulica, el usuario debe cumplir con las siguientes condiciones: • conocer las leyes físicas básicas de la hidrostática y de la hidrodinámica • conocer las unidades y las magnitudes físicas de la hidráulica.

Definición de Hidráulica: La hidráulica es la parte de la ingeniería mecánica que estudia los líquidos, tanto en reposo (equilibrio) como en movimiento. Según la definición, se desprende que la hidráulica se divide en dos partes: a) Hidrostática. b)

Hidrodinámica.

w ww.i na ca p.c l  

Hidrostática: Es el estudio estudio de laloshidrostática. líquidos en reposo o equilibrio. fundamental

El padre de la hidrostática fue fue Blas Pascal, Pascal, quien quien enunció el principio

Hidrodinámica. Es el estudio de los líquidos en movimiento, Ejemplo de aplicación: -

Estudio de repre Estudio represas sas par paraa plant plantas as hidro hidroeléct eléctricas ricas.. Estudi Est udioo de ca canal nales. es. Estudi Est udioo de mar mareja ejada das, s, etc etc..

Las unidades para masa, fuerza, presión En la hidráulica, las fuerzas y las l as presiones desempeñan un papel importante. Recientemente, estas unidades fueron objeto de una Ley Federal (Boletín federal N  55 de 1969) que les dio una nueva definición. Para fomentar la unificación de la metrología a escala internacional, se deducen todas las unidades de seis unidades básicas del sistema internacional de unidades (símbolo Sl). Estas unidades básicas son: el metro, el kilo gramo, el segundo, el amperio, el kelvin y la candela. °

Por lo pronto, sólo las tres primeras unidades tienen importancia para el presente Curso de Hidráulica: el metro (m) para la longitud el kilogramo (kg) para la masa el segundo (s) (s) para para el tiempo. Falta la unidad más importante la Fuerza y por lo tanto también la presión como fuerza por unidad de superficie. La ley de Newton dice: Fuerza = masa x aceleración

w ww.i na ca p.c l  

Resulta de ello que sólo puede determinarse la unidad de la fuerza o de la masa. La ley de Newton facilita de modo directo la la otra magnitud. Como unidad derivada de SI, la unidad de fuerza resulta de: Fuerza = masa (kg) X aceleración [ k m / s 2 ] Fuerza en kg m / s 2 En honor de Newton se llama esta unidad derivada Newton. 1 N = 1 k m / s2 Explicación de la unidad de fuerza newton comparándola con el kilopondio utilizado hasta ahora Una masa de un kilogramo produce sobre la superficie de la Tierra una fuerza por peso de 1 kp. ¿Qué magnitud tiene la fuerza por peso en newton que produce la masa de 1 kg sobre la superficie de la tierra? Esto significa una conversión puesto que en cada caso la masa de 1 kg sirve de base. Fuerza = masa x aceleración terrestre F = m x g F

=

1 kg x 9, 9,81 81 m/ s2

F

=

9,81 kg m / s2

Por tanto, la conversión es: 9,81 N = 1 kp 10 N

 1kp

= 9,81 N

w ww.i na ca p.c l  

La presión está determinada como fuerza por unidad de superficie. 

N

 F 

m2 P en Conforme a las unidades SI, resulta para la presión  p

 p

 A  



 F   A

 

N m2

p en

 

 

Esta unidad de presión se llama pascal N 1 Pa = 1m2

 

Como esta unidad representa sin embargo para la técnica tan sólo una presión muy reducida. 1 N es aproximadamente 0,1 kp p or metro cuadrado, se utiliza en la la técnica un múltiplo de esta unidad de presión, del pascal, es decir el bar.

100 000

Pa N 100 000 m2  

= 1 bar = 1 bar

Por la conversión de m 2N  en cm2 se obtiene 2 10 cm   = 1 bar Con ello, se han determinado las siguientes unidades de la hidráulica: -

para la masa kg

-

para para la la fuerza presiónNbar

w ww.i na ca p.c l  

Mientras que se tolera todavía la utilización de la unidad de fuerza kp, y por tanto 2 la unidad de presión kg / cm , el plazo de transición va hasta el 31. 12. 1977, el presente curso utilizará a menudo estas unidades en forma paralela. Cuando en problemas se indican diferentes unidades, hay que convertir una de ellas para adaptarla al sistema correspondiente. Ejemplo 1:

¿Cuál es la presión en bar si sobre una superficie de 1 cm actúa una fuerza de 30 kp? 30 kp = 30 x 9,81 N

aproximado:

30kp = 294,3 N 30 kp  300 N 

 p



 p



 F   A   294,3 N  1cm

2

 

p = 29,43 bar Como se indica la presión en bar, hay que invertir aproximadamente la fuerza en newton [N], ya que ambas unidades se derivan del mismo sistema. Ejemplo 2:

Sobre una superficie de 1 cm2 actúa una presión de 50 bar. ¿Cuál es la magnitud de la fuerza que actúa? F F F F

= = = =

Axp 1 cm2 x 50 bar 1 cm2 x 50 daN / cm2  50 daN

w ww.i na ca p.c l  

Hidrostática (líquidos en reposo) En ambos recipientes (fig. 1), la presión (fuerza por unidad de superficie) ejercida en el fondo de los recipientes por el líquido es de igual magnitud. La presión hidrostática no depende de la forma del recipiente, sino únicamente de la altura de la columna del líquido.

Experiencia: Sujetar Experiencia: Sujetar tres recipientes recipientes de difere diferente nte configuración, configuración, pero con fond fondoo de un mismo tamaño, tamaño, uno tras otro en un soporte trípode, y llenarlos de agua (fig. 2). Una placa de base amovible sirve de fondo para los recipientes, se mantiene apretada contra el fondo por medio de una palanca. Marcar y medir en cada caso el nivel alcanzado por el liquido en el momento en que se aparta este fondo.

w ww.i na ca p.c l  

Resultado: La altura de la columna de líquido es igual en cada uno de los recipientes. La presión ejercida sobre un liquido  — por ejemplo mediante un émbolo  — esta fuerza se trans mite por igual en el liquido. En las paredes del recipiente y en su fondo, ejerce una presión que, desatendiendo de la presión de gravedad, es igual en todas partes (fig. 3).

Experiencia: Introducir el émbolo de una jeringa con esfera de vidrio en el cilindro. Resultado: La presión del émbolo, transmitida sobre el líquido hace salir el agua por todos los orificios de la esfera de vidrio. vidr io. La presión en el liquido se extiende hacia todos lados (fig. 4).

w ww.i na ca p.c l  

La presión en el recipiente de la figura 3 se calcula a partir de la fuerza F dividida por la cara del émbolo A. Ejemplo:

Fuerza F = 1000 N 2

Cara del émbolo A = 10 cm P= F/A P= 1000 N / 10 cm 2 P = 100 N/cm2 P = 10 bar En el siguiente ejemplo, la fuerza F debe conservar la misma magnitud F (1000 N), pero la cara del émbolo debe ser de la mitad más pequeña que en el ejemplo anterior anterior.. Ejemplo:

Fuerza F 1000 N Cara de émbolo A = 5cm 2 P= F/A P= 1000 N / 5 cm 2 P = 200 N/cm2 P = 20 bar

Conclusión:  A igualdad de fuerza, fuerza, la presión en una cara cara de émbolo dividida por dos aumenta al doble. doble. Por principio, principio, a igualdad de esfuerzo, es posible aumentar la presión disminuyendo la cara de émbolo.

w ww.i na ca p.c l  

Multiplicación de la fuerza hidráulica Cuando una pared del recipiente de la fig. 3 se hace móvil, será posible multiplicar el esfuerzo (fig. 5), puesto que la presión del recipiente se transmitirá también sobre la cara más amplia de émbolo donde producirá una fuerza más grande.

Relación de la multiplicación de fuerza de F1 a F2  F F P1  1 P2  2    A1  A 2

 

Puesto que en el recipiente hay igualdad de presión en cualquier punto, pueden equipararse: P1 = P2  1

 A 1

Se obtiene: F

1 



2

A2  

 A1  A 2



F   2

ó

F

2 

 A 2  A1



F1  

w ww.i na ca p.c l  

Las fuerzas son proporcionales a las caras del émbolo. Cuando la cara A 2 cuatro veces mayor que la cara A 1 el esfuerzo será cuadruplicado. La prensa hidráulica (fig. 6) constituye una aplicación práctica de este principio. A una presión existente, es posible obtener una fuerza más grande por medio del engrandecimiento de la superficie de trabajo del émbolo. Cálculo de la presión de una prensa hidráulica: hi dráulica: Dado: F = 60 N = 6 daN  A1 = 2 cm2  Buscado: P en bar Solución: P = F/A = 6 daN / 2 cm2 P = 3 bar

Cálculo de la fuerza en el émbolo de trabajo (fig. 7): Dado: F = 60 N = 6 daN  A1 = 2 cm  A 2= 200 cm Buscado: F2 en N

w ww.i na ca p.c l  

Solución: F2



 A 2  A1



F1  

F2 = 200/ 2 60 N = F = 6000 N Otra experiencia más mostraría que en la prensa hidráulica tampoco es posible producir fuerzas a partir de la nada, puesto que las carreras del émbolo que se precisan en la práctica, se se comportan inversamente a las superficies del émbolo correspondiente. También para la hidráulica vale la regla de la mecánica, de que lo que se gana en fuerza, se pierde en carrera. Multiplicador de presión hidráulica

En el caso de la prensa hidráulica se trata de un multiplicador de fuerza. Su inversión es el multiplicador de presión. Dos émbolos de tamaño diferentes están acopla dos por un vástago de émbolo (fig. 8).

P1 bajo presión, una fuerza F 1 se ejerce sobre el émbolo grande. Esta fuerza se transmite por medio del vástago de émbolo al émbolo pequeño se apoya sobre la pequeña superficie de émbolo A2  Por ello, la presión P 2 es superior a P1. Desatendiendo las pérdidas de fricción, vale:

w ww.i na ca p.c l  

F1 = F2  P1 A1 = P2 A2  P1 P2



A2 A1

 

En un multiplicador de presión las presiones se comportan inversamente a las superficies del émbolo. Ejemplo: El émbolo grande de un multiplicador de presión tiene una superficie de émbolo A1 = 100 cm2 se le aplica una presión P 1 = 6 bar ¿Cuál es la magnitud de P2, Si A2 = 10cm2 P1

Dado que

P2

 A1

A2 

A1  

se obtiene: P

P2 = P1* x A1/ A2  P2= 6 bar x 100 cm 2/10 cm2  P2 = 60 bar

2



P  A   1

2

w ww.i na ca p.c l  

Hidrodinámica Ley de Paso Por un tubo con secciones variables pasan dentro de un mismo período volúmenes idénticos. Ello significa que la velocidad del líquido tiene que aumentar en el punto de estrechamiento (fig. 9).

El caudal volumétrico Q que fluye entonces por el tubo resulta de la cantidad de líquido V en litro ( l ) por unidad tiempo minuto (min). V Q t   

El volumen es también la superficie A multiplicada por la longitud s (fig. 10a) V = A x s. Si se coloca V para ella resulta para Q (fig. 10 b). Q



s A t   

Carrera dividida por tiempo t es la velocidad v. El caudal volumétrico Q, corresponde por lo tanto a la superficie de sección del tubo multiplicado por la velocidad del líquido (fig. 10 c). Q=Axv

w ww.i na ca p.c l  

Como el caudal volumétrico en un tubo con dos secciones de diferente tamaño A 1  y A2 es igual, las velocidades tienen que variar de modo correspondiente (fig. 11). Como Q1 = Q2 Q1 = A1 x v1  Q2 = A2 x v2  Se obtiene:  A1x v1 = A2 x v2

Ejemplo: Por un tubo con una sección de 10 cm 2 pasa un líquido con una velocidad de 20 cm/s. ¿Cuál es la velocidad cuando la sección se reduce a 2 cm 2  Solución: A1x v1 = A2 x v2  2  A1 V1 Dado: A1 = 10 cm   v2 2  A2 = 2 cm    A 2   v1  = 20 cm / s 10cm2 cm v2 20   2 2cm s Buscando v2 en cm/s 







v2 = 100 cm/s

w ww.i na ca p.c l  

ENERGIA HIDRAULICA Un liquido tiene cierto energía mecánica. Si este líquido se mueve, la totalidad de la energía del lÍquido impelido consta de tres energías parciales. posición  (energía de gravedad) que depende de la altura de la - La energía de posición (energía columna del líquido -

La energía de presión  (energía hidrostática) que es función de la presión manométrica P presión  - La energía de movimiento (energía hidrodinámica) que es función de la velocidad. Ello puede resumirse en la siguiente fórmula (desatendiendo la presión del líquido): Es + Est + Ed = Constante Es = energía de posición ( energía de gravedad )  )  Est = energía de presión ( energía hidrostática )  )  Ed  = energía de movimiento ( energía hidrodinámica ) Este estado de cosas obliga a una observación respecto a la ley del Caudal de Paso,, donde se ha establecido que la velocidad del líquido, y por tanto su energía Paso de movimiento Ed  aumenta en un estrangulamiento. Pero si Ed  llega a ser más grande, la energía de posición o la energía de presión o ambas energías juntas, deben hacerse más pequeñas. En cuanto a la transformación de la energía de posición debida a un estrangulamiento del tubo, es casi imposible medirla. Por consiguiente, en un estrangulamiento donde aumenta la energía de movimiento, la energía de presión tiene que disminuir considerablemente para que la energía total pueda mantenerse constante. Experiencia Dejar pasar agua por un recipiente de vidrio (fig. 12).

w ww.i na ca p.c l  

Resultado: El nivel alcanzado por la presión es casi igual en todos los puntos; hay una pequeña pérdida de presión en la dirección del flujo por el rozamiento interior y exterior del líquido.  Ahora se cambia el el recipiente por otro que tiene un estrechamiento (fig. 13).

Resultado: En el estrechamiento de sección transversal, la presión disminuye, y tras el estrechamiento aumenta hasta alcanzar casi de nuevo la presión que tenía antes del estrechamiento. Si no hubiera ningún rozamiento en el tubo y en líquido, la presión alcanzaría de nuevo el valor exactamente igual que tenía antes del estrecha miento.  A una velocidad suficientemente grande, la presión en el estrechamiento puede incluso caer por debajo de la presión atmosférica exterior. exterior. La construcción de bombas de chorro de agua se basa en este principio, y también el efecto pulverizador del carburador del automóvil. De las tres formas de energía de un liquido podemos desatender en cuanto a la oleohidráulica las energías de posición y de movimiento las mayoría de las veces, ya que por una un a parte las columnas de líquido no llegan a ser muy altas, y por otra parte tienen velocidades muy reducidas. La energía de un líquido lí quido hidráulico resulta sobre todo de su presión. Las bombas hidráulicas como generadores de presión funcionan según el principio hidrostático (principio de desplazamiento); lo que importa en la oleohidráulica son alta presiónsobre y pocatodo velocidad.

w ww.i na ca p.c l  

Rozamiento y flujo No se puede transmitir la energía hidráulica por tuberías sin pérdida. En las paredes de los tubos y en el mismo líquido se produce rozamiento su vez produce calor. térmica. calor. La energía hidráulicaque hidráulica se atransforma transform a en energía térmica. Una pérdi pérdida da de energ energía ía hidráulica significa significa pérdida pérdida de presión del líquido hidráulico. Esta pérdida de presión en estrechamientos por transformación de energía en energía térmica se provoca a veces a propósito (como por ejemplo en la válvula reductora de presión), pero a menudo la pérdida de presión por calentamiento en estrechamientos es indeseable. Por tanto, cada líquido hidráulico en servicio se calienta por el gran número de estrechamientos dentro de los mecanismos hidráulicos. Hasta velocidades determinadas los líquidos se mueven dentro del tubo por láminas. La lámina interior de líquido tiene entonces la mayor velocidad. Teóricamente, Teóricamente, la lámina exterior que da contra la pared está inmóvil (fig. 14). 14 ).

Si se aumenta la velocidad de la corriente, la corriente se hará turbulenta (fig.15) cuando llega l lega a la llamada velocidad crítica.

Con ello aumenta la resistencia resistencia de la corriente y las pérdidas pérdidas hidráulicas. hidráulicas. Por Por consiguiente, consiguiente, normalmente normalmente no se dese deseaa la corriente crítica noráulico esico ningún fijo.rse Depende de lar viscosidad del líquido a presión y delse diámetro del tubo. tubo. turbulenta. Porr tan Po tanto, to, La envelocidad un sis sistem tema a hid hidrául debevalor deberá rá evitarse evita de exc excede eder la velocida velocidad d crí crític tica, a, velocida veloc idadd que puede pue de determinar por cálculo.

w ww.i na ca p.c l  

Tabla Unidade Uni dades s SI -- Uni Unidade dades s Técnic Técnicas as

w ww.i na ca p.c l  

Tabla Magnitudes Unidades

 – 

Signos -

w ww.i na ca p.c l  

Comprobación de los conocimientos básicos

1. Menciónense por lo menos cuatro ejemplos de utilización de la hidráulica  ____________________________

_____________________________ __________________________ ___

 ____________________________  _______________________________  _______________________________

2. Complétese el croquis para la transformación de energía en instalaciones hidráulicas

3. Mencione tres ventajas de la hidráulica  ___________________ ___________________ ___________________ 4. ¿Por qué se transmite la presión dentro de una instalación hidráulica?  ________________________________________________________  ______________________________ _____________________________ ___ 5.

¿Cómo se designa la unidad de fuerza según el sistema internacional de unidades (SI)? ( ) kilogramo ( ) candela ( ) newton ( ) kilopondio ( ) pascal

6. ¿Cuáles la unidad de fuerza del sistema internacional de unidades? ( ) kg ( ) kg / s2  ( (

) kp ) kg m / s2 

(

) kg s2 / m

w ww.i na ca p.c l  

magnitud aproximada 7. ¿Qué magnitud aproximada tiene la unidad de presión bar respecto respecto a kp/cm 1 bar 10 N / cm2 

8. 9.

10.

10 N

 _____ kp/cm 2 



= _____ bar  _____ kp



¿Qué se comprende por hidrostática. ( ) una ley física de líquidos cargados electricamente ((

)) la la teoría teoría de de los los líquidos líquidos corrientes en reposo en en equilibrio equilibrio

11. ¿Cómo es la fórmula para la presión? Presión = -----------12.

¿Qué afirmación es correcta? ( ) La presión en el fondo del recipiente A es mayor que la del fondo del recipiente B. (

) La presión en el fondo del recipiente B es mayor que la del fondo del recipiente A.

( ) En ambos fondos de recipiente hay una presión de igual magnitud.

w ww.i na ca p.c l  

13. La presión engendrada por la fuerza F en el recipiente es: ( ( (

) mayor en A ) mayor en B ) mayor en C

(

) en todas partes del recipiente de igual magnitud.

14. Haga un croquis de un sistema de multiplicación de fuerza hidráulica.

15. ¿Qué se comprende por caudal volumétrico? Caudal volumétrico Q = __________

16. ¿Qué se puede decir acerca de la velocidad del liquido en el tubo croquisado? ( ) La velocidad en la parte A es inferior a la velocidad en la parte B. ( ) La velocidad en la parte A es superior a la velocidad en la parte B. ( ) La velocidad en el interior es igual en todo el tubo.

17. ¿Qué se comprende por una corriente laminar? ( ) La corriente tiene en el centro del tubo la mayor mayor velocidad. ( ) La corriente es entonces turbulenta. Fecha: ( ) El líquido pasa por el tubo en forma laminar. ( ) El líquido tiene una velocidad igual en todo el tubo.

w ww.i na ca p.c l  

FLUIDOS HIDRÁULICOS OBJETIVO DEL FLUIDO.  El fluido hidráulico tiene que cumplir 4 objetivos principales: Transmisión de potencia. Lubricación de las piezas móviles. Disipación del calor producido. Protección contra la corrosión.

Transmisión de potencia El fluido debe poder circular fácilmente por las tuberías y orificios de los elementos, al objeto de transferir, pequeñas pérdidas, la energía del generador (bomba) al actuador (motor ocon cilindro).

Lubricación Es un factor esencial para la óptima conservación de los elementos móviles, especialmente cuando trabajan a fricción. La película de fluido deberá protegerlos del desgaste.

Enfriamiento Dado que las partículas sujetas a rozamiento, aunque lubricantes, se calientan, es preciso evacuar el calor que se produce, ya que de otro modo podría descomponer el fluido, originando la pérdida de sus características y provocando dilatación y agarrotamiento. La circulación del aceite a través de las tuberías y alrededor de las paredes del depósito disipa parte del calor generado en el sistema.

Protección contra la corrosión Es evidente que ningún órgano de la instalación hidráulica debe poder ser atacado químicamente por el fluido mismo.

w ww.i na ca p.c l  

REQUERIMIENTOS DE CALIDAD  Además de cumplir con los requerimientos principales, principales, los fluidos hidráulicos deberán: deberán: Impedir la oxidación. Impped Im edir ir la for orma maci ción ón de lo lodo do,, ba barn rniz iz y gom omaa. Reducir la formación de espumas. Mantener su estabilidad. Manten Man tener er un índ índice ice de Vis Viscos cosida idad, d, rel relati ativa vamen mente te est establ able, e, ant antee los ca cambi mbios os de tem temper peratu atura ra.. Impedir la corrosión. Separar el agua. Ser compatible con cie ierrre ress y ju junnta tass. Serr in Se inoc ocuo uo pa parra el per erso sonnal y el pr prooduc ucto to.. Ser eventualmente inflamable. PROPIEDADES Para valorar cualquier tipo de fluido hidráulico hay que considerar las propiedades que les permiten realizar sus funciones fundamentales y cumplir con algunos, o todos, sus requerimientos de calidad.  Viscosidad La Viscosidad es, expresada del modo más simple, "la resistencia de un líquido al deslizamiento"; un aceite que se desliza con dificultad es muy viscoso; un aceite que lo hace fácilmente es poco viscoso o, como se dice a menudo, muy fluido. Por orden decreciente de precisión, la Viscosidad es medida en: 

  Un Unid idad ades es ab abso solu luta tass



  Unidades Unidades con conve venci nciona onales les

Visc Vi scos osid idad ad ab abso solu luta ta o di diná námi mica ca..  Viscosidad cinemática. Grados ENGL Grados ENGLER ER (oE). Segundos Universales SAYBOLT (SUS). Números SAE.

w ww.i na ca p.c l  

  Viscosidad cinemática 

La relación entre la Viscosidad absoluta o dinámica y la densidad del fluido (peso específico dividido por la aceleración de la gravedad) se denomina VISCOSIDAD CINEMATICA. La Viscosidad cinemática, según el SI, se mide en metros cuadrados por segundo (m2/s). 1 cSt = 1 m mm m2/s = 10-6  m2/s

Grados ENGLER

La Viscosidad dinámica, así como la cinemática, son difíciles de medir experimentalmente. Por esto, en las aplicaciones industriales, encontramos otras designaciones convencionales. En Europa se utiliza el GRADO ENGLER. Los grados ENGLER representan el cociente o cuociente del tiempo de derrame de 200 cm3  de fluido, a una determinada temperatura y atravesando un tubo calibrado (  2,8 mm.), y el tiempo de derrame de la misma cantidad de agua destilada, a 20 oC, a través del mismo tubo y en idénticas condiciones. Se indica oE. (Grados ENGLER). Segundos Universales SAYBOLT. El tiempo de derrame, en segundos, de 60 cm 3  de fluido, a una determinada temperatura y atravesando un tubo calibrado (  1,765 mm). Se expresa en SSU (Seconds Saybolt Universal). Existen tablas que permiten la transformación entre las diferentes unidades de medida analizadas.

w ww.i na ca p.c l  

  Números SAE. Los números SAE han sido establecidos por la "Society of Automotive Engineers" para establecer intervalos de viscosidades SUS a las temperaturas de pruebas SAE. Los números de invierno (5W, 10W, 20W) se determinan haciendo medidas a 0oF. (- 17,9 oC). Los números de verano (20, 30, 40, 50, etc.) designan el intervalo SUS a 210 oF (98,9oC).

Indice de Viscosidad. Todos los aceites lubricantes minerales cambian su Viscosidad al variar la temperatura. Se vuelven más viscosos al disminuir ésta y más fluidos cuando se eleva Esta característica ser valorada numéricamente por medio del Índice Viscosidad.   Para puede el mismo incremento incremento de temperatura, la Viscosidad Viscosidad de de un aceite de alto Índice de Viscosidad varía menos que la de un aceite con Índice bajo. El índice de Viscosidad de una aceite depende únicamente del tipo de la materia prima, del método de refinamiento y de la presencia de determinados aditivos. En general, un aceite predominantemente parafínico, tiende a tener un Indice de Viscosidad más elevado que los nafténicos. Con ciertos aditivos, llamados llamados "mejoradores del Indice de Viscosidad", es posible reducir, aún más, la influencia de la temperatura.

Punto de fluidez Es la temperatura más baja a la que un líquido puede fluir en función de su propio peso. Está claro que cuanto más bajo es el punto de fluidez, tanto menor podrá ser la temperatura ambiente en los el fluidos momento de la puesta punto. Esy vehículos un punto importante, sobre todo en destinados a usarsea en aviones especiales.

w ww.i na ca p.c l  

Como regla general, el punto de fluidez debe de estar 15oC por debajo de la temperatura más baja de utilización, y la o

 Viscosidad a esta esta temperatura, temperatura, no debe sobrepasar los 110 E. Filmo - resistencia y oleosidad Son dos características características de los fluidos muy interdependientes. La filmo - resistencia -o consistencia pelicular- es la propiedad propiedad que permite al fluido mantener sobre las superficies bañadas, bañadas, una película resistente al desgarro. La oleosidad -o untuosidades la propiedad de extenderse sobre las superficies untadas y adherirse a ellas.  Ambas propiedades son indispensables para garantizar bajos valores de desgaste. La facilidad de adherirse a las superficies resistiendo la presión, los esfuerzos tangenciales, la ruptura de la película a causa de las asperezas microscópicas, garantizan la ausenc ausencia ia de rozam rozamiento iento entre entre las las partes partes móviles. móviles. No existen existen prueba pruebass de labor laboratorio atorio sobre la unidad unidad de medida medida para para determinar la consistencia pelicular y la oleosidad. Tales propiedades deberán deberán de evaluarse en base a la experiencia. Resistencia a la oxidación La oxidación es una reacción química en la que el oxígeno se combina con otra sustancia; la sustancia así obtenida tiene, naturalmente, características físicas y químicas diferentes a la originaria. Los aceites minerales al oxidarse dan origen a resinas y gomas, sustancias de alto peso molecular que pueden tomar la forma de grumos y crear inconvenie inconvenientes. ntes. También se pueden formar ácidos orgánicos orgánicos que reaccionan reaccionan con los elemen elementos tos de la instalación hidráulica fabricados con metales no ferrosos Para determinar la estabilidad química de un aceite, y por lo tanto su resistencia a la oxidación, se procede a ensayos, en los cuales se mide la cantidad de sedimentos formados, el aumento de la Viscosidad y del grado de acidez. Los ensayos duran de 100 a 150 horas. La se puede con aditivos. Losestabilidad productosdedeunlaaceite oxidación, quemejorar son insolubles, taponan orificios, aumentan el desgaste y hacen que las válvulas se agarroten.

w ww.i na ca p.c l  

Desemulsibilidad

La desemulsibilidad, o poder antiespumante, caracteriza la aptitud de un aceite para separarse del agua y reabsorber las espumas. La presencia de agua sobre el depósito, debido a la condensación de la humedad atmosférica o a otra causa, forma f orma las emulsiones y las espumas. Con aditivos adecuados, puede conseguirse que un aceite hidráulico tenga un alto grado de desemulsibilidad o capacidad para separarse del agua. Los fluidos hidráulicos deben ser de un índice próximo a los 1.600 Herschel. Punto de anilina Es la característica que sirve para medir m edir el poder solvente de un aceite, de manera de predeterminar el inflado de las juntas que estén sumergidas en el aceite. aceite.

El punto de anilina - cuando un aceite pierde la transparencia - es la temperatura a la que aparece un enturbiamiento en la mezcla, enfriada progresivamente, del aceite a ensayar y de una cantidad igual de anilina recientemente destilada. Número de neutralización - Acidez La corrosibilidad de los órganos del circuito hidráulico se debe, bien sea a la acidez o a la oxidación. Para conocer las cualidades de un aceite hay que considerar la medida de su grado de acidez. El índice de neutralización debe ser inferior a 0,1 , según ensayo

 A.S.T.M. Punto de inflamación Es la temperatura a la que ha de calentarse un líquido para que prenda la llama en los vapores desprendidos. Punto de autoinflamación Es la temperatura a la que ha de calentarse un líquido para que, en ausencia de toda ignición, sea susceptible de arder por sí sólo, al simple contacto con el aire.

Esta temperatura se sitúa entre 150 y 250 oC, aproximadamente, para los aceites hidráulicos minerales, mientras que para los sintéticos alcanza hasta los 600 oC.

w ww.i na ca p.c l  

SITOS OS OL OLEOH EOHIDR IDRAU AULIC LICOS. OS. DEP SIT Un depósito industrial típico está construido con chapas de acero, fundición acerada o aluminio, en cualquiera de los casos los depósitos pueden ser:

-

ABIERTOS A LA ATMÓSFERA  CERRADOS BAJO PRESIÓN.

OBJETIVOS DEL DEPOSITO:  1.- Almacenar el fluido de transmisión de potencia. 2.- Compensar fugas (siempre son posibles). 3.- Actuar como regulador térmico. térmico. 4.- Proteger el fluido contra la suciedad y cuerpos extraños. 5.- Permitir que el fluido se decante y se desemulsione. 6.- Complementar las funciones del filtrado.

- Tapa -

-

Perspectiva seccionada de un depósito normal para instalaciones fijas de pequeña potencia. 

de inspección superior. Tapón de llenado con filtro de aire. Control de nivel. Placa deflectora. Tubería de retorno. Concavidad para retener las impurezas y facilitar el vaciado. Tapón de drenaje. Espiga magnética. Tubería de aspiración. Coladores de aspiración. Tapa de inspección lateral.

w ww.i na ca p.c l  

CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO: El depósito se diseña para que que la mantención del fluido sea fácil. El fondo del tanque tiene una inclinación con el objeto de que se pueda vaciar completamente por medio de la válvula de drenaje. Es muy importante que este tanque posea una o más tapas de registro para efectuar limpieza interna por lo menos una vez al año. año. Es recomendab recomendable le el uso de nivel nivel visual u otros otros sistemas sistemas de control control de niveles. niveles. En la boca de de llenado se instala instala un un colador para evitar que se introduzcan partículas extrañas en el momento del llenado. Esta boca de llenado posee una tapa tapa que es un filtro de aire para el caso de los depósitos abiertos. Por med Por medio io de la pla placa ca def deflec lector toraa se div divide ide el dep depósi ósito to en dos cá cámar maras as (una para aspirac aspiración ión y otr otraa pa para ra ret retorn orno) o) interconectadas por pequeñas perforaciones perforaciones que obligan al fluido a recircular por pasos bien determinados. De esta forma la placa desviadora cumple, por ejemplo, con evitar las turbulencias, permite que las partículas extrañas se sedimenten sedim enten en el fondo y ayuda a separar separar el aire del fluido. fluido. Las tuberías tuberías de alimentación alimentación y retorno deben quedar quedar lo más separadoss que sea posible y bastante bajo del nivel del aceite, para que el aire no se mezcle con el aceite y forme espumas. separado Por otro lado, las líneas de drenaje se montan en la cámara de retorno pero sobre el nivel del aceite para evitar la contr con trapr apresi esión. ón. Las línea líneass que que termina terminann cerca cerca del fon fondo do y que no no lleva llevann colad coladore ores, s, debe debenn tener tener un corte corte de 45 450 para facilitar la aspiración en el caso de la bomba y dirigir el caudal hacia las paredes en el caso del retorno para disipar calor y alejar este retorno de la línea de entrada de la bomba. Con respecto al tamaño del deposito, es deseable que este sea siempre lo suficientemente grande para facilitar el enfriamiento y la separación separación de los contaminantes. contaminantes. Como mínimo el depósito debe debe contener todo todo el fluido que requiere el el sistema y mantener un nivel lo suficientemente alto para evitar torbellinos, calor y partículas en suspensión.

w ww.i na ca p.c l  

CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO: El depósito se diseña para que que la mantención del fluido sea fácil. El fondo del tanque tiene una inclinación con el objeto de que se pueda vaciar completamente por medio de la válvula de drenaje. Es muy importante que este tanque posea una o más tapas de registro para efectuar limpieza interna por lo menos una vez al año. año. Es recomendab recomendable le el uso de nivel nivel visual u otros otros sistemas sistemas de control control de niveles. niveles. En la boca de de llenado se instala instala un un colador para evitar que se introduzcan partículas extrañas en el momento del llenado. Esta boca de llenado posee una tapa tapa que es un filtro de aire para el caso de los depósitos abiertos. Por med Por medio io de la pla placa ca def deflec lector toraa se div divide ide el dep depósi ósito to en dos cá cámar maras as (una para aspirac aspiración ión y otr otraa pa para ra ret retorn orno) o) interconectadas por pequeñas perforaciones perforaciones que obligan al fluido a recircular por pasos bien determinados. De esta forma la placa desviadora cumple, por ejemplo, con evitar las turbulencias, permite que las partículas extrañas se sedimenten sedim enten en el fondo y ayuda a separar separar el aire del fluido. fluido. Las tuberías tuberías de alimentación alimentación y retorno deben quedar quedar lo más separadoss que sea posible y bastante bajo del nivel del aceite, para que el aire no se mezcle con el aceite y forme espumas. separado Por otro lado, las líneas de drenaje se montan en la cámara de retorno pero sobre el nivel del aceite para evitar la contr con trapr apresi esión. ón. Las línea líneass que que termina terminann cerca cerca del fon fondo do y que no no lleva llevann colad coladore ores, s, debe debenn tener tener un corte corte de 45 450 para facilitar la aspiración en el caso de la bomba y dirigir el caudal hacia las paredes en el caso del retorno para disipar calor y alejar este retorno de la línea de entrada de la bomba. Con respecto al tamaño del deposito, es deseable que este sea siempre lo suficientemente grande para facilitar el enfriamiento y la separación separación de los contaminantes. contaminantes. Como mínimo el depósito debe debe contener todo todo el fluido que requiere el el sistema y mantener un nivel lo suficientemente alto para evitar torbellinos, calor y partículas en suspensión.

w ww.i na ca p.c l  

Los filtros adsorbentes o activos, tales como los de carbón vegetal y arcilla, no deben emplearse en los sistemas hidráulicos, pues pueden eliminar los aditivos esenciales del fluido fl uido hidráulico. Filtros de filtración total. El término "filtración total" aplicado a un filtro por que todo el caudal que entra entra en el filtro pasa pasa por el elemento filtrante. En la mayoría de los filtros de filtra filtración ción total hay, hay, sin embargo, una válvula antirretorno antirretorno dispuesta para abrirse a una caída de presió pre siónn det determ ermina inada da y des desvia viarr el caudal caudal del elemento elemento filtrant filtrante. e. Est Estoo imp impide ide que un ele element mentoo suc sucio io restrinja restrinja el caudal caudal excesivam exces ivamente. ente. Está diseñado diseñado principalm principalmente ente para ser utilizado utilizado en las líneas de retorno retorno con filtración filtración nominal de 10 ó 25 micras a través de un elemento de tipo superficial. El caudal, caudal, tal como como se indica en en figura 9, pasa pasa del exterior exterior del elemento elemento hacia su centro. centro. El antirretorno antirretorno se abre abre cuando cuando el caudal caud al total ya ya no puede pasar pasar a través través del elemento contamin contaminado ado sin elevar elevar la presión. presión. El elemento filtrante filtrante se puede puede sustituir soltando un solo tornillo.

w ww.i na ca p.c l  

MANOMETROS

Los manómetros son necesarios para ajustar las válvulas de control de presión y para determinar las fuerzas ejercidas por un desarrollo desarrollo por un motor hidráulico. Los dos tipos principales de manómetros son el tubo de Bourdon y los tipos Schrader. En el manómetro tipo Bourdon de la figura 10, un tubo cerrado tiene forma de arco. Cuando se aplica presión al orificio de entrada, el tubo tiende a enderezarse, accionando un engranaje y una aguja ligada a éste que indica la presión en un cuadrante.

En el manómetro Shrader de la figura 11, la presión se aplica a un pistón y a una camisa accionada por un muelle. Cuando la presión mueve la camisa, ésta acciona la aguja indicadora mediante una conexión mecánica. La mayoría de los manómetros indican cero a la presión atmosférica y están calibrados en bar, Kpa, kilos por centímetro cuadrado o en libras por pulgada cuadrada, sin tener en cuenta la presión atmosférica en toda su escala. La presión a la entrada de una bomba es frecuentemente inferior a la presión atmosférica y debe medirse en unidades absolutas, utilizándose, generalmente, las pulgadas a los milímetros de mercurio, considerándose que 30 pulgadas ó 760 mm. corresponden al vacío perfecto.

BOMBAS HIDRAULICA HI DRAULICAS S

La bomba es probablemente el componente más importante y menos comprendido del sistema hidráulico. Su función consiste en transformar la energía mecánica en energía hidráulica, impulsando el fluido hidráulico en el sistema. Las bombas se fabrican en muchos tamaños y formas (mecánicas y manuales), con muchos mecanismos diferentes de bombeo y para aplicaciones muy distintas. No obstante, todas las bombas se clasifican en dos categorías básicas:

Hidrodinámicas e Hidrostáticas.

w ww.i na ca p.c l  

Desplazamiento.  El desplazamiento es el volumen de líquido transferido transferido en una revolución. Es igual al volumen de una cámara de bombeo multiplicado por el número de cámaras que pasan por el orificio de salida durante una revoluci revolución ón de la bomba. El desplazamiento desplazami ento se expresa en centímetros cúbicos por revolució revolución. n.

La mayoría de las bombas tienen un desplazamiento fijo que no puede modificarse mas quevariar sustituyendo algunos componentes. cde omponentes. Enbombeo ciertas bombas, no de obstante, es posible las dimensiones la cámara de por medio controles externos, variando así el desplazamiento. En determinadas bombas de paletas no equilibradas hidráulicamente hidráulicamente y en muchas bombas de pistones puede variarse el desplazamiento desde cero hasta un valor máximo, teniendo algunas la posibilidad de invertir la dirección del caudal cuando el control pasa por la posición central o neutra. BOMBAS DE ENGRANAJES

Una bomba de engranajes suministra un caudal, transportando el fluido entre los dientes de dos engranajes bien acoplados (figura 14). Uno de los engranajes es accionado por el eje de la bomba y hace girar al otro. Las cámaras de bombeo, formadas entre los dientes dientes de los engranajes engranajes,, están cerradas por el cuerpo de la bomba y por las placas laterales (llamadas frecuentemente placas de presión o de desgaste). Los engranajes giran en direcciones opuestas, creando un vacío parcial en la cámara de entrada de la bomba. El fluido se introduce introduce en el espacio vacío y es transportado, por la parte exterior de los engranajes engranajes,, a la cámara de salida. salida. Cuando los los dientes dientes vuelven a entrar en contacto los unos con los otros, el fluido es es impulsado hacia hacia afuera. La alta presión presión existente a la salida salida de la bomba bomba impone una carga no equilibrada sobre los engranajes y los cojinetes que los soportan. Un valor parcial se crea a la entrada de la bomba a medida que va aumentando el espacio comprendido comprendido entre entre el rotor y el anillo. El aceite que que entra en este espacio espacio queda encerrado en las cámaras de bombeo y es impulsado hacia la salida

cuando este espacio disminuye.

w ww.i na ca p.c l  

Bombas de Paletas equilibradas.  En este diseño el anillo es elíptico en vez de ser circular, lo que permite utilizar dos conjuntos de orificios internos (figura 15).

Los dos orificios de salida están separados entre sí 180° de tal forma que las fuerzas de presión sobre el rotor se cancelan, evitándose así las cargas laterales sobre el eje y los cojinetes. El desplazamiento de la bomba equilibrada hidráulicamente no puede ajustarse, aunque se dispone de anillos intercambiables con elipses distintas, haciendo así posible modificar una bomba para aumentar o disminuir su caudal.

Cavitación Un fenómeno indeseable en un sistema hidráulico es la cavitación La mayoría de las veces la cavitación ocurre en la parte de succión del sistema. Cuando ocurre cavitación, la presión del fluido decrece a un nivel por debajo de la presión ambiental formando así vacíos en el fluido. Cuando la presión se incrementa, por ejemplo en la bomba, estos vacíos  implosionan.

w ww.i na ca p.c l  

Durante esta implosión la presión se incrementa tremendamente y la temperatura alcanza aproximadamente los 1100°C. La alta presión junto con la alta temperatura, causan mucho daño a los componentes hidráulicos. Una bomba cavitante podría deteriorarse por completo en algunas horas y los cuerpos del desgaste podrían causar daño al sistema. La cavitación puede ser causada por:

-

 Aceleración del flujo de aceite después de un estrangulamiento ó cuando al aceite contiene agua o aire

-

 Alta temperatura del fluido

-

Una resistencia hidráulica en la parte de succión del sistema

-

Diámetro muy pequeño de la línea de succión

-

Una manguera de succión con el interior dañado Un filtro de succión obstruido con suciedad

-

 Alta viscosidad del aceite

-

Ventilación insuficiente del depósito de aceite

VÁLVULAS VÁLVULA S DE CONTROL DE PRESIÓN P RESIÓN

Las válvulas de control de presión realizan funciones tales como: limitar la presión máxima de un sistema, regular la presión reducida en ciertas partes de un circuito, y otras actividades que que implican cambios en la presión y la fuerza de un muelle. La mayoría son de infinitas posiciones, es decir, que las válvulas pueden ocupar varias posiciones entre completamente cerradas y completamente abiertas, según el caudal y la diferencia de presiones. Los controles de presión se denominan generalmente según su función primaria, válvula de seguridad, seguridad, válvula válvula de secuencia, válvula de frenado, frenado, etc. Se clasifican según el tipo de conexiones, tamaño y gama de presiones de funcionamiento.

w ww.i na ca p.c l  

V LVU LVULA LA DE DE SEGURI SEGURIDA DAD D SIMPLE SIMPLE Una válvula de seguridad simple o de acción directa (figura 16) puede consistir en una bola u obturador mantenido en su asiento, en el cuerpo de la válvula, mediante un muelle fuerte. Cuando se alcanza la presión de abertura, la bola u obturador es desplazado de su asiento y ello permite el paso del líquido al tanque mientras se mantenga la presión. En la mayoría de estas válvulas se dispone de un tornillo de ajuste para variar la fuerza del muelle. De esta forma, la válvula válvula puede ajustarse ajustarse para que se abra a cualquier presión comprendida dentro de su intervalo de ajuste.

VÁLVULA DE SEGURIDAD COMPUESTA Una válvula de seguridad compuesta o indirecta funciona en dos etapas (figura 17). La etapa piloto contiene en la tapa superior una válvula limitadora de presión simple y un obturador, mantenido en su asiento mediante un muelle ajustable. Los orificios están en el cuerpo de la válvula y la derivación del caudal se consigue mediante una corredera, equilibrada hidráulicamente, contenida en el cuerpo. La

corredera

equilibrada

se

denomina

así

porque

en

un

funcionamiento normal está equilibrada hidráulicamente. La presión en la entrada, que actúa bajo el pistón, está presente también en su parte superior a través través de un orificio practicado en el mismo pistón. Para cualquier presión inferior a la de taraje, la corredera se mantiene apoyada en su asiento mediante un muelle ligero. Cuando la presión alcanza el taraje del muelle ajustable, el obturador se desplaza de su asiento, limitado la presión en la cámara superior. El caudal restringido a través del orificio hacia la cámara superior origina un aumento de presión en la cámara inferior que desequilibra las fuerzas hidráulicas y tiende a elevar la corredera.

w ww.i na ca p.c l  

Cuando la diferencia de presión entre las cámaras superior e inferior es suficientes para vencer la fuerza del muelle ligero la corredera se levanta de su asiento, permitiendo que el fluido pase a tanque. Cuanto mayor sea el caudal, más se levanta la corredera de su asiento, pero como el muelle ligero no se comprime más hay muy poco margen de sobrepresión.

Diagrama de secuencia Finalidad de la instrucción Conocer y comprender el diagrama de secuencia camino-pasos como medio para describir la función de una instalación hidráulica. hidráulica. Los diagramas de secuencia camino-pasos tienen la finalidad de representar gráficamente el orden de desenvolvimiento de los mandos o de los reglajes, con mayor sencillez. Los diagramas pueden pues hacer las veces de la descripción de las funciones de los circuitos hidráulicos. Establecimiento del diagrama En una tabla impresa como la del modelo adjunto se inscriben los mecanismos hidráulicos con su número, designación y denominación o función. En las cuadrículas debajo para las funciones se marcan después las señales en el orden en que se siguen de los diferentes pasos.

Para el ejercicio 1 se dará una descripción detallada de su composición. Las inscripciones se harán paso por paso en el diagrama . En las columnas Mecanismo número y Denominación se inscribirán los números

de los aparatos utilizados en este ejercicio y sus denominaciones.

w ww.i na ca p.c l  

Por tanto resultan en el caso del presente ejercicio las siguientes inscripciones: 1.1 1.2 2 3 4

Bomba hidráulica Electromotor Manómetro Recipiente medidor con válvula de cierre Válvula de cierre

En la columna Movimiento y Función tienen que inscribirse para el electromotor

— 

transformación de energía

para la bomba hidráulica

— 

transformación de energía

para la válvula de cierre

— 

formación de contrapresión

para el manómetro

----

indicación de la presión

para el recipiente medidor — 

medición del caudal suministrado

 Además de la fuente de energía, las inscripciones en el diagrama se limitan normalmente a los mecanismos que determinan las funciones de un sistema hidráulico, por ejemplo: válvulas y cilindros. Para fines de ejercicio se han inscrito en el diagrama de secuencia camino-pasos del ejercicio 1 también otros aparatos. Un vez inscrita la Posición de los distintos mecanismos puede comenzarse a trazar el diagrama. Los elementos de la instalación están representados en el punto “0” en su posición inicial. La conexión del electromotor en “0” se provoca mediante la señal de arranque (T). Con ello, la bomba hidráulica comienza a impeler. Por consiguiente, se ha de describir en el punto “0” del diagrama este paso de desconectado a conectado por parte de la bomba hidráulica y del electromotor. Como la válvula de cierre está abierta — posición *abierta* , el manómetro no indica ninguna presión mientras que se lleva al recipiente medidor un importante

volumen de líquido. por unidad de tiempo.

w ww.i na ca p.c l  

 Al producir una pequeña. contrapresión mediante la válvula de cierre (4), primer paso   — disminución de la sección transversal de abertura, se da en el manómetro una pequeña indicación de presión, mientras que disminuye el caudal suministrado por unidad de tiempo. En el segundo paso, la contrapresión se hace más grande, el manómetro indica un valor superior, pero el caudal suministrado es más pequeño. En el tercer paso, la válvula de cierre está cerrada (*cerrada*) (*cerrada*) El manómetro indica presión total, mientras que ya no se suministra más líquido al recipiente medidor  (“ 0”)

Las líneas horizontales son las líneas de estado, las líneas verticales son las de paso. El avance de línea de paso a línea de paso paso representa el paso que se hizo, la línea fuerte o más gruesa es la línea de función.

w ww.i na ca p.c l  

Conclusión Los diagramas camino-pasos facilitan la descripción de las funciones de una instalación hidráulica y son preciosos auxiliares para el proyecto, la construcción, el mantenimiento y la búsqueda de desperfectos.  VÁLVULAS DIRECCIONALES Con una válvula direccional se controla el arranque, la detención y dirección del flujo y con ello, la dirección del movimiento y las posiciones de detención de un consumidor (cilindro o motor hidráulico). La denominación de las válvulas direccionales se realiza en base al número de las conexiones de trabajo y del número de las posiciones factibles (las conexiones de pilotaje y fuga no intervienen). Una válvula con cuatro conexiones y tres posiciones se llama en consecuencia "válvula direccional 4/3". p

=

conexi xióón de presión (de la bomba).

T

=

tanque.

 A,B

=

conexiones al consumidor. consumidor.

La indicación de las conexiones se hace siempre en la posición en que la válvula no está accionada. Las válvulas direccionales se pueden, por su construcción, dividir en dos grupos: -

Válvul Válv ulaa di dire recc ccio iona nall de as asie ient nto. o. Válv Vá lvul ulaa di dire recc ccio iona nall de co corr rred eder era. a.

 Además de de mando directo directo o de mando indirecto o pilotadas. Que unapueden válvulasersea mando directo o indirecto depende en primera instancia de las fuerzas necesarias para su accionamiento y con ello del tamaño tamaño nominal.

accionamiento y con ello del tamaño tamaño nominal.

w ww.i na ca p.c l  

LVULAS AS DIRE DIRECCION CCIONALE ALES S DE ASI ASIENTO ENTO  V LVUL Las válvulas direccionales de asiento se diferencian de sus similares de corredera fundamentalmente por la capacidad de brindar un cierre sin fugas. Esto no es posible en las válvulas de corredera, debido al juego necesario entre carcasa y corredera para permitir el movimiento de ésta.

Válvula direccional de asiento 3/2 con mando eléctrico directo (figura 18).   1. 2. 3. 4. 5.

Bola de cierre Resorte Asiento Adaptador Palanca

6. Vástago de ataque

El elemento de cierre es una bola 1, que en la posición inicial es apretada por el resorte 2 al asiento 3. Las conexiones P y A está comunicadas y la conexión T está cerrada. El cambio a la otra posición se realiza con un electroimán o manualmente. El núcleo del electroimán empuja a la palanca 5 (alojada en el adaptador 4) y ésta desplaza al vástago de ataque 6 que levanta a la bola de su asiento y la empuja contra el resorte 2. Ahora la conexión P está cerrada y la comunicación entre A y T está establecida. Por medio de un canal interno se conectó la parte posterior del vástago de ataque con la presión P.  Así se logra compensar la fuerza que resulta de la presión que actúa sobre la superficie expuesta de la bola. bola. Las fuerzas en el vástago vástago están en equilibrio y la fuerza necesaria del electroimán para el cambio de posición es menor. Dos retenes impiden las fugas en el vástago de ataque. ataque. La presión de servicio es

hasta 630 bar.

w ww.i na ca p.c l  

Durante la conmutación las conexiones se encuentran comunicadas entre sí durante un corto tiempo (ver superposición negativa). En estas válvulas no se logra la diversidad de posibilidades de influir sobre el flujo como en las de corredera; la razón es de índole constructiva.

VÁLVULAS DIRECCIONALES DE CORREDERA Válvulas direccionales de corredera pueden ser de corredera lineal (émbolo) y de corredera giratoria. Dadas las múltiples ventajas que ofrece el sistema de corredera lineal, es el más utilizado.

Ventajas: -

Construcción relativamente sencilla. en comparación con la corredera giratoria, muy buen rendimiento. buena compensación de presiones y con ello fuerzas reducidas de accionamiento (ver válvula de asiento). reducidas pérdidas. múltiples espectros de funciones. f unciones.

Válvula direccional de corredera mando manual por palanca (figura 19).   1. Palanca 2. Dispositivos de mando 3. Resortes 4. Carcasa 5. Canales periféricos 6. Cantos de control 7. Corredera de control

w ww.i na ca p.c l  

Construcción:

En una carcasa 4 hay una perforación longitudinal y una serie de canales periféricos a ésta 5. Los canales interrumpen a la perforación longitudinal formándose así cantos de control 6.

Una corredera de control 7 se mueve axialmente en la perforación estableciendo o interrumpiendo conexiones en los cantos de control. Los canales periféricos están con las conexiones al exterior. El establecimiento y la interrupción de conexiones son sincrónicos y el proceso se puede determinar exactamente. Los diferentes funciones de control se logran de manera relativamente sencilla, utilizando correderas correderas de distintas formas. En general, la carcasa permanece invariable. En nuestro ejemplo, la válvula se encuentra en la posición inicial centrada por los resortes 3 (no actúa ninguna fuerza externa sobre la corredera) y las conexiones P, T, A y B están interrumpidas. Si ahora movemos la corredera 1, por ejemplo, hacia la derecha desplazamos el dispositivo de mando 2, y se establecen las conexiones entre P y A y entre B y T. El escaso juego entre corredera y carcasa adopta la función de junta. Sin embargo, no es posible lograr una hermeticidad total, como en las válvulas de asiento. Las fugas, que siempre existen, dependen del juego de la presión y de la Viscosidad del fluido. Es por ello que estas válvulas válvulas no son aptas para para funcionar con agua, pero con aceite la hermeticidad que se alcanza es suficiente. Válvulas direccionales de corredera con mando directo.  

La corredera de estas válvulas es comandada El ser: dispositivo de mando está montado lateralmente a la válvula. Eldirectamente. comando puede ser : Mecánico. Hidráulico. Neumático. Eléctrico. Mando Mecánico

En el corte de la Pág. X se muestra el mando por medio de una palanca 1. La corredera está fija al dispositivo de mando 2 y sigue el movimiento de éste. El retorno de la corredera a su posición inicial, se produce por medio de los resortes

3, al soltar la palanca. Si la válvula estuviera equipada con dispositivos de anclaje, se podrían trabar las posiciones de trabajo.

w ww.i na ca p.c l  

Mando hidráulico y neumático El esquema simboliza ambos sistemas de mando.

medio io de una presión presión lat latera erall sob sobre re la cor corred redera era,, es des despla plazad zadaa ést éstaa hac hacia ia las posicion posiciones es ext extrem remas as de tra trabaj bajo. o. El Por med desplazamiento puede ser fijado mediante mecanismos de anclaje. Mandos eléctricos Este mando es el más común por ser el más apto para los procesos actuales automatizados. automatizados. Los tipos: aceite. También se los denomina denomina "electroimanes húmedos". El núcleo -   Electroimán de corriente continua, funcionando en aceite. está sumergido en aceite a presión. secos". -   Electroimán de corriente continua, funcionando en seco. También se los denomina "electroimanes secos". - Elect Electroimá roimánn de corrie corriente nte alterna alterna,, funciona funcionando ndo en seco seco.. - Elect Electroimán roimán de corrie corriente nte alterna alterna,, funciona funcionando ndo en aceit aceite. e. El electroimán electroimán de corriente cont ofrece una alta seguridad seg en su función y es suav suave. e. No se quema cuando se traba la corredera. Es apto para unacontinua graninua frecuencia de cambio cambio deuridad posiciones. El electroimán de corriente alterna se caracteriza por la alta velocidad del núcleo. Si el núcleo no llega hasta la posición final, se quema después de un cierto tiempo. El electroimán que funciona en aceite aceite es apto para para instalaciones en la intemperie y en en clima húmedo. El núcleo se mueve en aceite, lo que provoca un reducido desgaste, buena evacuación del calor y un funcionamiento amortiguado. El electroimán funcionando en seco, es la construcción más simple.

w ww.i na ca p.c l  

Válvulas direccionales de de corredera con mando indirecto (pilotadas) (pilotadas) (figura 20).  Las válvulas de tamaños nominales grandes, es decir, con gran capacidad hidráulica ( = p x Q) son pilotadas. La razón es la elevada fuerza que se necesita para mover la corredera y las consiguientes dimensiones que tendrían tendrían los electroimanes. electroimanes. Es por ello que las válvulas de tamaño nominal nominal mayor que 10 son pilotadas. Una excepción son las válvulas con mando directo directo por palanca, palanca, que llegan llegan hasta TN 32, con las las consiguientes dimensiones dimensiones de la palanca.

1. Válvula Válvula principal piloto 2. 3. Corredera principal 4. Resortes 5. Canal de pilotaje 6. Cámara

Una válvula pilotada está compuesta de la válvula principal 2 y de la válvula piloto 1 (figura 20). La válvula piloto es comandada generalmente por un electroimán (mando eléctrico). La señal eléctrica que actúa sobre la válvula piloto es amplificada hidráulicamente y mueve a la la corredera principal.

En las

válvulas pilotada. de TN 102 (hasta 7.000 1/min.) la válvula piloto es a su vez una válvula En este caso la razón del doble pilotaje no son las fuerzas sino los caudales de

mando necesarios.

w ww.i na ca p.c l  

Esquema detallado

X = externo; Y= externo (por ejemplo)

La válvula piloto es una válvula direccional 4/3 con mando eléctrico. La principal es mantenida su posición central están por losalojados resorteslos 4. En corredera la posición inicial 3, (central), ambasen cámaras en donde resortes, están descomprimidas hacia el tanque por la válvula piloto. La válvula de pilotaje es alimentada con fluido por el canal de pilotaje 5. La alimentación puede ser externa o interna. Si, por ejemplo, exitamos al electroimán izquierdo, la corredera de la válvula piloto se moverá hacia la derecha; sobre la cámara 7 actuará la presión piloto y la cámara 6 estará conectada con el tanque (descomprimida). La presión piloto actúa sobre la corredera y la empuja contra el resorte 4.1 hacia la derecha hasta la tapa. Así en la válvula principal se establece la conexión de P con A y de B con T. Al desexitar al electroimán la corredera piloto se centrará y la cámara 7 es comunicada con el tanque, descomprimiéndose. El resorte 4.1 empujará a la corredera principal hacia la izquierda hasta el platillo del resorte 4.2. La corredera estará centrada. El fluido de la cámara 7 es evacuado hacia el tanque a través de la válvula piloto por el canal Y, siendo la evacuación entonces externa. También puede ser interna. El proceso para la otra posición es similar. Para mover la corredera principal se necesita, según la función y la construcción,

distintas presiones pilotos.

w ww.i na ca p.c l  

CILINDROS.. CILINDROS La función de los cilindros hidráulicos es realizar movimientos rectilíneos de traslación y transmitir fuerzas. f uerzas. La fuerza máxima es función de la superficie activa del émbolo y de la presión máxima admisible. F = p x A Esta fuerza es constante desde el inicio hasta la finalizaci finalización ón de la carrera. La velocidad depende del caudal de fluido y de la superfici superficie e del émbolo. Según la versión, el cilindro puede realizar fuerzas de tracción y/o de compresión. De forma general los cilindros pueden ser clasificados en dos grupos: -

de simple efecto. de doble efecto.

CILINDROS DE SIMPLE EFECTO Estos cilindros pueden transmitir fuerzas en un sólo sentido (figura 21).

 Al actuar la presión sobre la superficie del émbolo por la conexión A, el émbolo sale ( ). El retorno se realiza con el resorte ( ), o por medio de

una fuerza externa.

w ww.i na ca p.c l  

CILINDRO DE DOBLE EFECTO

Estos cilindros pueden transmitir fuerzas en ambos sentidos.  Al ser alimentado por la conexión A, el émbolo émbolo se desplaza hacia afuera. Por B retorna. Las fuerzas máximas dependen de las superficies actuantes: SEanltirdaada

ssuuppeerrffiicciiee taontualladr edl eél mém bobloo.lo.

y de la presión máxima admisible. En este caso las fuerzas de salida son mayores mayores que en al entrada del émbolo.

Cilindro de vástago doble

Debido a que el vástago es pasante, las superficies actuantes son iguales en ambos sentidos. Esto origina que tanto las fuerzas, como las velocidades, sean iguales en ambos sentidos.

w ww.i na ca p.c l  

Cilindro Telescópico Con esta construc construcció ciónn se pue puede de alc alcanz anzar ar una gran carrera carrera utilizand utilizandoo un red reduci ucido do espacio para para el montaje. La altura de de montaje es poco poco mayor que que la primera etapa. Si la presión actúa por la conexión A, los émbolos salen en función de la carga y de la superficie super ficie actuan actuante. te. El émbolo émbolo mayor mayor es el que sale sale primero. primero. Con cada émbolo que sale, sal e, aum aumenta enta la pre presió siónn req requeri uerida, da, ya que la sup superfi erficie cie dism disminu inuye ye (co (conn car carga ga constante).

Si se mantiene constante producido el caudal, por aumenta velocidad a etapa. El orden en el retroceso, una carga calarga externa,deesetapa inverso. inverso. El émbolo más

pequeño es el primero en entrar.

w ww.i na ca p.c l  

EJEMPLOS DE REALIZACIÓN En la práctica se pueden distinguir tres modelos: -

Constr Con strucc ucción ión con tir tirant antes. es.

--   Const Construcció rucciónn rosca roscada da en extremos. os.en la cabeza. Construcción soldada en ambos el pie yextrem roscada roscada cabeza. - La construcción es función, primordialmente, de la presión de trabajo.

1. Relenes obturadores 2. Castillo guía desplazamiento corto 3. Castillo guía desplazamiento largo La figura 22 representa un cilindro hidráulico de doble efecto de "construcción roscada en ambos extremos". Importante para todos los cilindros son, independientemente de la versión de construcción, los dispositivos de montaje y sujeción. Influyen en la carrera carrera y están están en relación con con los    del vástago y la solicitación. Los cilindros están diseñados para soportar esfuerzos de tracción y compresión y se debe evitar cualquier carga lateral que pueda producir un bloqueo.

w ww.i na ca p.c l  

AMORTIGUACÍON EN LOS EXTREMOS DE LA CARRERA  A partir de una cierta velocida velocidad d es necesaria necesaria una amo amortig rtiguaci uación. ón. Es decir, decir, una desaceleración de la velocidad hasta la detención. La energía cinética resultante del movimiento: m v

= =

masa móvil. velocidad de la masa.

E = m 2

x v2 

Debe ser absorbida por el tope, ya sea la cabeza o el pie de cilindro. La absorción de energía del tope depende de la capacidad de deformación dentro del campo elástico, por lo tanto, se deduce que con velocidades del émbolo v 0,1 m/seg. es necesaria una amortiguación. En la sección se muestra una amortiguación regulable en el pie del cilindro.

Se observa el pie de cilindro 1, la camisa 2 y el émbolo 3. émbolo 3 está montado el casquillo cónico de amortiguación 4.

Sobre el

Cuando el casquillo cónico de amortiguación entra en la perforación del pie, se reduce la sección de evacuación del fluido de la cámara 5 hasta que finalmente se cierra.  Ahora  Aho ra el fluido tiene tiene que salir salir por por la perforac perforación ión 6 y por el el estrangu estrangulado ladorr regulable regulable 7. La amortiguación es regulable por medio del estrangulador. Menor sección de pasaje en el estrangulador, mayor amortiguación. El arranque del émbolo en el otro sentido es auxiliado por el antirretorno 8, evadiendo de esta manera al

estrangulador  

w ww.i na ca p.c l  

MOTORES HIDRAULICOS MISION Y CARACTERISTICAS

Los motores hidráulicos tienen la misión de transformar la potencia hidráulica, hidráulica, recibida de la bomba, en potencia potencia mecánica. Esta potencia es surninistrada surninistrada bajo la forma de un PAR y una velocidad de rotación. El PAR, o torque es el esfuerzo circular desarrollado desarrollado por el motor y depende de la presión y la cilindrada del mismo se expresa expresa en da N x m La Velocidad, la velocidad de rotación depende del caudal de alimentación y la cilindrada  del motor se expresa en rpm La cilindrada de un motor es la cantidad de volumen aceite necesario para hacer que que el eje efectúe una rotación completa. Se expresa en cm 3/rev La potencia es el producto del par por la velocidad de rotación se expresa en kw

Q

V n    l  1000  vol   min   

M

h m d a Nm  2p  V  100 

Pot



p  Q  tot 600

 kw   

dond do ndee : Q  V N  

p

Caudal Caud al [ l / mi minn ] consumo geométrico del motor [cm3] revolu rev olucio ciones nes po porr min minuto uto [rp [rpm] m]

pre2s]ió iónn de servicio [bar ]ó [daN / cm vol   rendi rendimiento miento volum volumétric étricoo ( 0.9 - 0.95 ) tot   rendimiento total (0.8  –  0.85 ) rendimiento miento hidráulico hidráulico mecánico mecánico ( 0.9 hm   rendi  – 0.95 ) M Mo Mome ment ntoo de gi giro ro (p (par ar   –   mot motor) or) [da [daN N m] ionnes ent ntrre la p diferencia de presio entr en trad adaa y sa salilida da de dell mo moto torr (b (bar ar)) ó [daN/cm2]

Pot Pot Potencia encia del motor ( kw )

w ww.i na ca p.c l  

CLASIFICACION Los motores hidráulicos pueden ser de cilindrada cilindrada fija o variable. variable. Los motores hidráulicos de cilindrada fija, la velocidad velocidad solo se puede variar modificando el caudal de alimentación alimentación al motor. motor. Manteniendo constante la presión y aumentando el caudal de alimentación se tendrá: •   Par de salida constante •   La potencia de de salida crece crece con la velocidad

Los motores hidráulicos de cilindrada cilindrada variable variable es posible variar variar la velocidad, velocidad, variando la cilindrada. cilindrada. Manteniendo constante constante la presión: •   El par de salida salida disminuye al al aumentar la velocidad velocidad de salida se mantiene constante •   La potencia de

No obstante, se prefiere distinguir los motores según la tecnología tecnología constructiva de los elementos que son desplazados por el líquido. De esta forma podemos clasificar los motores en: •   Motores de Engranajes •   Motores de Paleta •   Motores de Pistones Solo los motores de Paletas y pistones pueden ser de cilindrada variable.

w ww.i na ca p.c l  

Motores de Engranajes

Estos motores la misma tecnología constructiva que las bombas, su principio de tienen funcionamiento se esquematiza en la figura inferior, y es inverso al de una bomba de engranaje.

En los motores, los dos piñones son motrices, aunque uno solo este unido al árbol de salida. El caudal que envía la bomba penetra en la cámara de entrada y fluye en dos direcciones, por la cara interior del carter, obligando a los piñones a girar. Este movimiento se transmite al eje de salida, que puede efectuar un trabajo. En el práctico, estos motores son de gran sencillez y en consecuencia económicos. Sin embargo, en razón de los rozamientos y fugas internas, el par de arranque no sobrepasa a menudo el 60% del par teórico, aparte de ser irregular para velocidades lentas, siendo en general, inadecuado para ese fin. El rendimiento global suele ser inferior al 80% y la presión de alimentación no sobrepasa los 100 bar.

w ww.i na ca p.c l  

Motores de Paletas El funcionamiento de un motor de paletas se esquematiza en la figura inferior. inferior. El caudal enviado por la bomba bomba penetra en el orificio de entrada, obliga a las paletas y al rotor a girar y se evacua por la salida. El movimiento del motor arrastre al eje de salida haciéndolo girar. En la parada no existe ninguna fuerza centrífuga capaz de mantener el contacto entre las paletas y el contorno interno del carter. A fin de crear una estanqueidad radial suficiente en el arranque, están previstos unos resortes que empujan a las paletas contra el contorno interior interior.. En la figura inferior se muestra la realización de un motor de paletas DENISON que puede girar en los sentidos con solo invertir la dirección de circulación del aceite.

w ww.i na ca p.c l  

Diseño. Estos motores constan de cuatro elementos fundamentales, que son:

-

-

Una carcasa con un cojinete de bolas y un reten mecánico. Un cartucho volumétrico compuesto por un anillo volumétrico que determina la velocidad y el par motor, un rotor, diez paletas (excepto otras series que constan de ocho) con tres muelles cada una y un plato de distribución. Un eje. Una tapa trasera con un cojinete de agujas incorporado y en la cual van las tomas de aceite y drenaje.

El eje se apoya en dicha carcasa delantera por medio de un cojinete a bolas y en la tapa trasera lo hace por medio de un cojinete de rodillos. Estos motores permiten un esfuerzo radial máximo aplicado en el centro del

chivetero. En el extremo del eje llevan un reten para evitar fugas de aceite y el paso del polvo al interior del motor.

w ww.i na ca p.c l  

Funcionamiento El aceite que llega al motor por cualquiera de las dos bocas se divide en dos caudales que, a través de los conductos del plato distribuidor y tapa trasera, llega a dos cámaras de presión opuestas del cartucho volumétrico incidiendo allí sobre las palas que sometidas a esta presión, se trasladan haciendo girar el rotor sobre el cual van guiadas; este rotor en su giro arrastra el eje por medio de unas estrías con un par motor determinado, que depende de la presión del aceite.  Al efectuar las palas un giro de 90º el aceite que las impulsa llega a la cámara de descompresión y desde allí por otros dos conductos situados a 180º en el plato distribuidor y tapa trasera, fluye a la boca de salida mientras que nuevo aceite a presión sigue manteniendo la continuidad del giro. El echo de existir en los 360º del anillo volumétrico dos cámaras de impulsión y dos de expulsión, hace que el par y la velocidad transmitidos al eje del motor sea completamente uniforme y sin variaciones de ninguna clase. Las palas, compensadas hidráulicamente, mantienen el contacto sobre el interior del anillo volumétrico gracias a la fuerza centrifuga y en los momentos de arranque o paro por medio de unos muelles, consiguiéndose con ellos unos mínimos, pero garantizados contactos que hacen que el rendimiento sea optimo con los mínimos desgastes;estas palas por el hecho de apoyarse sobre el anillo volumétrico en toda su longitud sobre dos labios, consiguen unas mínimas fugas de aceite que se traducen en elevado rendimiento volumétrico. El plato distribuidor con un determinado juego, se mantiene apoyado en el cartucho volumétrico por la misma presión de trabajo y al cesar esta, una arandela elástica proporciona esta mínima presión de contacto. La velocidad de giro de un determinado modelo de motor hidráulico depende del caudal de aceite, en tanto que el par motor desarrollado depende de la presión de trabajo.  Al cambiar el anillo volumétrico por otro más grande manteniendo la l a presión constante así como el caudal se consigue menor velocidad y mayor par y viceversa.

w ww.i na ca p.c l  

Los motores de paletas pueden tener 1, 2 o aun 4 ciclos por vuelta. El hecho de aumentar el número de ciclos por revolución aumenta, en la misma proporción, el par teórico y mejora el rendimiento del motor.

w ww.i na ca p.c l  

Características normales de construcción de los motores de paletas  

-

--

Pontencias de hasta 118 C.V Caudales requeridos hasta 382 l / min. Presiones máximas de trabajo en servicio continuo 140 o 175 atm. Par motor hasta 42 Kg m Velocidades hasta de 2.000 y 3.600 r.p.m  Arranque a temperaturas ambiente entre  – 20º y + 60º. Paletas equilibradas hidráulicamente aseguran larga vida y optimo rendimiento. Las paletas apoyadas sobre dos labios ofrecen of recen gran rendimiento volumétrico por reducirse las fugas internas. Rotor equilibrado hidráulicamente. Posibilidad de intercambio de anillo volumétrico en modelos de una misma serie, lo que hace posible la variación del par motor. Dimensiones reducidas y peso mínimo. Construcción compacta, sencilla y visible con pocas piezas. Fijación directa, por brida frontal o por pie base. Funcionamiento silencioso aún a plena potencia.

Características del aceite a utilizar.

-

Viscosidad a la temperatura de trabajo entre 3 y 4,5º E. Índice de viscosidad no inferior a 90. Cifra de neutralización no superior a 0.1. Máxima viscosidad a la temperatura de arranque 185º E. Temperatura máxima para un buen rendimiento 65ºC. Grado de filtración del aceite no superior a 60 micrones (aconsejable entre 10 y 15 micrones).

Nota: el drenaje debe abrirse directamente al depósito sin restricción

alguna, siendo la presión máxima permisible en esta línea 1bar  

w ww.i na ca p.c l  

Motores de pistones El funcionamiento de los motores de pistones es inverso al de las bombas del mismo tipo. Existen fundamentalmente dos grupos:

-

Motores de Pistones Axiales o en barrilete. barrilete . Motores de Pistones Radiales o en estrella  estrella 

Los primeros permiten velocidades rápidas, por sobre las 4.000 r.p.m , mientras que los segundos no llegan a 500 r.p.m. Motores de pistones axiales o en barrilete de cilindrada fija. Su construcción es idéntica a la de las bombas del mismo tipo.

-

-

-

-

El aceite bajo presión penetra en el motor por el orificio de entrada. Después se dirige, a través del plato distribuidor, a las cámaras en que se desplazan los pistones.  Al mantenerse a una distancia fija del eje del bloque e incidir sobre un plano inclinado, fijo al carácter, imprimen al bloque un movimiento de rotación.  Al llegar delante del orificio de salida en la placa de distribución, inician un movimiento de acercamiento a esta, expulsando a través de ella , el aceite al orificio de salida del motor.

Existen otros motores de este tipo, en los cuales, en vez de llevar una placa o plano inclinado, el eje del bloque de cilindros forma un cierto ángulo fijo con el eje de salida del motor. Este ángulo fijo con el eje de salida del motor. Este ángulo en

ambos casos, suele oscilar entre 23º y 30º.

w ww.i na ca p.c l  

Motores de pistones radiales o en estrella. Son muy utilizados en las maquinas de movimiento de tierras, en funciones tales como:

--

Rotación de la torreta Traslación en maquinas de orugas o neumáticos.  Arrastre de cabrestantes

En estos motores, los pistones están dispuestos radialmente al eje del motor. La figura representa un motor de dos ciclos por vuelta. Las cabezas de los pistones se apoyan en la leva oval por medio de rodamientos. El eje de distribución cilíndrico central lleva cuatro orificios, comunicados dos a dos, en oposición. El bloque de cilindros gira endosado a la placa de distribución sujeta al carter del motor. Supongamos los orificios ( I ) alimentados por el aceite a presión, y los orificios (II ) comunicados al retorno. Los pistones situados en las zonas motrices (a) obligan al motor a girar en el sentido ( 1 ). Cada pistón pasa seguidamente a una zona neutra ( b ), después a una zona ( c ) donde el aceite es evacuado y una nueva zona neutra ( d ). Este ciclo se repite 4 veces por vuelta. Para girar en el sentido ( 2 ), hay que invertir el flujo del aceite, y dirigir la llegada del aceite a los orificios ( II ) y el retorno a ( I ). El perfil de la leva esta realizado de manera que mas de uno de los siete pistones

se encuentre en la zona motriz, lo que asegura la continuidad de movimiento.

w ww.i na ca p.c l  

En el presente caso el hecho de poseer una distribución plana tiene plana tiene por ventaja una mayor estanqueidad interna. Los motores radiales a distribución cilíndrica  cilíndrica  presentan una fuga interna a lo largo del eje distribuidor (consecuencia de las tolerancias de ajuste necesarias) que resulta importante a presiones de funcionamiento elevadas. Esta fuga viene a ser mayor que el caudal útil, cuando se trabaja a velocidades bajas. Esto tiene como consecuencia, velocidades irregulares cuando estas son excesivamente bajas. La distribución plana permite juegos de ajuste muy reducidos, en consecuencia una fuga muy pequeña, permitiendo una regularidad de marcha aun a velocidades bajas. Tiene dos sentidos de rotación posibles:

-

Sentido ( a ), alimentación de aceite 1 y 3. Sentido ( b ), alimentación de aceite 2 y 4.

Este motor tiene las ventajas de:

-

- Doblar el par teórico del motor. Mejorar el rendimiento del mismo.

La figura muestra un motor de cuatro ciclos por vuelta y una distribución plana  

w ww.i na ca p.c l  

INTERCAMBIADORES DE CALOR. CALOR. Como ningún sistema tiene un rendimiento del 100%, el calor constituye un problema general. general. Por esta razón, razón, hay que refrigerar refrigerar cuando el fluido deba tener una temperatura determinada. Llamaremos a los dos Intercambiadores presentados aquí refrigeradores, puesto que están destinados principalmente a enfriar el fluido. Sin embargo hay algunas aplicaciones en las que el fluido debe calentarse. Por ejemplo, algunos fluidos con bajo índice de Viscosidad no circulan fácilmente cuando están fríos y deben calentarse y ser mantenidos calientes mediante sistemas calentadores.

Refrigeradores Refrigerador es por aire. Se utiliza un refrigerador de aire (figura 12) cuando el agua de refrigeración no es fácil de obtener. El fluido se bombeo a través de tubos con aletas. Las aletas son de aluminio o de algún otro metal que conduzca el calor con facilidad desde el tubo al aire exterior. El refrigerador puede llevar incorporado un ventilador para aumentar la transferencia de calor.

Refrigeradores Refrigerador es por agua. En un refrigerador de agua típico (figura 13) el agua se hace circular a través del elemento y alrededor de los tubos que contienen el fluido hidráulico. El agua agua disipa el calor del fluido hidráulico y puede regularse termostáticamente para mantener la temperatura deseada. Este elemento

puede usarse como calentador, haciendo circular agua caliente en vez de agua fría a través del aparato.

w ww.i na ca p.c l  

Filtración Motivos De La Contaminación Del Aceite  Vamos a citar algunas de las razones por las que que el aceite hidráulico de una instalación instalación puede llegar a contaminarse: contaminarse: importancia del •   Errores del personal de mantenimiento. Los técnicos de mantenimiento deben ser conscientes de la importancia los aceites hidráulicos, y poner mucho cuidado con su manejo.

•   Insta Instalació laciónn de Mangueras hidráulicas hidráulicas o conect conectores ores hidráulicos hidráulicos sucios sucios.. Todos los compo componentes nentes de una instalación instalación

deben comprobarse y limpiarse antes de ser usados. •   Depósito de aceite hidráulico no sellado. Todos los depósitos de aceite hidráulico deben estar perfectamente sellados. •   Resp Respirad iradero ero sin filtro o filtro defectuoso. defectuoso. El respir respiradero adero del depósito de acei aceite te hidráulico debe estar en perfec perfectas tas condiciones de uso, ya que por el pasará el aire que entrará en contacto directo con el aceite hidráulico. Componentes entes hidráulicos hidráulicos defectuosos defectuosos o ave averiados riados.. Una bomba hidráulica, hidráulica, una válvula o un distr distribuidor ibuidor averiados averiados •   Compon pueden desprender partículas metálicas o de otro material al circuito hidráulico, que a su vez provocarán problemas a otros. •   Fugas en componentes y mangueras. mangueras. Por ejemplo, un reten o una junta tórica de un cilindro hidráulico que pierden aceite hidráulico es muy posible que también dejen entrar partículas de suciedad al aceite hidráulico. Todas las partículas de contaminantes, independientemente de su composición tienen riesgos, dada la presión y velocidad que adquiere el paso del aceite hidráulico durante el funcionamiento de los equipos hidráulicos. Si bien las partículas sólidas ( suciedad, restos de juntas, partículas metálicas, etc) pueden causar averías inmediatas en un sistema hidráulico, por ejemplo por el atasco completo o incompleto de una válvula o distribuidor, el agua junto con esas partículas contaminantes acelera la oxidación del aceite hidráulico, reduciendo en gran medida su vida útil, con el consiguiente coste de sustitución completa del aceite hidráulico de la instalación. Y todo ello a pesar de que la instalación hidráulica tenga un filtro permanente.

w ww.i na ca p.c l  

En muchas ocasiones, los sistemas de filtrado "en línea" no serán suficientes, por lo que podría necesitarse equipos externos de filtrado, de forma temporal o continua, conocidos como sistemas de filtrado f iltrado por By-Pass. Filtros hidráulicos, van generalmente en derivación con el circuito principal y suele pasar por ellos una parte de la presión de retorno, circunstancia por la cual, su eficacia en el circuito es limitada. No suelen colocarse en las líneas de presión porque necesitarían ser muy reforzados para aguantar tan altas presiones y serian antieconómicos. En las líneas de aspiración de las bombas podrían dar lugar a restricciones que producirían cavitación acortando así drásticamente la vida útil de las mismas.

Como consecuencia de los cambios que están experimentando los circuitos hidráulicos tanto en cuanto a su configuración, (nuevos elementos electrónico electrónicos, s, censores más eficaces, pasos de aceite más restringidos), como en cuanto a su tecnología, (ajustes de válvulas más pequeños, cilindros y vástagos con mecanizados más finos, menores tolerancias en general en los circuitos), cada vez es mas critica la limpieza del aceite que circula por los mismos, los mantenimientos de los circuitos hidráulicos, al contrario que en otros sistemas, se están acortando. Un circuito hidráulico en el que se produzca una avería que dé lugar a la rotura de algún componente, por sus especiales características, trasladará la contaminación inmediatamente a todo el resto del circuito, siendo muy probable que se tenga que desmontar y limpiar el circuito completo para solucionar el problema.

 Atienda siempre las recomendaciones del fabricante en cuanto al mantenimien mantenimiento to de su máquina.

w ww.i na ca p.c l  

Control de la contaminación durante los cambios de filtro. Los contaminantes También pueden entrar en el sistema hidráulico durante los cambios de filtro. La contaminación puede producirse prod ucirse tanto si el cambi cambioo de filtro no se reali realiza za correctamente correctamente como si no se utiliza el filtro adecuado. adecuado. A conti continuaci nuación ón le damos algunos consejos para controlar la contaminación durante los cambios de filtro: Cambie los filtros regularmente y con cuidado - Los filtros hidráulicos deben cambiarse al menos cada 500 horas. Como los filtros usados contienen contaminantes, es importante quitarlos con cuidado para que los contaminantes no vuelva a entrar en el sistema hidráulico. También También es importante conservar los filtros fil tros nuevos en su envase original hasta el mismo momento de su utilización. El envase evitará que se contaminen. Después de abrir el sistema utilice de filtros de alto rendimiento filtros desulimpieza utilizan de una Siintervención en el sistema hidráulico. Se deben cambiar a las 250 horas-yLos comprobar estado se interno de después contaminación. están muy contaminados se debe de usar de nuevo un filtro de limpieza. si están limpios se pueden usar los filtros normales. Los filtros de alto rendimiento llevan un núcleo filtrante ultra eficiente que retiene los contaminantes más pequeños. Solicite este tipo de filtros al distribuidor de su máquina. Utilice el filtro adecuado - Si se utiliza un filtro inadecuado se puede poner en peligro el rendimiento del sistema. La utilización de filtros que no cumplen las especificaciones requeridas puede causar la contaminación del sistema o crear problemas de resistencia pasoproblemas, de los fluidos que puede llegar a cambiar los filtros conlasmayor frecuencia que la recomendada. Para evitar alestos se recomienda utilizara obligar los filtros que cumplen todas especificaciones del fabricante de su máquina. Control de la contaminación durante el mantenimiento general Siempre que el sistem Siempre sistemaa hidráulico esté abierto, para cambiar cambiar un filtro o repar reparar ar un compon componente, ente, los contaminantes contaminantes pueden entrar en él. Para evitar la contaminación y para ahorrar tiempo y dinero siempre debe: gran cuidado. • Abrir el sistema y desmontar los componentes con gran •Mantener las mangueras tapadas y enchufadas.

•Conservar los repuestos en su envase original hasta el momento de su instalación.

w ww.i na ca p.c l  

Inspección diaria o cada 10 horas.

•Compruebe el nivel de fluido hidráulico. •Compruebe que no hay pérdidas en las bombas y cilindros hidráulicos. •Compruebe el estado o posibles pérdidas en las mangueras y líneas hidráulicas y en la

zona del depósito hidráulico.

Inspección mensual o cada 250 horas.

Inspección trimestral o cada 500 horas.

Inspección semestral o cada 1000 horas.

Inspección anual o

•Realice las comprobaciones de mantenimiento preventivo correspondientes a 10 horas. •Compruebe que el estado del enfriador de aceite hidráulico no tiene pérdidas o está

obstruido. •Compruebe el estado de las conexiones en todas las líneas hidráulicas.

•Rea Realice lice las compr comprobaci obaciones ones de manten mantenimiento imiento preventivo preventivo correspondiente correspondientess a 10 y las

250 horas. •Cambie el filtro hidráulico. •Compruebe que los tornillos de los soportes y bombas hidráulicas no están flojos o se han perdido.

•Realice las comprobaciones de mantenimiento preventivo correspondientes a 10, 250 y

las 500 horas. •Compruebe la presión del sistema hidráulico. •Compruebe los tiempos de ciclo e índices de desviación del sistema hidráulico. •Compruebe que los orificios de desagüe de la bomba no tienen pérdidas.

•Realice las comprobaciones de mantenimiento preventivo correspondientes a 10, 250,

cada 2000 horas.

500y las 1000 horas. •Cambie el aceite hidráulico y lave las rejillas de la boca de llenado.

w ww.i na ca p.c l  

Partículas contaminantes. Las partículas contaminantes pueden generarse dentro o fuera del sistema partículas metálicas, originadas por desgaste de algún componente, se generan dentro del sistema. El polvo y lahidráulico. arena sonLas contaminantes que invaden el sistema desde el exterior. exterior. Las partículas contaminantes son las más comunes y, además, pueden ser medidas y controladas. Conocer los efectos de la contaminación. El tamaño de las partículas contaminantes es variable. Como el límite de visibilidad es de cuarenta micrones y las tolerancias hidráulicas normales son inferiores a treinta micrones, incluso las partículas que no se pueden ver se convierten en agentes contaminantes de desgaste. Comprender como las partículas aceleran el desgaste. Los contaminantes aceleran y multiplican el desgaste según se van desplazando a través del sistema hidráulico. La abrasión, la fatiga y la obstrucción son las tres formas en que los contaminantes pueden reducir la eficiencia y prestaciones de un sistema hidráulico.

w ww.i na ca p.c l  

 Abrasión. Las partículas abrasivas rozan los componentes metálicos del sistema. El metal se desgasta, las partículas contaminantes se multiplican y se desplazan a otras partes del sistema causando nuevos daños. Fatiga. Las cargas debidas a altas presiones repetidas astillan o rompen los elementos metálicos, contaminando el sistema Obstrucción. Las partículas pequeñas se van acumulando sobre las superficies metálicas, obstruyendo la circulación de los fluidos. El resultado resul tado es la obstrucción obstrucción y agarrotamiento agarrotamiento de los componentes componentes móviles de la válvula y la disminución disminución de la eficie eficiencia ncia del sistema. Los Filtros o elementos filtrantes pueden ser catalogados en función de múltiples característica características, s, siendo las principales: Material de fabricación. Los filtros pueden ser fabricados de multitud de materiales, en función del destino de su uso. Hay Filtros fabricados en celulosa, textiles, fibras metálicas, polipropileno, poliéster, poliéster, arenas y minerales, etc Propiedad Prop iedades es de filtra filtrado. do. Una cata cataloga logación ción muy import importante ante de los Filtros o elemen elementos tos filtrantes es el tamaño máximo de las partículas pasar, definidodepor el tamaño del partículas poro. Por aejemplo, habla de filtros 2 micras, filtrosgruesa, de 10 micras, etc.que La permiten clasificación en función el tamaño de las filtrar, sesecatalogaría en estedeorden: Filtración Filtración fina, Micro filtración, Ultra filtración y Nano filtración. fil tración. Caudal de Filtrado. Cada filtro posee, en función de su porosidad y superficie, un Caudal máximo de filtrado, por encima del cual el elemento filtrante ( filtro) estaría impidiendo el paso de forma significativa del fluido a filtrar. filtrar. Elemento a filtrar: En el mercado existen Filtros para Agua, filtros de Aceite, de Aire, gasolinas y combustibles, de gases, etc. Forma: Los Filtros pueden ser planos, redondos, Filtros de manga, m anga, de cartucho, de bolsa, etc.

w ww.i na ca p.c l  

Tipos de Fallas inducidas por contaminantes. Existen muchos tipos de falla Existen fallass induc inducidas idas por conta contaminant minantes es en la maquinaria. maquinaria. Las más comunes son el desgaste, desgaste, erosió erosiónn y corrosión. Los contaminantes involucrados son partículas sólidas, humedad, aire, químicos y otros materiales ajenos al sistema. De estos tipos, el desgaste abrasivo causado por partículas sólidas, es sustancialmente el más serio de todos. De acuerdo con Vickers division of Trinova/Aeroquip,   “el  desgaste abrasivo es la causa del 90% de las fallas causadas por la contaminación.”   Este desgaste abrasivo es el resultado de que partículas (demasiado pequeñas para ser visibles) corten y  friccionen deslizantes  entra en los fluidos de la maquinaria hidráulica y lubricante típicamente se subestima y La medidalas ensuperficies la cual el contaminante

se minimiza grandemente. Por otro lado, se exagera de forma importante la efectividad de los filtros para remover los fluidos contaminantes en los sistemas de campo. Las pruebas realizadas por los fabricantes de maquinaria muestran que los filtros tienen gran dificultad en eliminar las partíc par tícula ulass del fluido fluido al mismo tiempo tiempo que están están sien siendo do usadas usadas en el med medio io donde son som sometid etidas as a con condic dicion iones es de prolongados cambios de temperatura, viscosidad del fluido, presión y flujo así como también a los efectos del choque, vibració vibr aciónn y fatig fatiga. a. Otros problemas problemas frecuentes frecuentes son la apert apertura ura de válvulas de by-pass by-pass (de derivación) derivación) del filtro, daño o ausencia de juntas para el filtro, o bien que los filtros que han sido instalados se hayan colocado al revés o torcidos. La Universidad del Estado de Oklahoma reporta que cuando el fluido es mantenido 10 veces en una bomba de limpieza hidráulica, la vida de este puede extenderse hasta en 50 veces. Como resultado de esto, los niveles del fluido contaminante deben de ser frecuentemente monitoreados para verificar el funcionamiento del filtro y para proporcionar la “realimentación”  esencial  esencial que da validez e integridad a un programa de control de contaminación.

w ww.i na ca p.c l  

 Ahorro en el mantenimiento hidráulico 1. Después de que Nippon Steel implementó un programa de control de contaminación en toda su planta que involucraba la mejoría en la filtración y el monitoreo riguroso de la limpieza de fluidos, la frecuencia en el reemplazo de la bomba se redujo a unaa qu un quin inta ta pa parte rte y la fr frec ecue uenc ncia ia ac acumu umulad ladaa de to toda dass la lass fa falla llass tr trib ibio iológ lógic icas as (e (ej, j, fa fallllas as re rela laci cion onad adas as a de desg sgas aste te y contaminación), fueron reducidas a una décima parte. 2. Asimismo Kawasaki Steel implementó un programa de control de contaminación similar en su sistema y alcanzó casi un increíble 97% lasestimulado fallas dedocomponentes hidráulicos. 3. Resultados Resulta dos de de reducción este tipo en han estimula a British Hydromecha Hydro mechanics nics Research Research Association Association (BHRA) y a la U.S. Navy par paraa realiz rea lizar ar sus pro propio pioss est estudi udios os par paraa ver verifi ificar car los res result ultado adoss del man manten tenimie imiento nto y con contro troll de la con contam tamina inació ciónn de for forma ma preventiva. 4. Los resultados de los estudios de la BHRS muestran una dramática relación entre los niveles de contaminación y la vida útil. La mejoría en el sistema de limpieza alcanzó el tiempo medio de funcionamiento real a partir de 10 hasta 50 veces, dependiendo de la limpieza. 5. Un estudio realizado por la Naval Air Development Center en Warminster Warminster,, Pennsylvania realizado en bombas hidráulicas de aviones, mostró un aumento de casi cuatro veces (66%) el promedio de vida en la filtración y un 93% de mejoría en la filtración.  Ahorro en la utilización de cojinetes La división de cojinetes de TRW señala:   “La  contaminación es la causa principal del daño de los cojinetes! La cantidad de daño causado por los contaminantes sólidos que pasan entre las superficies de balanceo y de deslizamiento de los cojinetes antifricción es proporcional al tamaño y la concentración de los contaminantes "Este desgaste inducido por contaminantes reduce la vida del cojinete a tan solo un cinco por ciento de su vida real, de acuerdo con investigadores japoneses.

w ww.i na ca p.c l  

 Ahorro en el mantenimiento de turbinas de gas y maquinaria Diesel De un número de importantes nuevos estudios de campo y laboratorio, podemos ahora concluir que la contaminación del aceite lubricante es la causa principal del desgaste del motor que comienza con lo que se conoce como reacción en cadena hacia la falla. En motores diesel, la alta tensión local asociada con desgaste en el contacto, originó como resultado el retiro abrasivo del material de superficie. Cuando las cargas se concentran en un área efectiva de una partícula pequeña, las tensiones superficiales que resultan pueden ser mayores de 500.000 pi. El espesor engrasado de la película entre las partículas que puede alcanzar y atacar las superficies, está típicamente dentro del rango de los 10-micrones. Esto explica el porque, de acuerdo con un estudio de desgaste realizado por Cummins Engine, las partículas menores a 10 micrones generan un 3.5 más de desgaste (barras, anillos y cojinetes principales) que las partículas mayores de 10 micrones.

Resumen y Conclusiones El mantenimiento predictivo es un medio importante para eliminar las causas principales de falla y aumentar la vida de la maquina maq uinaria ria.. El con contro troll de la con contam tamina inació ciónn de flui fluidos dos se est establ ablece ece com comoo una téc técnic nicaa ese esenci ncial al par paraa impl impleme ementa ntarr el mantenimiento predictivo. Los ahorros sustanciales están sustentados en estudios de casos de sistemas hidráulicos, de cojinetes, maquinaria y turbinas de gas. Hemos proporcionado varios ejemplos de mejoría en costo y mantenimiento. En comparación con el mantenimiento predictivo, el monitoreo del contaminante ha sido comentado e identificado como "la llave" para lograr el éxito en el control de contaminación y en el mantenimiento preventivo. Se concluye que el monitoreo del contaminante ofrece esa preferente  “primera defensa”  contra  contra fallas mecánicas.

w ww.i na ca p.c l  

Símbolos de los transformadores de energía Descripción Bombas Oleohidráulicas y compresores.

Uso del elemento o explicación Símbolo del símbolo. Elem El emen ento tos s que que tr tran ansf sfor orma man n la la ene energ rgía ía me mecá cáni nica ca en en ene e hidráulica o neumática.

De un solo sentido de giro y dirección de flujo. Bombas Oleohidráulicas de caudal o desplazamiento constante. De dos sentidos de giro dirección de flujo según flujo.

w ww.i na ca p.c l  

De un solo sentido de giro y dirección de flujo. Bombas Oleohidráulicas de caudal o desplazamiento variable. De dos sentidos de giro dirección de flujo según flujo.

Compresor de caudal Siempre de un solo sentido de o desplazamiento giro y dirección de flujo. constante.

w ww.i na ca p.c l  

Elementos que transforman la energía hidráulica o Motores

neumática en energía mecánica rotatoria.

De un sentido de giro. Motores Oleohidráulicos de cilindrada constante. De giro en cualquiera de las dos direcciones.

Motores Oleohidráulicos de cilindrada variable.

De un sentido de giro.

w ww.i na ca p.c l  

 

De giro en cualquiera de las dos direcciones.

De un sentido de giro. Motores neumáticos de cilindrada constante. De giro en cualquiera de las dos direcciones.

Motor neumático de cilindrada variable.

De un sentido de giro.

w ww.i na ca p.c l  

 

De giro en cualquiera de las dos direcciones.

Neumático. Motor oscilante de giro limitado. Hidráulico.

Bombas  – motores.

Bomba  – motor de cilindrada constante.

Element Ele mentos os que que pueden pueden reali realizar zar dos dos funcion funciones: es: traba trabajj como bombas o motor Oleohidráulico.

De dos sentidos de giro, en uno trabaja como bomba y en el otro como motor.

w ww.i na ca p.c l  

De un solo sentido de giro según conexión puede trabajar como bomba o como motor.

De dos sentido de giro, funcionando como bomba o como motor en ambos sentidos.

De dos sentidos de giro, en uno trabaja como bomba y en el otro como motor. Bomba  – motor de cilindrada variable. De un solo sentido de giro según conexión puede trabajar como bomba o como motor.

w ww.i na ca p.c l  

 

Unidad o grupo convertidor de torque.

De dos sentido de giro, funcionando como bomba o como motor en ambos sentidos.

Conjunto compacto formado por bomba  – motor Oleohidráulico.

De un solo sentido de giro con cilindrada constante en bomba. Convertidor de torque. De un solo sentido de giro con cilindrada variable.

w ww.i na ca p.c l  

 

Cilindros.

Bomba de sentido de flujo reversible cilindrada variable (sin cambio en su giro).

Eleme El ement ntos os que que tra trans nsfor forma man n la ene energ rgía ía hid hidrá rául ulic ica a neumá neumá en energía mecánica con desplazamiento lineal.

Cilindro de simple efecto.

Tiene una sola conexión para recibir la presión. Trabajo útil en un solo sentido Retorno por fuerza externa.

w ww.i na ca p.c l  

 

Retorno por resorte.

Tienen dos conexiones para recibir la presión en alternativa trabajo útil en ambos sentidos Con un vástago sin equilibrar. Cilindros de doble efecto. Con doble vástago o equilibrado.

Cilindro diferencial.

w ww.i na ca p.c l  

La amortiguación actúa solo al final del recorrido Cilindros con amortiguación interna.

conjunto  vástago, en tanto el choqueembolo con el  – cilindro, pueda pued a estar estar incorpora incorporado do a un cilindr cilindro o con vástag vástago o simp doble. Con amortiguación interna no regulable, solo en cámara del vástago. Con amortiguación interna no regulable, solo en la cámara del embolo.

Cilindro doble efecto sin equilibrar. Con amortiguación interna no regulable en ambas cámaras.

Con amortiguación interna regulable en la cámara del vástago.

w ww.i na ca p.c l  

Con amortiguación interna regulable en la cámara del embolo.

Con amortiguación regulable en ambasinterna cámaras.

Con amortiguación interna no regulable en ambas cámaras. Cilindro de doble efecto equilibrado. Con amortiguación interna regulable en ambas cámaras.

w ww.i na ca p.c l  

Cilindros telescópicos.

Cilindros telescópicos.

Elementos con vástagos de varias etapas.

De simple efecto.

w ww.i na ca p.c l  

 

De doble efecto.

Multiplicadores de presión.

Elem El emen ento to que que per permi mite te el elev evar ar un una a pres presió ión n “X” “X” en en una una pre pre mayor en “Y”.

Multiplicadores de presión.

Presión en “X” elevada neumática a una presión neumática mayor en “Y”.

Multiplicadores de presión.

Presión neumática en “X” elevada a una presión oleohidráulica mayor en “Y”. 

w ww.i na ca p.c l  

Multiplicadores de presión.

Transformador de presión neumática en oleohidráulica.

Transformador de presión. Válvulas distribuidoras selectores o direccionales. Válvulas distribuidoras.

Presión elevada oleohidráulica a una presión en “X” oleohidráulica mayor en “Y”. “Y”.   Elementos Elemen tos que tra transf nsform orma a una una presi presión ón neumá neumátic tica a en u presión oleohidráulica teóricamente de l mismo valor viceversa.

De neumática en oleohidráulica.

Elementos que permiten permiten controlar el paso, el corte, e cambio cambi o de dirección dirección del flujo flujo proveni proveniente ente de la unida unida productora de energía energía dando origen en la maquina maquina a arranq arr anque. ue. La para parada da y la dire direcci cción ón dese deseada ada del act actuad uad

2 / 2.

w ww.i na ca p.c l  

2 / 2.

3 / 2.

3 / 2.

3 / 3.

3 / 3.

w ww.i na ca p.c l  

 

4 / 2.

4 / 3.

4 / 3. Válvulas distribuidoras. 4 / 3.

4 / 3.

w ww.i na ca p.c l  

4 / 3.

5 / 2.

5 / 3.

 Accionamientos de válvulas.

Musculares.

 Accesorios montados en válvulas válvulas que que permiten su conmutación.

Símbolo general por pulsador.

w ww.i na ca p.c l  

 

Por botón.

Por palanca. Musculares. Por pedal.

Símbolo general por leva sensor.

Mecánicos.

Rodillo de accionamiento bidireccional.

Por rodillo descuartizable accionamiento unidireccional.

w ww.i na ca p.c l  

Por resorte.

Por enclavamiento.

Por un solenoide.

Por dos solenoides en la misma dirección.  Accionamiento eléctrico. Por entredos si. solenoides opuestos

 Accionamiento por motor  Accionamiento eléctrico giro reversible.

w ww.i na ca p.c l  

 Accionamiento to por pilotaje pilotaje  Accionamien hidráulico positivo, o sea, por presión hidráulica.  Accionamiento  Accionamiento Hidráulico.

 Accionamiento por servopilotaje  Accionamiento servopilotaje hidráulico, o sea, por presión hidráulica a través de una válvula auxiliar montada normalmente sobre la principal.  Accionamiento por pilotaje  Accionamiento pilotaje neumático positivo, o sea, por presión neumática.  Accionamiento por pilotaje

 Accionamient  Accionamiento neumático. o

neumático negativo, o sea,depor descarga de las cámaras pilotaje.  Accionamiento por servopilotaje  Accionamiento servopilotaje neumático positivo, o sea, por presión neumática a través de una microválvula montada

interior de la principal.

w ww.i na ca p.c l  

 

 Areas de accionamiento distintos.

 Accionamiento por servopilotaje servopilotaje neumático negativo , o sea, por descarga de las causas de pilotaje a través de una microválvula montada interior de la principal. Por diferencias en el área de accionamiento, el rectángulo mayor representa la fase prioritaria.  Accionamiento por solenoide solenoide y servopilotaje hidráulico.

Combinados.  Accionamiento por solenoide solenoide y servopilotaje neumático.

Combinados.

 Accionamiento por solenoide solenoide o pilotaje hidráulico positivo.

w ww.i na ca p.c l  

 Accionamiento por por solenoide o pilotaje neumático positivo.

 Accionamiento por por rodillo simple o servopilotaje neumático positivo.

 Accionamiento por por palanca con enclavamiento.

Válvula distribuidora 2/2 normal Válvulas distribuidoras con accionamiento.

cerrada, accionamiento por palanca, retorno por resorte. Válvula distribuidora 3/2 normalmente abierta accionamiento accionamien to por rodillo simple, retorno por resorte.

w ww.i na ca p.c l  

Válvula distribuidora 4/2 accionamien accionamiento to por biestable pilotaje hidráulico positivo, (función memoria). Válvula distribuidora 4/3 con centro cerrado, accionamien accionamiento to solenoide, centrado por resorte. Bloque de válvula distribuidora 4/2 accionamiento por solenoide y servopiloteada.

Servoválvulas o válvulas distribuidoras con estrangulamiento.

Valvula distribuidora 4/2 accionamiento accionamien to por solenoide y servopilotaje hidraulico positivo centrado por resorte. Estos Esto s elemento elementos s tienen tienen dos posic posicione iones s extrema extremas s y ent ambas amba s un numero numero infinito infinito de estado estados s intermedios intermedios co grados gra dos var variable iables s de de estra estrangul ngulamie amiento nto todos los símb símbol ol lleva lle van n paral paralela elas s a los los cuadr cuadrado ados s en dir direc ecció ción n long longitu itudi di para distinguiría de las distribuidoras corrientes. corrientes.

w ww.i na ca p.c l  

De dos conexiones (una estrangulación, accionada un sensor contra un resorte antagonista).

Servoválvulas.

De tres conexiones (dos estrangulaciones) accionada por pilotajes hidráulicos positivos centradas por resorte. De cuatro conexiones (tres estrangulaciones) accionada por sensor entre un resorte antagonista.

Servoválvulas.

Elemento que amplifican en forma continua señales

Electrohidráulicas.

eléc el éctr tric icas as var varia iabl bles es,, tran transf sfor ormá mánd ndol olas as en señ señal ales es anál análo o hidráulicas.

Servoválvulas electrohidráulicas.

De una etapa con operación directa.

w ww.i na ca p.c l  

De dos etapas con y realimentación mecánica.

De dos etapas y realimentación hidráulica.

Válvulas de retención.

Válvulas de retención.

Son elementos que permiten el paso del flujo libre en solo sentido.

Simple sin resorte.

w ww.i na ca p.c l  

Simple con resorte antagonista.

Piloteada a la apertura.

Piloteada al cierre.

Válvula de retención con estrangulación.

Conjunto formado por una estrangulación y una válvula de retención en paralelo permite el pase libre del fluido en una dirección, pero en el sentido contrario pasen restringido.

Válvula selectora de circuito.

Elemento utilizado para producir la descarga en un punto cercano del actuador, logrando su velocidad máxima.

w ww.i na ca p.c l  

Válvula de descarga

Elemento utilizado para producir la descarga en un punto cercano

rápida.

del actuador, logrando su velocidad máxima.

Válvula de simultaneidad.

Elemento para el gobierno del fluido en serie.

Símbolos de los controles de presión Válvula limitadora de Elementos en los que se regula y limita la presión de presión servicio del circuito Oleohidráulica de acción directa no regulable. Válvula de alivio o seguridad.

Oleohidráulica de acción directa regulable.

w ww.i na ca p.c l  

Neumática de acción directa no regulable. Neumática de acción directa regulable. Oleohidráulica de acción indirecta regulable

Limitadora de presión De acción directa no regulable con pilotaje externo o válvula de puesta en vacío. De acción directa regulable

Elemento que cumple con la función de alimentar un subcircuito, una vez alanzado la presión de tiraje Válvulas de secuencia

De acción directa no regulable

w ww.i na ca p.c l  

De acción directa no regulable

De acción indirecta regulable (simplificada)

Válvula reductora o Elementos Element os que mantienen mantienen el valor valor de la presión presión de salid salid reguladora de presión indepe independient ndiente e del valor valor que puede alcanz alcanzar ar en la entrad entrad De acción directa regulable sin conexión de drenaje

De acción directa regulable, con conexión de drenaje Oleohidráulica De acción indirecta regulable con conexión de drenaje

w ww.i na ca p.c l  

Neumática

De acción directa regulable, con conexión de purga hacia la atmósfera

Válvula reguladora de Ele Elemen mentos tos que que actúa actúan n sobre sobre el caud caudal al varia variando ndo la la secci secci caudal de paso Estrangulador fijo dependiente de la presión y la viscosidad acción bidireccional. Estrangulador fijo tipo diafragma dependiente de la presión e independiente de la viscosidad, acción bidireccional Regulable acción bidireccional

Válvulas reguladoras no compensadas

Regulable acción bidireccional

Regulable de acción unidireccional Regulable de acción

unidireccional

w ww.i na ca p.c l  

Válvulas reguladoras de caudal compensadas

De dos vías

El caudal es mantenido sensiblemente constante independiente de las presiones de entrada y de salida

-

No regulable y simplificada

-

Versión detallada

-

No regulable y simplificada

-

Versión detallada

w ww.i na ca p.c l  

De tres vías

Divisor de caudal

Válvulas de paso

Fuente de energía

-

Regulable y simplificada

-

Simbología completa

El caudal de entrada se reparte en dos caudales según una relación establecida, que no depende de las variaciones de la presión Elementos de múltiples seccionamiento seccionamient o o corte total del fluido Presión oleohidrául oleohidráulica ica o neumática

Motor eléctrico

Monofasico o trifasico

Motor termico

Diesel o bencinero

Linea electrica