Curso hidraulicay electrohidraulica

Hidráulica y Electrohidráulica Página 1 de 49

Dirección de Operación Coordinación de los CENAC

Centro Nacional de Capacitación Sureste

Curso “Hidráulica y Electrohidráulica”

Objetivo: Al término del curso, el participante interpretará los circuitos hidráulicos y electrohidráulicos, para efectuar su montaje, detección de fallas y mantenimiento.

Dirigido a: Personal técnico y de supervisión involucrado en tareas de instrumentación y control. INSTRUCTOR DEL INSTITUTO TECNOLOGICO DE LERMA: Ing. Baltazar de Jesús Zapata Arceo Índice




Introducción Historia Principios básicos Principios de pascal Aplicaciones Aplicaciones móviles Aplicaciones industriales Ventajas de la hidráulica Desventajas de la hidráulica Tablas comparación de la hidráulica con otros medios de accionamientos Misión de un fluido en oleohidráulica Fluidos empleados Generalidades Tabla de aceites para sistemas hidráulicos Líquidos difícilmente inflamables Tabla de líquidos difícilmente inflamables Tabla de líquidos difícilmente inflamables Presión hidráulica Caudal hidráulico Potencia Potencia de un sistema hidráulico Componentes de una instalación hidráulica básica Bombas hidráulicas Bombas de engranaje Bombas de engranaje externos Bombas de engranaje internos Bombas de paletas Bombas de paletas equilibradas

Bombas de paletas si equilibrar Bombas de pistones Bombas de pistones axiales Bombas de pistones, de eje en ángulo Características y especificaciones técnicas Tablas características de las bombas de desplazamiento positivo Guía de selección de bombas Efectos de una mala lubricación Tabla tipos de bombas Deposito de aceite y accesorios Válvulas de control bidireccional Válvulas distribuidoras Representación esquemática de las válvulas Normas de conexión, nomenclatura de las válvulas Nomenclatura de válvulas Mantenimiento de los circuitos hidráulicos Conocimientos del circuito




Tipos de accionamiento Actuadores Simbología Estructura de un sistema hidráulico




Introducción La fluídica es la rama de la ingeniería que abarca el estudio de la presión y el caudal de los fluidos así como sus aplicaciones; se puede dividir en hidráulica de agua o de aceite (Oleohidraulica) y neumática cuando este es un gas. Historia Arquímedes, hacia el año 2500 a.C., investigo alguno de los principios de la hidráulica, cuyas técnicas ya se empleaban con anterioridad, principalmente en sistemas de regadío y de distribución de agua por ciudades. Desde entonces fueron desarrollando diversos aparatos y técnicas para el movimiento, trasvase y aprovechamiento del agua, siendo en general la cultura arábe la que desarrolló mayores proyectos y técnicas en este sentido. Finalmente en el año de 1653 el científico francés Pascal descubrió el principio según el cual la presión aplicada a un líquido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas partes. En el siglo XVIII Joseph Bramah construyó el primer mecanismo hidráulico basado en la ley de pascal: se trataba de una prensa hidráulica con un gran cilindro que movía un vástago en cuyo extremo se aplicaba al material a prensar; la presión necesaria se obtenía por medio de una bobina manual, y el líquido empleado fue agua.

Se puede, pues, considerar al Pascal como el padre de la hidráulica ya que desde que realizo su descubrimiento se empezaron a desarrollar técnicas de transmisión de fluidos confinados a recipientes, tuberías, reguladores controlados por válvulas y accesorios que se desarrollaron posteriormente.




Ya en el siglo XX se descubrió el empleo de aceites minerales en lugar de agua facilitaba la lubricación de las piezas móviles de los componentes de la sistema, al tiempo que se disminuía la oxidación de los mismos y las fugas de fluido, de ahí el hombre de Oleo-hidráulica o Hidráulica de aceite Posteriormente, con los avances de la técnica y la diversificación de las aplicaciones de la oleohidráulica, se desarrollaron con otros fluidos especiales (ininflamables, emulsiones, etc.). Hoy en día la oloeohidráulica y la neumática son las dos técnicas más empleadas para la transmisión de energía, y en muchas de sus aplicaciones de combinan con controles electrónicos para proporcionar movimiento precisos y controlados.




Principios básicos El principio precursor de la oloehidráulica es la ley de Pascal, que enuncia simplificadamente, dice: “La presión en cualquier punto de un fluido sin movimiento tiene un solo valor, independiente de la dirección”, dicho de otra forma: “La presión aplicada a un líquido confinado se transmite en todas direcciones, y ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales”. Principio de Pascal La figura muestra gráficamente el principio de pascal. Como complemento de este principio se ha de decir que los liquido son prácticamente incompresible: a diferencia de los gases que pueden comprimirse, los líquidos, como sólidos, no experimentan una reducción significativa de su volumen al verse sometido a presión. Un líquido es prácticamente incompresible. Cuando una sustancia se comprime, ocupa menos espacio. Un líquido ocupa el mismo espacio o volumen, aun si se aplica presión. El espacio o el volumen ocupado por una sustancia se llama “desplazamiento”.

Esta figura introduce el concepto de presión, que es la fuerza por unidad de superficie a que está sometido un fluido.




Aplicando el principio de pascal, se puede comprobar cómo una pequeña fuerza F1 se ejercida un émbolo pequeño, de área “A1”, produce sobre el émbolo una presión de:

P=F1/A1

Equilibrio hidráulico

La presión se transmite a lo largo del tubo y por medio de un fluido hasta un émbolo de sección mayor, cuya área es A2. Puesto que el sistema se encuentra en equilibrio, las presiones de ambos émbolos son las mismas, de donde se deduce que

P=F1/A1=F2/A2 Donde

F2=F1*(A2/A1) Y se llega a la conclusión de que con una fuerza f pequeña se puede obtener otra fuerza F considerablemente mayor, ya que poseemos un dispositivo para multiplicar la fuerza, con la gran ventaja mecánica de es directamente proporcional a la relación de las áreas de los pistones. Para conseguir esta fuerza determinada para la realización de un trabajo se necesita una energía, que será transmitida a través de un conducto por medio fluido hidráulico, y se genera a partir de una fuerza inicial. Atendiendo al principio de pascal todo el conducto tiene la misma presión y las fuerzas son proporcionales a las áreas. En resumen: un motor proporciona una determinada energía mecánica a una bomba, y está, según la energía que recibe, suministra una determinada energía hidráulica, la cual, se transfiere, bajo forma de caudal y presión, y mediante un fluido hidráulico, a un pistón donde se vuelve a transformar en la energía mecánica necesaria para realizar un trabajo.




Aplicaciones La hidráulica es una ciencia que estudias la transmisión de la energía de empujando un liquido. Es un sólo medio de transmisión, no una fuente de potencia que sería el accionador primario (motor eléctrico, motor de explosión, tracción animal, etc.). La energía generada por esta fuente primaria se transmite al fluido que la transporta hasta el punto requerido, volviendo a convertirla en energía mecánica por medio de un accionador. El elemento del circuito que absorbe la energía mecánica, de la fuente de potencia, y la transforma en hidráulica es la bomba del circuito. Los accionadores que posteriormente transforman la energía hidráulica en mecánica pueden ser motores o cilindros, según se desee obtener un movimiento rotativo o lineal respectivamente, y entre los elementos de bombeo y los accionadores se intercalarán los elementos de regulación y control necesarios para el correcto funcionamiento del sistema. Son muchas las razones para el empleo de transmisiones hidráulicas, siendo la principal la versatilidad que éstas presentan frente a transmisiones mecánicas. Lo que en hidráulica se soluciona con tubería y válvulas, mecánicamente implica el empleo de fuentes adicionales de energía, transmisiones, embrague, reductores, bielas, frenos, etc. Gracias a la hidráulica se consigue que una sola fuente de energía produzca diversos movimientos simultáneos en una misma máquina. Aplicaciones móviles El empleo de la energía proporcionada por aire y aceite a presión, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como:

• Tractores • Grúas • Retroexcavadoras • Camiones recolectores de basura • Cargadores frontales • Frenos y suspensiones de camiones • Vehículos para la construcción y mantenimiento de carreteras • Etc.




Aplicaciones industriales En la industria, es de primera importancia contar con maquinas especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estas efectos se utiliza con seguridad la energía proporcionada por fluidos comprimido. Se tiene entre otros:

• Maquinaria para la industria plástica • Maquinas herramientas • Maquinaria para la elaboración de alimentos • Equipamiento para robótica y manipulación automatizada • Equipo para montaje industrial • Maquinaria para minería • Maquinaria para la industria siderúrgica • Etc.

Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehículos automotores, como automóviles, aplicaciones aeroespaciales y aplicaciones navales, por otro lado se puede tener aplicaciones en el campo de la medicina y en general en todas aquellas áreas en que se requiere movimientos muy controlados y de alta precisión, así se tiene:

• Aplicación automotriz: suspensiones, frenos, dirección, refrigeración, etc. • Aplicaciones aeronáutica: timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores,

equipos de mantenimiento aeronáutico, etc. • Aplicación naval: timón, mecanismos de transmisión, sistemas de mandos, sistemas

especializados de embarcaciones o buques militares • Medicina: instrumentación quirúrgico, mesa de operación, camas de hospital, sillas e

instrumental odontológico, etc. La hidráulica y neumática tienen aplicaciones tan variadas, que pueden ser empleadas incluso en controles escénicos (teatro), cinematografía, parques de entretenimiento, represas, puentes levadizos, plataformas de perforación submarina, ascensores, mesas de levante de automóviles, etc.




Ventajas de la hidráulica

• Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o momento de giro • El aceite empleado en el sistema es fácilmente recuperable • Velocidad de actuación fácilmente controlable • Instalaciones compactas • Protección simple contra sobrecargas • Cambios rápidos de sentido

Desventajas de la oleohidráulica

• El fluido es más caro • Perdidas de carga • Personal especializado para la mantención • Fluido muy sensible a la contaminación




Comparación de la hidráulica con otros medios de accionamientos.




Misión de un fluido en oleohidráulica

• Transmitir potencia • Lubricar • Minimizar fugas • Minimizar perdidas de carga

Fluidos empleados

• Aceites minerales procedentes de la destilación del petróleo • Agua-glicol • Fluidos sintéticos • Emulsiones agua-aceite




Generalidades El aceite en sistemas hidráulicos desempeña la doble función de lubricar y transmitir potencia. Constituye un factor vital en un sistema hidráulico, y por tanto, debe hacerse una selección cuidadosa del aceite con la asistencia de un proveedor técnicamente bien capacitado. Una selección adecuada del aceite asegura una vida y funcionamiento satisfactorios de los componentes del sistema, principalmente de las bombas y motores hidráulicos y en general de los actuadores. Algunos de los factores especialmente importantes en la sección del aceite para el uso en un sistema hidráulico industrial, son los siguientes:

1. El aceite debe contener aditivos que permitan asegurar una buena característica desgate. No todos los aceites presentan estas características de manera notoria.

2. El aceite debe tener una viscosidad adecuada para mantener las características del lubricante y limitante de fugas a la temperatura esperada de trabajo del sistema hidráulico.

3. El aceite debe ser inhibidor de oxido y corrosión. 4. El aceite debe presentar características antiespumantes.

Para obtener una optima vida de funcionamiento, tanto del aceite como del sistema hidráulico; se recomienda una temperatura máxima de trabajo de 65ºC.




Aceites Hidráulicos Según DIN 51524 y 51525, los aceites hidráulicos se clasifican en tres tipos según sus propiedades y su composición: Aceite hidráulico HL Aceite hidráulico HLP Aceite hidráulico HV En las siglas, la letra H significa que se trata de aceite hidráulico y las demás se refieren a los aditivos. A las siglas se les agrega un coeficiente de viscosidad según DIN 51517 (calcificación de viscosidad según ISO) Tabla aceite para sistemas hidráulicos Denominación Características especiales Campos de aplicación HL Protección anticorrosiva y

aumento de resistencia al envejecimiento.

Equipos en los que surgen elevadas solicitaciones térmicas o en los que es posible la corrosión por entradas de agua.

HLP Mayor resistencia al desgaste Igual que los aceites HL y, además, para equipos en los que por su estructura o modo de funcionamiento hay más rozamiento.

HV Viscosidad menos afectada por la temperatura

Igual que los aceites HLP; se utiliza en equipos sometidos a variaciones de temperatura o que trabajan a temperaturas ambientales bajas

p. ej.; HLP 68

H: aceite hidráulico L: Con aditivo para obtener una mayor protección anticorrosiva y/o mayor resistencia al envejecimiento. P: Con aditivos para reducir y/o aumentar la resistencia 68: Coeficiente de viscosidad según DIN 51517




Líquidos difícilmente inflamables Estos líquidos sintéticos se clasifican en acuosos y anhídricos. La estructura química de los líquidos sintéticos impide la inflamación de sus gases. La tabla que se ofrece a continuación muestra los líquidos difícilmente inflamables utilizados en sistemas hidráulicos (líquidos HF). Estos líquidos son descritos en las hojas 24314 y 24320 VDMA. Tabla líquidos difícilmente inflamables Denominación Hoja VDMA Nº Composición Contenido de agua en

% HFA 24320 Emulsiones aceite y

agua 80…98

HFB 24317 Emulsiones de agua y aceite

40

HFC 24317 Soluciones acuosas p.ej. glicol acuoso

35…55

HFD 24317 Líquidos anhidricos, p. ej. Éster de fostato

0…0.1




Presión Hidráulica La hidráulica es la ciencia de las fuerzas y movimientos transmitidos por líquidos. La presión ejercida por un fluido es medida en unidades de presión. Las unidades comúnmente utilizadas son: La libra por pulgada cuadrada= PSI El kilogramo por centímetro cuadrado= Kg/cm^2 El kilogramo fuerza por centímetro cuadrado= Kp/cm^2 El bar =bar Existiendo la siguiente relación aproximada: Kg/cm^2~Kp/cm^2~bar Caudal volumétrico Caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. El caudal de un río puede calcularse a través de la siguiente fórmula:

Q=A*v ó Q=V/t Donde

§ Q Caudal ([L3T−1]; m3/s) § A Es el área ([L2]; m2) § v Es la velocidad lineal promedio. ([LT−1]; m/s) § V volumen (m3) § t tiempo (s)

Potencia La potencia hidráulica viene determinada por la presión y el caudal volumétrico. Se aplica la siguiente ecuación: P=p*Q P= potencia (W) =(Nm/s) P= presión (Pa) Q=caudal (m3/s)




Potencia en el sistema hidráulico Los componentes de una instalación hidráulica básica son:

• Bomba hidráulica. • Deposito de aceite y accesorios (filtros, manómetros) • Válvula de control direccional. • Válvula de control de flujo. • Actuador (cilindro hidráulico o motor). • Válvula reguladora de presión o sobrepresión




Bombas Hidráulicas La bomba hidráulica es un ingenio capaz de convertir fuerza mecánica en fuerza hidráulica. La bomba es el corazón del sistema hidráulico; crea el flujo de líquido que llena todo el circuito.

En el pasado cuando se hablaba de "hidráulica" se hacía referencia a los líquidos en movimiento; por eso mismo cualquier bomba que moviera un líquido se denominaba bomba hidráulica. Ahora, se entiende por hidráulica el estudio de la presión y el flujo de los líquidos, dicho de otra manera, el movimiento del líquido y su capacidad para realizar trabajo. Por lo tanto hoy se llama bomba hidráulica a la que además de mover el liquido, le obliga a trabajar. Todas las bombas producen un flujo o corriente de liquido, entregan un caudal. Desplazan el líquido de un punto a otro. Este desplazamiento pude ser no-positivo y positivo. El caudal es el volumen de aceite que entrega la bomba en una unidad de tiempo. Por el caudal que entrega, las bombas se dividen en dos grandes categorías: de caudal fijo, y de caudal variable. Al decir caudal fijo nos referimos a un flujo constante y cuando hay caudal variable nos referimos a un flujo variable. La bomba hidráulica no crea la presión solamente entrega un caudal de líquido. La presión surge por la resistencia ofrecida a la circulación del líquido. Las bombas de caudal variable son capaces de variar el volumen de aceite que entregan por unidad de tiempo aunque no varíe su velocidad de giro. Estas traen un mecanismo al interior que hace variar el caudal que entregan de forma que se mantenga constante la presión dentro del sistema hidráulico. Dependiendo la instalación del sistema de suministro, puede optarse por una selección apropiada dependiendo del siguiente criterio: Para sistemas abiertos: Bomba de Caudal Fijo Para sistemas cerrados: Bomba de Caudal Variable




La Bomba no crea presión si no que solamente entrega un caudal líquido; esta presión surge por la resistencia ofrecida a la circulación de líquido.

Símbolo de bomba Tipos de bombas hidráulicas En la actualidad existen tres tipos básicos: Bombas de engranajes Bombas de paletas Bombas de pistones Los tres tipos son giratorios: el líquido es movido por una presa en rotación en el interior de la bomba. La bomba rotatoria tiene la ventaja de ser más compacta para un mismo caudal.




Bombas de engranajes. Estas son el "caballo de batalla" de los sistemas hidráulicos, éstas son utilizadas por ser sencillas y de menor costo. Con éstas no se puede variar el caudal de aceite que entregan; la capacidad que brindan es suficiente para las necesidades de aquellos sistemas que funcionan con un caudal fijo. Esta a su vez se divide en: Bombas de engranajes externos Bombas de engranajes internos. A continuación el funcionamiento de cada una de ellas: Bomba de engranajes externos. Estas suelen constar de dos engranajes herméticamente acoplados dentro de una caja. El eje de accionamiento hace girar uno de los engranajes que, a su vez, obliga a girar al otro

Básicamente responden a la característica de bombas rotativas volumétricas. Están compuestas por un par de engranajes que trabajan dentro de un cuerpo de aluminio y son soportados por bujes antifricción recubiertos en PTFE (Teflón). Los juegos axiales son minimizados por bujes de tipo autocompensados garantizando un alto rendimiento volumétrico. Estas bombas son aptas para trabajar con aceites minerales y cubren las necesidades de aplicaciones en circuitos hidráulicos de máquinas agrícolas, viales y equipos estacionarios. Se puede disponer de una variedad de cuerpos, bridas de fijación y válvulas divisoras de caudal y limitadoras de presión incorporadas que permiten cumplir una amplia gama de aplicaciones. Funcionamiento: El aceite atrapado entre los dientes de los engranajes y las paredes de la caja, es llevado hacia la boca de salida. Gracias a los dientes opuestos impiden que el aceite retroceda, por lo tanto el aceite es obligado a circular por todo el sistema.




Bombas de engranajes internos: Estas también constan de dos engranajes, pero en ella el engranaje recto gira dentro de otro más grande de dientes internos

El principio de funcionamiento es el mismo que el de la bomba de engranajes externos, con la diferencia que en ésta ambos engranajes giran en la misma dirección. El aceite es atrapado entre los dientes y el separador y empujado hacia la boca de salida. El flujo de aceite es continuo. La bomba es alimentada por la acción de la gravedad que llena de aceite el vacío parcial que se va haciendo a medida que los dientes empujan el aceite hacia adelante. Una variante de la bomba de engranajes internos es la bomba de rotor. En la operación el rotor gira dentro del estator. EL rotor tiene un lóbulo menos que el estator, de tal manera que solamente un lóbulo está totalmente engranado con el estator en un momento dado. A medida que los lóbulos se deslizan hacia arriba y encima de los lóbulos en el estator, se aspira aceite al interior. A medida que los lóbulos caen en las cavidades del estator, el aceite es expulsado.




Bombas de paletas. Esas tienen muchas aplicaciones y pueden ser simples, dobles y hasta triples. Todas estas mueven el aceite por medio de un rotor con ranuras en las que van alojadas las paletas.

Entre las más empleadas son de dos tipos:

• Bombas de paletas equilibradas • Bombas de paletas sin equilibrar

Las del primer tipo son de caudal fijo únicamente, mientras que las bombas de paletas no equilibradas pueden ser de caudal fijo o variable. Bombas de paletas equilibradas. Esas constan de un rotor, accionado por un eje, que gira dentro de una cavidad, de forma ovalada. Las paletas van alojadas en las ranuras del rotor, pudiéndose desplazar en sentido radial, hacia dentro y hacia afuera. Funcionamiento: Al girar el rotor, la fuerza centrifuga hace salir las paletas, aplicando las contra la superficie interna del estator. Entre el rotor y el estator se forman dos cavidades de forma semilunar. Estas cavidades limitadas por las paletas aumentan y disminuyen de volumen dos veces por cada giro completo del rotor. Bombas de paletas sin equilibrar. El funcionamiento de esta es el mismo principio de la bomba de paletas equilibradas. En este, sin embargo tiene el lugar un solo ciclo de trabajo a cada revolución del motor esta solo tiene una boca de entrada y una boca de salida y el rotor esta descentrado en relación con el estator.




Las cámaras formadas por las paletas aumentan de volumen a partir de la boca de entrada de aceite y se vuelven a contraer al aproximarse a la boca de salida. El aceite es aspirado al aumentar el volumen de las cámaras y exprimido al contraerse estas.




Bombas de pistones. Estas son preferidas para equipar los sistemas hidráulicos modernos que funcionan a altas presiones y altas velocidades. Un inconveniente que tienen, es que son más caras que las anteriores. Estas a su vez pueden ser de caudal fijo o caudal variable. En su mayoría se pueden incluir en uno de los dos grupos siguientes:

• Bombas de pistones axiales • Bombas de pistones radiales.

El primer grupo son los que van montados con su eje longitudinal paralelo al eje longitudinal de la bomba. En el segundo grupo son los que van montados con su eje longitudinal en sentido perpendicular al eje longitudinal de la bomba, dicho de otra manera como los radios de una rueda. Ambos tipos de bomba mueven el aceite por el movimiento de vaivén de los pistones dentro de su respectivo cilindro. Bombas de pistones axiales. Estas a su vez se dividen en dos grupos: eje y pistones en línea y de eje angulado. Bombas de pistones axiales en línea. En ésta bomba el conjunto de cilindros va montado sobre el eje de accionamiento, con el que gira solidario. Los pistones se mueven dentro de los correspondientes taladros del bloque de cilindros, paralelos al eje longitudinal del mismo. La placa oscilante no gira, pero se puede inclinar considerablemente. Esta monada sobre un pivote y su inclinación se manda por medio de un servo-mecanismo automático Bomba de pistones axiales, de eje en ángulo. La caja de ésta bomba forma un ángulo con la cabeza en que alojan las piezas de accionamiento de la misma. El eje de accionamiento va acoplado a una placa que manda el vaivén de los pistones por medio de unas bielas. El vaivén de los pistones se consigue por el ángulo que forman el eje de accionamiento de la placa con el eje longitudinal del bloque de cilindros bombeando el aceite.




Características y Especificaciones Técnicas Al hacer el pedido de un informe de la bomba, se ahorrará tiempo si se indican las siguientes características técnicas: Presión de funcionamiento en Kg / cm^2 continua - momentánea. Si existen cargas de punta de presión momentánea indique la duración de las mismas (en minutos). Capacidad deseada de caudal en l /min., fija o variable. Número de revoluciones y dirección; la dirección de giro se indica según el sentido de las agujas de un reloj visto desde el eje de la bomba. En bombas fijas, en circuito cerrado, pueden existir las dos direcciones. El tipo de motor de accionamiento. Esto es muy importante, sobre todo cuando se utiliza un motor de combustión para el accionamiento de bombas de pistones. A bordo de barcos se utilizan a menudo bombas accionadas por motores diesel, en cuyo caso es necesario calcular las vibraciones torsionales. Indicación del líquido de accionamiento. Condiciones de funcionamiento, continuo o de corta duración, instalación interior o exterior. Condiciones de temperatura.




Características de las bombas de desplazamiento positivo




Guía de selección de bombas. Efectos de mala lubricación de bombas







Deposito de aceite y accesorios El diseño del depósito se hace para que cumpla varias funciones:

ü Sirva de almacenamiento del fluido requerido por el sistema.

ü Debe tener espacio para que el aire se separe del fluido.

ü Debe permitir que los contaminantes del aceite se sedimenten.

También de disipar el calor generado por el sistema. Para la construcción y tamaño del depósito,

como regla general se toma: tamaño del tanque (litros) = Caudal de la bomba (litros / minuto) x 2

ó 3. A veces cuando hay problemas de espacio y el depósito se hace más pequeño, para enfriar

el aceite se instala en el mismo, un equipo refrigerador de aceite.




Partes del depósito de aceite.

a) Chapa de acero, con unas aletas de refrigeración para contribuir a la eliminación del calor generado

b) Tapa del deposito c) Motor d) Bomba e) Filtro especifico de la bomba (llamado filtro de aspiración) f) Mirilla para controlar el nivel del liquido en el deposito g) Tapón de llenado del deposito h) Tapón de purga del deposito i) Válvula limitadora de presión j) Manómetro y salida del aceite hacia la instalación k) Filtro de aire l) Tubo de retorno del aceite




Filtros. Para que un sistema hidráulico funcione y sus elementos tengan una vida útil y larga es importante incorporar filtros.

El fluido sometido a presión puede contener suciedad por las siguientes razones: Suciedad inicial durante la puesta en marcha, virutas de metal, arena de fundición, polvo, perlas de soldadura, escoria, pintura, suciedad diversa, medios de obturación, suministro de líquidos con partículas de suciedad. Suciedad producida durante el funcionamiento a causa de penetración a través de las juntas, cambio de líquido, cambio de componente de sistema y cambio de tuberías. Los filtros tienen la función de mantener la suciedad en niveles permisibles para evitar un desgaste precoz de los elementos. El filtrado tiene que ser fino y deberá controlar la eficiencia del filtro mediante un indicador. La selección y ubicación del filtro dependen de la sensibilidad de los diversos componentes frente a la suciedad. Las partículas de suciedad se miden y en concordancia con ello su grado de filtración dicha graduación se clasifica de la siguiente manera: Grado absoluto de filtración: Indica el tamaño de la partícula más grande que puede atravesar el filtro. Grado nominal de filtración: Las partículas del tamaño nominal de los poros son retenidas por el filtro después de varios pasos. Valor β: Indica la diferencia de la cantidad de partículas de un determinado tamaño que se encuentra en el lado de entrada y en el lado de salida.




Manómetros Los manómetros para uso hidráulico son manómetros diseñados para aplicaciones en procesos

donde se desee indicar la fuerza de un pistón hidráulico y la presión manométrica. Estos

manómetros vienen graduados con doble escala, kgf/cm2 de presión y la correspondiente en

toneladas métricas. Todos los manómetros de la marca DE WIT pueden ser suministrados para

esta aplicación, al ordenar se deberá agregar “H” al modelo e indicar el rango en toneladas y el

diámetro del pistón.

Otras escalas: Tons. inglesas, Mp, etc. y su equivalente en psi, kpa, bar, etc.




Válvula de control direccional. Las válvulas modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo; Son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por una bomba hidráulica o almacenada en un depósito . Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos:

ü Válvulas de vías o distribuidoras. ü Válvulas de bloqueo. ü Válvulas de presión. ü Válvulas de caudal ü Válvulas de cierre.

Válvulas distribuidoras: Estas válvulas son los componentes que determinan el camino que ha de tomar el fluido de una a otra parte del circuito. Representación esquemática de las válvulas: Para representar las válvulas distribuidoras en los esquemas de circuito se utilizan símbolos; éstos no dan ninguna orientación sobre el método constructivo de la válvula; solamente indican su función. Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados.

La cantidad de cuadrados yuxtapuestos indica la cantidad de posiciones de la válvula distribuidora.




El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de las casillas (cuadros). Las líneas representan tuberías o conductos. Las flechas, el sentido de circulación del fluido. Las posiciones de cierre dentro de las casillas se representan mediante líneas transversales. La unión de conductos o tuberías se representa mediante un punto.

Las conexiones (entradas y salidas) se representan por medio de trazos unidos a la casilla que esquematiza la posición de reposo o inicial.

La otra posición se obtiene desplazando lateralmente los cuadrados, hasta que las conexiones coincidan. Las posiciones pueden distinguirse por medio de letras minúsculas a, b, c ... y 0.El nº de vías es el nº de conexiones ó conducciones principales.

La válvula se nombra por: el nº vías/posiciones.




Tipos de accionamientos El accionamiento de válvulas, puede ser de varios tipos: Manuales: mediante acción directa del pie o la mano, podemos variar la posición de la válvula a través de pulsadores o pedales. Mecánicos: la válvula no se acciona directamente, sino mediante la acción de resortes o rodillos de palpación (finales de carrera). Eléctricos: funciona normalmente por medio de una señal eléctrica aplicada a un solenoide (electroimán), llamándose electro-válvula. Se utilizan para accionar válvulas a distancia de una manera fácil y sencilla. Neumáticos o hidráulicos: se acciona la válvula por la presencia de aire o aceite a presión aplicados en sus extremos.




Válvulas de bloqueo: Son elementos que bloquean el paso M caudal preferentemente en un sentido y lo permiten únicamente en el otro sentido. La presión del lado de salida actúa sobre la pieza obturadora y apoya el efecto de cierre hermético de la válvula. Dentro de las válvulas de bloqueo tenemos: Válvulas antirretorno: impiden el paso absolutamente en un sentido; en el sentido contrario, el aire circula con una pérdida de presión mínima. La obturación en un sentido puede obtenerse mediante un cono, una bola, un disco o una membrana. Válvula de escape rápido: esta permite elevar la velocidad de los émbolos de cilindros. Con ella se ahorran largos tiempos de retorno, especialmente si se trata de cilindros de simple efecto. Válvulas de presión: Estas válvulas Influyen principalmente sobre la presión, o están acondicionadas al valor que tome la presión. Se distinguen:




Válvula de regulación de presión: tiene la misión de mantener constante la presión. La presión de entrada mínima debe ser siempre superior a la de salida. Válvula limitadora de presión: estas válvulas se utilizan, sobre todo, como válvulas de seguridad (válvulas de sobrepresión). No admiten que la presión en el sistema sobrepase un valor máximo admisible. Válvula de secuencia: su funcionamiento es muy similar al de la válvula limitadora de presión. Abre el paso cuando se alcanza una presión superior a la ajustada mediante el muelle. La señal sólo se transmite después de alcanzar la presión de sujeción Válvulas de caudal: Básicamente existen dos tipos de reguladores de caudal que son: unidireccionales y bidireccionales, según regulen el flujo del fluido en un solo sentido o en los dos sentidos. Válvulas de cierre: Son elementos que abren o cierran el paso delcaudal, sin escalones Normas de conexionado, Nomenclatura de las válvulas Las Denominaciones de las conexiones según la norma DIN ISO 5599-3 son las siguientes:




Nomenclatura de válvulas

Para representar las válvulas distribuidoras en los esquemas de circuito se utilizan símbolos.

Éstos no dan ninguna orientación sobre el método constructivo de la válvula, solamente indican

su función. Dentro de la representación podemos distinguir entre vías y posiciones.

Las vías, se corresponden con el número de orificios correspondientes a la parte de trabajo. Las

posiciones, las que puede adoptar el distribuidor para dirigir el flujo por una u otra vía, según

necesidades de trabajo.

Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados. La

cantidad de cuadrados unidos indica la cantidad de posiciones de la válvula distribuidora. Las

posiciones se obtienen desplazando lateralmente los cuadrados, hasta que las conexiones

coincidan.

El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de las casillas (cuadros). Las líneas representan tuberías o conductos. Las flechas, el sentido de circulación del fluido.




Actuadores El cilindro es el órgano que realiza el trabajo en el sistema hidráulico, vuelve a transformar la fuerza hidráulica en fuerza mecánica, los cilindros son los brazos de los circuitos hidráulicos.

TIPOS DE CILINDRO: a) Cilindro de Pistón (de movimiento rectilíneo). b) Cilindros de giratorios (de paletas, engranajes, etc.) Cilindro de Pistón (de movimiento rectilíneo): Los pistones pueden ser dos tipos: a.1) Cilindros de Acción Simple: Que actúa con fuerza en un solo sentido el aceite a presión entra por extremo del cilindro, para levantar la carga el cilindro se vuelve a retraer por el peso de la carga o por la fuerza del muelle. En este caso el aceite a presión actúa sobre una de las caras del pistón nada más el pistón con su biela salen del cilindro por la presión del aceite, cuando deja de actuar la presión. El peso o la carga hace que la biela se retraiga de nuevo, la charnela sirve para articular el cilindro entre los dos puntos de trabajo. Por la otra cara del pistón está seco. En este extremo del cilindro tiene que haber un orificio de respiración para que pueda salirse el aire que empuja el pistón o para que pueda entrar cuando el cilindro se retrae no haciéndose el vacío con el objeto que no entre la suciedad, el orificio de respiración suele taparse con un filtro poroso. El pistón lleva una junta para evitar que el aceite pase por la otra cara, sobre la misma biela se monta una junta que tienen por objeto limpiar cuando se retrae.




En algunos casos la biela no lleva pistón, haciendo las veces de este el extremo de la propia biela. Estos son los cilindros de “Arriete”. La biela es de un diámetro un poco más reducido que el diámetro interior del cilindro. Estos cilindros se prefieren para algunos equipos en los que lo único que se necesita es levantar la carga para volver a dejar que baje por su propio peso.




a.2) Cilindros de Doble Acción: Capaces de actuar con fuerza en ambos sentidos el aceite entra alternativamente por un extremo u otro del cilindro, según este retraído o extendido actuando con fuerza en ambos sentidos.

En ambos es un pistón que se encarga de recibir el aceite a presión transmitiendo a una biela. Estos pistones suelen llevar juntas segmentos y retenes para evitar las fugas del aceite. Estos actúan con fuerza en ambos sentidos. Cuando el aceite a presión entra por un extremo, el cilindro se extiende y cuando lo hace por el otro lado el cilindro se retrae. El aceite del lado opuesto del pistón es obligado a retornar al depósito. En estos cilindros de doble acción tienen que llevar puntas herméticas, el pistón y la biela. Existen dos tipos de cilindros de doble acción:

ü Cilindros de Doble Acción Sin Equilibrar: Se caracteriza por la fuerza aplicada por el lado del pistón del que va la biela, es menor de la que se aplica por el lado opuesto estos se utilizan cuando se necesita un movimiento de extensión más lento pero con más fuerza y un movimiento de retracción más rápida pero con menos fuerza.

ü Cilindros de Doble acción Equilibrado: La biela va por ambas caras del pistón de esta forma ambas superficies de trabajo son idénticas el cilindro se retrae o se extiende con la misma fuerza (como es natural el equilibrio o desequilibrio de estos cilindros dependen también de las cargas. Si la carga que tiene que mover en uno y otro sentido no es la misma el cilindro se desequilibra). Motores hidráulicos Estos actuadores generan un movimiento rotacional. En cuanto a su construcción se parecen mucho a las bombas, pero no envían sino que reciben caudal. Su velocidad depende del caudal que reciben.

ü De engranajes ü De paletas ü De pistones




Simbología
















Mantenimiento en los Circuitos Hidráulicos Cuando un circuito hidráulico manifiesta síntomas, que se muestran por:

ü Un retardo posible de la velocidad del trabajo.

ü Una disminución de la fuerza necesaria para realizar el trabajo que deba realizar.

Debe efectuarse una comprobación de la o las bombas y de algunos componentes. Sin embargo antes de proceder al menor control es necesario saber si los síntomas se producen:

ü Inmediatamente o bien algunos minutos después de la puesta en marcha de la instalación.

ü Después de algunas horas de funcionamiento.

La persona encargada para realizar un mantenimiento debe poseer:

ü Un conocimiento perfecto del circuito e el que va intervenir;

ü El material necesario para los controles;

ü Las juntas y componentes de primera urgencia.

Conocimiento del Circuito El conocimiento de los circuitos y al mismo tiempo de los materiales en los que debe intervenir la persona encargada de las reparaciones, se adquiere generalmente en los centros de formación de la empresa fabricante o distribuidora. Las empresas serias organizan cada año cierto número de cursos técnico, cuya duración varía entre tres y diez días (según la importancia del material).Tengamos en cuenta que los circuitos hidráulicos de las máquinas móviles actuales son cada vez más complejos y por lo tanto resulta indispensable una instrucción constante y periódica por parte del personal encargado de las intervenciones post-venta. Nuestra época exige por otra parte que la “formación” se encuentre en primera línea de las preocupaciones de la dirección en todos los campos. Material mínimo necesario para el control Existen ciertos materiales o accesorios que son verdaderamente indispensables para realizar el mantenimiento a un sistema hidráulico; a continuación se enlistan cada uno de ellos. Manómetros: Cuyas escalas de presiones correspondan al total de materiales que hayan de ser comprobados. Así por ejemplo una presión de 10 bar debe registrarse con un manómetro de 0 a 20 bar y no con uno 0 a 10 o de 0 a 100bar. Por el mismo motivo para medir una presión de 200 bar debe utilizarse un manómetro de 0 a 400 bar y no uno de 0 a 200 o de 0 a 600 bar. Por ello hay que




recordar la regla general siguiente: cuando se utiliza un manómetro en un circuito en el que la presión es sensiblemente constante, el factor de la escala debe ser de 1,5. En otras palabras, si debe medirse una presión de 100bar la escala mínima del manómetro debe estar comprendida entre 0 a 150bar. Si el manómetro se utiliza en un circuito, en el que existen presiones oscilantes, el factor de la escala debe ser de 2. Por ello, en estas condiciones, una presión de 10 bar debe ser medida con un manómetro cuya escala este comprendida entre 0 o 20 bar. Sin embargo por encima de 60 bar las escalas normalizadas de los manómetros, es decir, aquellas que son más fáciles de conseguir son las siguientes: 0 – 100 bar – 0 - 400 bar 0 - 160 bar – 0 – 600 bar 0 – 250 bar – 0 – 1000 bar Por ser muy extenso el tema de manometría se ha explicado más detalladamente en otro apartado de este documento Cronómetro: permite controlar la velocidad de movimiento de los componentes de la máquina en cuestión, en relación con las velocidades nominales. Vacuómetro: también conocido como indicador de vacío, o manómetro de depresión (campo de 0 a 760 mmHg). Permite medir la depresión en la alimentación de las bombas, y también, por ejemplo, el funcionamiento de las válvulas de realimentación de los cilindros. Termómetro: el conocimiento exacto de la temperatura del fluido facilita con frecuencia la localización de los incidentes hidráulicos Válvulas: de diferentes dimensiones, del tipo de aguja con los correspondientes racores y tubos flexibles de alta presión. Estas válvulas permiten el control de las bombas, sin que sea necesario desmontarlas del motor térmico de accionamiento o del órgano sobre el que están acopladas. Tacómetro: manual o electrónico. Este último es más útil, ya que no necesita punto de centrado para el control del régimen, punto de centrado que es a veces inaccesible. Viscosímetro: permite controlar la viscosidad del fluido utilizado, en relación con la viscosidad que poseía al llenar el depósito y ponerlo en marcha. Estetoscopio: este aparato permite localizar rápidamente los ruidos y las vibraciones de un circuito hidráulico. Un aparato de este tipo, aunque sea rudimentario, proporciona innumerables servicios. Medidor de Caudal: es el que permite realizar un sondeo cuyos resultados son de gran precisión. Juntas y componentes hidráulicos de primera urgencia:




Esto es referido, en primer lugar a una gama de accesorios más específicos para la realización de los mantenimientos.

Documents

Curso hidraulicay electrohidraulica