Festo Hidraulica

Manual de estudio

Festo Didactic

574182 es

Hidráulica ElectrohidráulicaFundamentos

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Festo en el mundo

AlemaniaFesto Didactic GmbH & Co. KGRechbergstr. 373770 DenkendorfGermanyTel. +49 (0)711 346 70,Fax +49 (0)711 34 75 48 85 00E-mail: [email protected]

AlemaniaFesto AG & Co. KGPostfach73726 EsslingenRuiter Straße 8273734 EsslingenTel. +49 (0) 711 347 0, Fax +49 (0) 711 347 2628E-mail: [email protected]

ArgentinaFesto S.A.Edison 2392(1640) MartínezProv. Buenos AiresTel. +54 (011) 4717 82 00,Fax +54 (011) 47 17 82 82E-mail: [email protected]

AustraliaFesto Pty. Ltd.Head Office (Melbourne)179-187 Browns RoadP.O. Box 261Noble Park Vic. 3174Tel. +61(0)3 97 95 95 55,Fax +61(0)3 97 95 97 87E-mail: [email protected]

AustriaFesto Gesellschaft m.b.H.Linzer Straße 2271140 WienTel. +43 (0)1 910 75-0, Fax +43 (0)1 910 75-250E-mail: [email protected]

BélgicaFesto Belgium saRue Colonel Bourg 1011030 BruxellesTel. +32 (0)2 702 32 11, Fax +32 (0)2 702 32 09E-mail: [email protected]

BélgicaFesto Belgium nvKolonel Bourgstraat 1011030 BrusselTel. +32 (0)2 702 32 11, Fax +32 (0)2 702 32 09E-mail: [email protected]

BielorrusiaIP FestoMasherov avenue, 78220035 MinskTel. +375 (0)17 204 85 58,Fax +375 (0)17 204 85 59E-mail: [email protected]

BrasilFesto Brasil LtdaRua Guiseppe Crespi, 76Jd. Santa Emília04183-080 São Paulo / SP -BrasilTel. +55 (11) 5013-1600,Fax +55 (11) 5013-1801E-mail: [email protected]

BulgariaFesto EOOD1592 SofiaBul. Christophor Kolumb 9Tel. +359 (0)2 960 07 12,Fax +359 (0)2 960 07 13E-mail: [email protected]

CanadáFesto Inc.5300 Explorer DriveMississauga, Ontario L4W 5G4Tel. +1 (0)905 624 90 00,Fax +1 (0)905 624 90 01E-mail: [email protected]

ChileFesto S.A.Avenida Américo Vespucio, 760PudahuelSantiagoTel. +56 2 690 28 00, Fax +56 2 690 28 60E-mail: [email protected]

ChinaFesto (China) Ltd.1156 Yunqiao Road,Jinqiao Export Processing Zone,Pudong,Shanghai 201206Tel. +86 21 60 81 51 00, Fax +86 21 58 54 03 00E-mail: [email protected]

ColombiaFesto Ltda.Autopista Bogotá - Medellín Km 6 (costado sur)Tenjo, CundinamarcaTel. +57 (1) 865 7729,Fax +57 (1) 865 7729 Ext. 287E-mail: [email protected]

CroaciaFesto d.o.o.Nova Cesta 18110000 ZagrebTel. +385 (0)1 619 19 69,Fax +385 (0)1 619 18 18E-mail: [email protected]

DinamarcaFesto A/SIslevdalvej 1802610 RødovreTel. +45 70 21 10 90, Fax +45 44 88 81 10E-mail: [email protected]

EslovaquiaFesto spol. s r.o.Gavlovicová ul. 183103 Bratislava 3Tel. +421 (0)2 49 10 49 10,Fax +421 (0)2 49 10 49 11E-mail: [email protected]

EsloveniaFesto d.o.o. LjubljanaIC Trzin, Blatnica 81236 TrzinTel. +386 (0)1 530 21 00,Fax +386 (0)1 530 21 25E-mail: [email protected]

EspañaFesto Pneumatic, S.A.U.Avenida Granvia, 159Distrito Económico Granvia L'H08908 Hospitalet de LlobregatBarcelonaTel. +34 901243660, Fax +34 902243660E-mail: [email protected]

Estados UnidosFesto Corporation (New York)395 Moreland RoadP.O. Box 18023Hauppauge, NY 11788Call Toll-free 800/993 3786Fax Toll-free 800/963 3786Tel. +1(631) 435 08 00, Fax +1(631) 435 80 26E-mail: [email protected]

EstoniaFesto OY AB Eesti FiliaalA.H. Tammsaare tee 118B12918 TallinnTel. +372 666 1560, Fax +372 666 15 6E-mail: [email protected]

FilipinasFesto Inc.KM 18, West Service RoadSouth Super Highway1700 Paranaque CityMetro ManilaTel. +63 (2) 77 66 888, Fax +63 (2) 82 34 220/21E-mail: [email protected]

FinlandiaFesto OyMäkituvantie 9PL 8601511 VantaaTel. +358 (09) 87 06 51,Fax +358 (09) 87 06 52 00E-mail: [email protected]

FranciaFesto EurlZA des Maisons Rouges8 rue du clos sainte Catherine94360 Bry-sur-MarneTel. +33 (0) 820 20 46 40 (numéro indigo),Fax +33 (0) 820 20 46 41E-mail: [email protected]

Gran BretañaFesto LimitedApplied Automation CentreCaswell RoadBrackmills Trading EstateNorthampton NN4 7PYTel. ++44 (0)1604 / 66 70 00,Fax ++44 (0)1604 / 66 70 01E-mail: [email protected]

GreciaFesto Ltd.40 Hamosternas Ave.P.C. 11853 AthensTel. +30 210 341 29 00, Fax +30 210 341 29 05E-mail: [email protected]

HolandaFesto B.V.Schieweg 622627 AN DelftTel. +31 (0)15 251 88 99,Fax +31 (0)15 251 88 67E-mail: [email protected]

Hong KongFesto Ltd.6/F New Timely Factory Building,497 Castle Peak Road,Kowloon, Hong KongTel. + 852 27 43 83 79, Fax + 852 27 86 21 73E-mail: [email protected]

HungríaFesto Kft.Csillaghegyi út 32-34.1037 BudapestHotline +36 1 436 51 00Tel. +36 1 436 51 11, Fax +36 1 436 51 01E-mail: [email protected]

IndiaFesto Controls Private Ltd.Festo Controls Pvt. Ltd.35/3, Shamanna GardenBannerghatta RoadBangalore 560 030Tel. +91 (0)1800 425 0036,Fax +91 (0)1800 121 0036E-mail: [email protected]

IndonesiaPT. FestoJl. Tekno V Blok A/1 Sektor XIKawasan Industri BSDSerpong -Tangerang 15314Banten - IndonesiaTel. +62 (0) 21 27 50 79 00,Fax +62 (0) 21 27 50 79 98E-mail: [email protected]

IránFesto Pneumatic S.K.# 2, 6th street, 16th avenue,Km 8, Special Karaj RoadP.O.Box 15815-1485Teheran 1389793761Tel. +98 (0)21 44 52 24 09,Fax +98 (0)21 44 52 24 08E-mail: [email protected]

IrlandaFesto LimitedUnit 5 Sandyford ParkSandyford Industrial EstateDublin 18Tel. +353 (0)1 295 49 55,Fax +353 (0)1 295 56 80E-mail: [email protected]

IsraelFesto Pneumatic Israel Ltd.P.O. Box 1076Ha'atzma'ut Road 48Yehud 56100Tel. +972 (0)3 632 22 66,Fax +972 (0)3 632 22 77E-mail: [email protected]

ItaliaFesto SpAVia Enrico Fermi 36/3820090 Assago (MI)Tel. +39 02 45 78 81, Fax +39 02 488 06 20E-mail: [email protected]

JapónFesto K.K.1-26-10 HayabuchiTsuzuki-kuYokohama 224-0025Tel. +81 (0)45 593 5610 / -5611,Fax +81 (0)45 593 5678E-mail: [email protected]

LetoniaFesto SIAA. Deglava iela 601035 RigaTel. +371 67 57 78 64, Fax +371 67 57 79 46E-mail: [email protected]

LituaniaFesto, UABPartizanų 63M50306 KaunasLietuvaTel. +370 (8)7 32 13 14, Fax +370 (8)7 32 13 15E-mail: [email protected]

MalasiaFesto Sdn. Berhad10 Persiaran IndustriBandar Sri DamansaraWilayah Persekutuan52200 Kuala LumpurTel. +60 (0)3 62 86 80 00,Fax +60 (0)3 62 75 64 11E-mail: [email protected]

MéxicoFesto Pneumatic, S.A.Av. Ceylán 3,Col. Tequesquináhuac54020 TlalnepantlaEstado de MéxicoTel. +52 (01)55 53 21 66 00,Fax +52 (01)55 53 21 66 55E-mail: [email protected]

NigeriaFesto Automation Ltd.Motorways Centre, First Floor, Block CAlausa, Ikeja,LagosTel. +234 (0)1 794 78 20,Fax +234 (0)1 555 78 94E-mail: [email protected]

NoruegaFesto ASOle Deviks vei 20666 OsloTel. +47 22 72 89 50, Fax +47 22 72 89 51E-mail: [email protected]

Nueva ZelandaFesto Ltd.20 Fisher CrescentMount WellingtonAucklandTel. +64 (0)9 574 10 94, Fax +64 (0)9 574 10 99E-mail: [email protected]

PerúFesto S.R.L.Amador Merino Reyna 480San IsidroLimaTel. +51 (1) 219 69 60, Fax +51 (1) 219 69 71E-mail: [email protected]

PoloniaFesto Sp. z o.o.Janki k/Warszawyul. Mszczonowska 705090 RaszynTel. +48 (0)22 711 41 00,Fax +48 (0)22 711 41 02E-mail: [email protected]

PortugalFesto – Automação, Unipessoal, Lda.Rua Manuel Pinto De Azevedo, 567Apartado 8013P-4109601 PortoContact Center: 707 20 20 43Tel. +351 22 615 61 50, Fax +351 22 615 61 89E-mail: [email protected]

República ChecaFesto, s.r.o.Modřanská 543/76147 00 Praha 4Tel. +420 261 09 96 11, Fax +420 241 77 33 84E-mail: [email protected]

República de CoreaFesto Korea Co., Ltd.Gasan Digital 1-roGeumcheon-guSeoul #153-803Tel. +82 1666 0202, Fax +82 (0)2 864 70 40E-mail: [email protected]

República SudafricanaFesto (Pty) Ltd.22-26 Electron AvenueP.O. Box 255Isando 1600Tel. +27 (0)11 971 55 00,Fax +27 (0)11 974 21 57E-mail: [email protected]

RumaniaFesto S.R.L.St. Constantin 17010217 BucurestiTel. +40(0)21 403 95 00,Fax +40 (0)21 310 24 09E-mail: [email protected]

RusiaOOO Festo-RFMichurinskiy prosp., 49119607 MoscowTel. +7 495 737 34 00, Fax +7 495 737 34 01E-mail: [email protected]

SingapurFesto Pte. Ltd.6 Kian Teck WaySingapore 628754Tel. +65 62 64 01 52, Fax +65 62 61 10 26E-mail: [email protected]

SueciaFesto ABStillmansgatan 1Box 21038200 21 MalmöTel. +46 (0)20 38 38 40, Fax +46 (0)40 38 38 10E-mail: [email protected]

SuizaFesto AGMoosmattstrasse 248953 Dietikon ZHTel. +41 (0)44 744 55 44,Fax +41 (0)44 744 55 00E-mail: [email protected]

TailandiaFesto Ltd.Viranuvat Building, 6th - 7th Floor.1250 Bangna - Trad Road (Soi 34)Bangna, Bangkok 10260Tel. +66 2746-8700, Fax +66 2746-8370E-mail: [email protected]

TaiwánFesto Co., Ltd.Head Office9, Kung 8th RoadLinkou 2nd Industrial ZoneLinkou Dist., New Taipei City24450 Taiwan, R.O.C.Tel. +886 (0)2 26 01-92 81,Fax +886 (0)2 26 01 92 86-7E-mail: [email protected]

TurquíaFesto San. ve Tic. A.S.Tuzla Mermerciler OrganizeSanayi Bölgesi 6/1834956 Tuzla - Istanbul/TRTel. +90 (0)216 585 00 85,Fax +90 (0)216 585 00 50E-mail: [email protected]

UcraniaDP Festoul. Borisoglebskaya,1104070, KievTel. +380 (0)44 233 6451,Fax +380 (0)44 463 70 96E-mail: [email protected]

VenezuelaFesto C.A.Av. 23 esquina con calle 71N° 22-62, Edif. Festo.Sector ParaísoMaracaibo - VenezuelaTel. +58 (261) 759 11 20/759 41 20/759 44 38,Fax +58 (261) 759 04 55E-mail: [email protected]

VietnamFesto Co Ltd(Cong Ty TNHH FESTO)No. 1515 – 1516 Van Dai Dong StreetWard An Phu, District 2Ho Chi Minh CityTel. +84 (8) 62 81 44 53 – 4454,Fax +84 (8) 62 81 4442E-mail: [email protected]

T B P A

BA

TP

M1 M2

Nº de artículo: 574182

Actualización: 08/2013

Autores: Renate Aheimer, Christine Löffler, Dieter Merkle, Georg Prede,

Klaus Rupp, Dieter Scholz, Burkhard Schrader

Redacción Frank Ebel

Gráficos: Doris Schwarzenberger

Layout: 10/2013, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, D-73770 Denkendorf, Alemania, 2013

Internet: www.festo-didactic.com

E-Mail: [email protected]

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Contenido

Prólogo ________________________________________________________________________________ 10

1 Funciones de un equipo hidráulico ___________________________________________________ 11

1.1 ¿Qué significa hidráulica? __________________________________________________________ 11

1.2 Sistemas hidráulicos estacionarios ___________________________________________________ 11

1.3 Sistemas hidráulicos móviles________________________________________________________ 12

1.4 Características de la hidráulica ______________________________________________________ 13

2 Fundamentos físicos de la hidráulica _________________________________________________ 15

2.1 Presión _________________________________________________________________________ 15

2.2 Propagación de la presión __________________________________________________________ 18

2.3 Propagación de la fuerza ___________________________________________________________ 19

2.4 Multiplicador de recorrido __________________________________________________________ 20

2.5 Multiplicador de presión ___________________________________________________________ 21

2.6 Caudal __________________________________________________________________________ 22

2.7 Ecuación de continuidad ___________________________________________________________ 22

2.8 Medición de la presión _____________________________________________________________ 23

2.9 Medición de temperatura ___________________________________________________________ 24

2.10 Medición del caudal _______________________________________________________________ 24

2.11 Tipos de flujo ____________________________________________________________________ 25

2.12 Fricción, calor, caída de presión ______________________________________________________ 27

2.13 Energía y potencia ________________________________________________________________ 31

2.13.1 Energía _________________________________________________________________________ 31

2.13.2 Potencia ________________________________________________________________________ 34

2.14 Cavitación _______________________________________________________________________ 37

2.15 Zonas de estrangulación ___________________________________________________________ 38

3 Fluidos a presión _________________________________________________________________ 40

3.1 Funciones de los fluidos a presión ____________________________________________________ 40

3.2 Tipos de fluidos a presión __________________________________________________________ 41

3.3 Propiedades y requisitos ___________________________________________________________ 42

3.4 Viscosidad _______________________________________________________________________ 43

4 Componentes de un alimentador de energía ___________________________________________ 47

4.1 Accionamiento ___________________________________________________________________ 47

4.2 Bomba __________________________________________________________________________ 48

4.3 Acoplamiento ____________________________________________________________________ 55

4.4 Depósito ________________________________________________________________________ 55

4.5 Filtro ___________________________________________________________________________ 57

4.5.1 Filtro de retorno __________________________________________________________________ 59

Índice

4 © Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182

4.5.2 Filtro de aspiración ________________________________________________________________ 59

4.5.3 Filtro de presión __________________________________________________________________ 60

4.5.4 Lugar de montaje de los filtros ______________________________________________________ 60

4.5.5 Filtración en caudal secundario ______________________________________________________ 63

4.5.6 Indicadores de saturación __________________________________________________________ 63

4.5.7 Determinación de la presión diferencial de un filtro de presión ____________________________ 64

4.6 Unidad de refrigeración ____________________________________________________________ 65

4.7 Calefacción ______________________________________________________________________ 66

4.8 Acumulador hidráulico _____________________________________________________________ 67

4.8.1 Construcción y funcionamiento ______________________________________________________ 67

4.8.2 Acumulador de émbolo ____________________________________________________________ 69

4.8.3 Acumulador de diafragma __________________________________________________________ 70

4.8.4 Acumulador de vejiga ______________________________________________________________ 71

4.8.5 Normas de seguridad ______________________________________________________________ 72

4.8.6 Sistemas de seguridad _____________________________________________________________ 73

5 Actuadores ______________________________________________________________________ 74

5.1 Cilindro hidráulico ________________________________________________________________ 74

5.1.1 Cilindros de simple efecto __________________________________________________________ 74

5.1.2 Cilindros de doble efecto ___________________________________________________________ 75

5.1.3 Amortiguación en las posiciones finales _______________________________________________ 78

5.1.4 Juntas __________________________________________________________________________ 79

5.1.5 Tipos de montaje _________________________________________________________________ 80

5.1.6 Escape __________________________________________________________________________ 80

5.1.7 Datos característicos ______________________________________________________________ 80

5.1.8 Resistencia al pandeo _____________________________________________________________ 82

5.1.9 Selección de un cilindro ____________________________________________________________ 84

5.2 Motores hidráulicos _______________________________________________________________ 85

6 Tipos y valores característicos de válvulas hidráulicas __________________________________ 88

6.1 Valores característicos de válvulas ___________________________________________________ 88

6.2 Fuerza de accionamiento ___________________________________________________________ 89

6.3 Construcción de cilindros de simple efecto _____________________________________________ 89

6.3.1 Válvulas de asiento _______________________________________________________________ 90

6.3.2 Válvulas de corredera ______________________________________________________________ 91

6.4 Solapamiento de conmutación ______________________________________________________ 92

6.5 Flancos de mando _________________________________________________________________ 94

7 Válvulas reguladoras de presión ____________________________________________________ 95

7.1 Válvulas limitadoras de presión ______________________________________________________ 95

7.2 Válvulas reductoras de presión ______________________________________________________ 97

Índice


8 Válvulas distribuidoras ___________________________________________________________ 100

8.1 Funciones ______________________________________________________________________ 100

8.2 Tipos __________________________________________________________________________ 100

8.2.1 Tipos de válvulas distribuidoras ____________________________________________________ 100

8.2.2 Tipos de conexiones de válvulas distribuidoras ________________________________________ 102

8.2.3 Datos de rendimiento de electroválvulas de 4/3 vías ___________________________________ 103

8.3 Tipos de accionamiento de válvulas distribuidoras _____________________________________ 103

8.3.1 Válvulas distribuidoras de accionamiento manual y mecánico ____________________________ 104

8.3.2 Válvulas de vías accionadas eléctricamente ___________________________________________ 105

8.3.3 Interrupción de la alimentación de energía y rotura de cables en válvulas distribuidoras

accionadas eléctricamente _________________________________________________________ 105

8.4 Válvulas de 2/2 vías ______________________________________________________________ 106

8.4.1 Válvula de leva de 2/2 vías ________________________________________________________ 106

8.5 Válvulas de 3/2 vías ______________________________________________________________ 107

8.5.1 Electroválvula de 3/2 vías de accionamiento directo, con reposición por muelle _____________ 108

8.6 Válvula de 4/2 vías _______________________________________________________________ 109

8.6.1 Posiciones intermedias ___________________________________________________________ 110

8.6.2 Válvula de 4/2 vías de palanca, con reposición por muelle _______________________________ 110

8.6.3 Electroválvula biestable de 4/2 vías, con enclavamiento ________________________________ 111

8.7 Válvula de 4/3 vías _______________________________________________________________ 112

8.7.1 Electroválvula de 4/3 vías, centrado por muelle, centro cerrado __________________________ 113

8.7.2 Significado de la posición central ___________________________________________________ 115

8.8 Servopilotaje de una válvula distribuidora ____________________________________________ 116

8.8.1 Electroválvula servopilotada de 4/3 vías _____________________________________________ 116

8.8.2 Comparación entre electroválvulas servopilotadas y electroválvulas de accionamiento directo _ 118

9 Válvulas de antirretorno __________________________________________________________ 119

9.1 Válvula de antirretorno simple ______________________________________________________ 119

9.2 Válvula de antirretorno desbloqueable _______________________________________________ 120

9.3 Válvula de antirretorno doble desbloqueable __________________________________________ 122

10 Válvulas de caudal _______________________________________________________________ 123

10.1 Válvulas con tramos o puntos de estrangulación _______________________________________ 123

10.2 Válvula de estrangulación y antirretorno _____________________________________________ 126

10.3 Válvulas reguladoras de caudal _____________________________________________________ 127

11 Válvulas proporcionales __________________________________________________________ 132

11.1 Construcción y funcionamiento de un electroimán proporcional___________________________ 132

11.1.1 Construcción de un electroimán proporcional _________________________________________ 132

11.1.2 Funcionamiento de un electroimán proporcional _______________________________________ 132

11.1.3 Accionamiento de válvulas reguladoras de presión, válvulas reguladoras de caudal y

válvulas distribuidoras. ___________________________________________________________ 133

11.1.4 Regulación de la posición del inducido _______________________________________________ 134

Índice


11.2 Construcción y funcionamiento de válvulas proporcionales reguladoras de presión ___________ 135

11.2.1 Válvula limitadora de presión ______________________________________________________ 135

11.2.2 Válvula reductora de presión _______________________________________________________ 136

11.3 Construcción y funcionamiento de válvulas proporcionales reguladoras de caudal y

de válvulas distribuidoras _________________________________________________________ 137

11.3.1 Válvulas proporcionales, reguladoras de caudal _______________________________________ 137

11.3.2 Válvula posicionadora, de accionamiento directo ______________________________________ 137

11.3.3 Válvula posicionadora servopilotada ________________________________________________ 138

11.3.4 Ventajas y desventajas de válvulas proporcionales servopilotadas ________________________ 139

11.4 Tipos de válvulas proporcionales ___________________________________________________ 140

12 Accesorios ______________________________________________________________________ 141

12.1 Tubos flexibles y rígidos ___________________________________________________________ 141

12.1.1 Tuberías flexibles ________________________________________________________________ 142

12.1.2 Tubos rígidos ___________________________________________________________________ 147

12.2 Placas base _____________________________________________________________________ 149

12.3 Válvulas de escape _______________________________________________________________ 150

12.4 Manómetros ____________________________________________________________________ 151

12.4.1 Manómetro con resorte tubular (manómetro de Bourdon) _______________________________ 151

12.4.2 Manómetros de cápsula o de membrana _____________________________________________ 152

12.4.3 Manómetro de émbolo ____________________________________________________________ 152

12.5 Sensores de presión ______________________________________________________________ 153

12.6 Caudalímetros ___________________________________________________________________ 153

12.6.1 Caudalímetro ___________________________________________________________________ 153

13 Fundamentos de electrotécnica ____________________________________________________ 155

13.1 Corriente continua y corriente alterna ________________________________________________ 155

13.2 Ley de Ohm _____________________________________________________________________ 156

13.2.1 Conductor eléctrico_______________________________________________________________ 156

13.2.2 Resistencia eléctrica ______________________________________________________________ 156

13.2.3 Tensión en la fuente ______________________________________________________________ 157

13.3 Potencia eléctrica ________________________________________________________________ 157

13.4 Funcionamiento de un electroimán __________________________________________________ 158

13.4.1 Construcción de un electroimán ____________________________________________________ 158

13.4.2 Utilización de electroimanes _______________________________________________________ 158

13.4.3 Resistencia inductiva con tensión alterna _____________________________________________ 159

13.4.4 Resistencia inductiva con tensión continua ___________________________________________ 159

13.5 Funcionamiento de un condensador eléctrico _________________________________________ 159

13.6 Funcionamiento de un diodo _______________________________________________________ 160

Índice


13.7 Mediciones en un circuito eléctrico __________________________________________________ 161

13.7.1 Definición: medir ________________________________________________________________ 161

13.7.2 Indicaciones de seguridad _________________________________________________________ 161

13.7.3 Forma de proceder al efectuar mediciones en un circuito eléctrico _________________________ 162

13.7.4 Medición de tensión ______________________________________________________________ 162

13.7.5 Medición de intensidad ___________________________________________________________ 163

13.7.6 Medición de resistencia ___________________________________________________________ 163

13.7.7 Fuentes de errores en mediciones realizadas en un circuito eléctrico ______________________ 164

14 Componentes eléctricos __________________________________________________________ 165

14.1 Unidad de conexión a la red ________________________________________________________ 165

14.2 Unidades eléctricas de entrada _____________________________________________________ 165

14.2.1 Contacto normalmente abierto _____________________________________________________ 166

14.2.2 Contacto normalmente cerrado _____________________________________________________ 166

14.2.3 Contacto de conmutación__________________________________________________________ 166

14.3 Sensores _______________________________________________________________________ 167

14.3.1 Interruptores de posición final ______________________________________________________ 167

14.3.2 Detectores de proximidad _________________________________________________________ 167

14.3.3 Presostato ______________________________________________________________________ 171

14.4 Relé y contactor _________________________________________________________________ 172

14.4.1 Relé ___________________________________________________________________________ 173

14.4.2 Contactor _______________________________________________________________________ 174

14.5 Control lógico programable ________________________________________________________ 175

14.5.1 Construcción y funcionamiento de un PLC ____________________________________________ 176

14.6 Estructura completa de la unidad de mando por señales ________________________________ 176

14.7 Electroimanes ___________________________________________________________________ 177

14.8 Supresión de arco en electroválvulas ________________________________________________ 179

15 Descripción de secuencias de trabajo de máquinas y equipos ___________________________ 180

15.1 Diagramas de funciones. __________________________________________________________ 180

15.1.1 Ámbito de aplicación del diagrama de funciones _______________________________________ 180

15.1.2 Diagrama espacio-pasos __________________________________________________________ 181

15.2 Descripción de secuencias mediante GRAFCET según EN 60848___________________________ 182

15.2.1 Principio básico de GRAFCET _______________________________________________________ 182

15.2.2 Pasos __________________________________________________________________________ 182

15.2.3 Condición de transición ___________________________________________________________ 183

15.2.4 Acciones _______________________________________________________________________ 184

15.2.5 Selección de secuencias ___________________________________________________________ 187

15.2.6 Retornos y saltos ________________________________________________________________ 188

15.2.7 Estructuración de esquemas GRAFCET _______________________________________________ 188

Índice


16 Estructura de los esquemas de circuitos _____________________________________________ 189

16.1 Esquema de distribución hidráulico _________________________________________________ 189

16.1.1 Distribución de los símbolos en un esquema de distribución hidráulico ____________________ 189

16.1.2 Posición de cilindros y de válvulas distribuidoras ______________________________________ 191

16.1.3 Código de identificación de componentes ____________________________________________ 191

16.1.4 Informaciones técnicas ____________________________________________________________ 193

16.2 Esquema eléctrico _______________________________________________________________ 194

16.2.1 Esquema de circuitos eléctricos de un sistema de control electrohidráulico _________________ 195

16.2.2 Identificación de componentes _____________________________________________________ 196

16.2.3 Tabla de elementos de conmutación _________________________________________________ 197

16.2.4 Contactos y sensores activados _____________________________________________________ 198

16.3 Esquema de conexión de bornes ____________________________________________________ 198

16.3.1 Estructura de un esquema de conexiones mediante bornes ______________________________ 201

16.3.2 Cableado de un sistema de control electrohidráulico ___________________________________ 203

17 Medidas de seguridad en los mandos electrohidráulicos _______________________________ 204

17.1 Peligros y medidas de protección ___________________________________________________ 204

17.2 El efecto de la corriente eléctrica en seres humanos ____________________________________ 205

17.2.1 El efecto de la corriente eléctrica ____________________________________________________ 205

17.2.2 La resistencia eléctrica del ser humano ______________________________________________ 206

17.2.3 Factores que inciden en el peligro de accidentes _______________________________________ 207

17.3 Medidas de protección contra accidentes ocasionados por corriente eléctrica _______________ 208

17.3.1 Protección contra contacto directo __________________________________________________ 208

17.3.2 Conexión a tierra _________________________________________________________________ 208

17.3.3 Bajo voltaje de protección _________________________________________________________ 208

17.4 Panel de mando y sistemas de aviso ________________________________________________ 209

17.4.1 Interruptor de red ________________________________________________________________ 209

17.4.2 Parada de emergencia ____________________________________________________________ 209

17.4.3 Elementos de mando de un sistema de control electrohidráulico __________________________ 210

17.5 Protección de sistemas eléctricos frente a influencias del entorno _________________________ 212

17.5.1 Identificación de los tipos de protección ______________________________________________ 213

17.6 Principios de seguridad para instalaciones electrohidráulicas ____________________________ 214

17.6.1 Configuración de un sistema de control electrohidráulico ________________________________ 214

17.6.2 Puesta en funcionamiento de un sistema electrohidráulico ______________________________ 215

17.6.3 Mantenimiento y reparación de un sistema electrohidráulico _____________________________ 215

Índice


18 Símbolos _______________________________________________________________________ 216

18.1 Símbolos de componentes hidráulicos _______________________________________________ 216

18.1.1 Símbolos de bombas y motores hidráulicos ___________________________________________ 216

18.1.2 Símbolos de válvulas _____________________________________________________________ 217

18.1.3 Símbolos de válvulas distribuidoras _________________________________________________ 217

18.1.4 Símbolos de tipos de accionamiento _________________________________________________ 219

18.1.5 Símbolos de válvulas de presión ____________________________________________________ 220

18.1.6 Símbolos de válvulas de caudal _____________________________________________________ 220

18.1.7 Símbolos de válvulas de antirretorno y cierre __________________________________________ 221

18.1.8 Símbolos de cilindros _____________________________________________________________ 221

18.1.9 Símbolos de otros componentes ____________________________________________________ 222

18.1.10 Aparatos de medición _____________________________________________________________ 223

18.2 Símbolos de componentes eléctricos ________________________________________________ 223

18.2.1 Símbolos correspondientes a funciones básicas _______________________________________ 223

18.2.2 Símbolos de actuadores electromecánicos ____________________________________________ 225

18.2.3 Símbolos de relés y contactores ____________________________________________________ 226

18.2.4 Símbolos de sensores ____________________________________________________________ 226

Normas _______________________________________________________________________________ 227

Índice de conceptos _____________________________________________________________________ 228


Prólogo

La hidráulica es la rama de la física que se encarga del estudio de las propiedades de los fluidos. El tema

central del presente manual es la generación de fuerzas y movimientos mediante fluidos. Los fluidos son el

medio transmisor. La hidráulica industrial, que es la que tratamos aquí, también se conoce como

oleohidráulica.

En numerosos sectores de la automatización industrial se aprovecha con mucho éxito la hidráulica y

electrohidráulica. Por ejemplo, en todo el mundo se utilizan máquinas de procesamiento de madera,

máquinas herramienta, equipos de procesos continuos, prensas, máquinas de procesamiento de materiales

sintéticos y sistemas de transporte que funcionan con sistemas de control electrohidráulicos. Pero también

los equipos hidráulicos móviles con sistemas de control electrohidráulicos tienen múltiples usos, por

ejemplo en vehículos agrarios, vehículos utilizados para la construcción de carreteras o vehículos

municipales.

En el presente manual se explican, a modo de introducción al tema, la construcción y el funcionamiento de

los componentes utilizados en sistemas hidráulicos y electrohidráulicos. En los próximos capítulos se

describen procesos, se explica la estructura de esquemas de distribución y se hace hincapié en medidas de

protección y seguridad.

Además, el progreso tecnológico y las exigencias más estrictas han tenido como consecuencia una evidente

modificación de los sistemas de control. Buenos ejemplos de ello son las redes de bus y la hidráulica

proporcional. La estrecha relación existente entre la técnica de fluidos, la microelectrónica, la técnica de

sensores y la informática redunda en numerosas soluciones innovadoras en el sector de los actuadores y

sistemas de control hidráulicos.

Invitamos a todos los lectores del presente manual a expresar sugerencias y críticas, con el fin de mejorar o

completar su contenido. Por favor, dirija los comentarios correspondientes a [email protected] o, por correo

normal, a Festo Didactic GmbH & Co. KG, Postfach 10 07 10, D-73707 Esslingen, Alemania.

Los autores


1 Funciones de un equipo hidráulico

1.1 ¿Qué significa hidráulica?

Los sistemas hidráulicos se utilizan en centros de producción y fabricación modernos.

Por hidráulica se entiende la generación de fuerzas y movimientos mediante fluidos sometidos a

presión. Se entiende que los fluidos a presión hacen las veces de medio de transmisión de energía.

Las múltiples aplicaciones de la hidráulica en sistemas automatizados demuestran su gran importancia.

Básicamente se distingue entre

Sistemas hidráulicos estacionarios

sistemas hidráulicos móviles.

Los sistemas hidráulicos móviles pueden transportarse (por ejemplo, sobre ruedas o cadenas), a diferencia

de los sistemas hidráulicos estacionarios, instalados fijamente en un determinado lugar. Los sistemas

hidráulicos móviles se caracterizan usualmente por el hecho de tener válvulas que se accionan

manualmente. En el caso de los sistemas hidráulicos estacionarios, las válvulas por lo general son de

accionamiento electromagnético.

Cabe mencionar además los sectores de la hidráulica utilizada en barcos, en la minería y en aeroplanos. La

hidráulica en la aeronáutica tiene características muy especiales, pues deben considerarse numerosos

criterios de seguridad de gran importancia. En las próximas páginas se ofrecen algunos ejemplos de

aplicaciones típicas, con el fin de explicar las tareas que pueden asumir los sistemas hidráulicos.

1.2 Sistemas hidráulicos estacionarios

Los sistemas hidráulicos estacionarios tienen especial importancia en los siguientes sectores:

• Máquinas de producción y máquinas de montaje

• Líneas de transporte

• Equipos elevadores y de transporte

• Prensas

• Máquinas de fundición por inyección

• Líneas de laminación

• Ascensores

Una de las aplicaciones típicas de los sistemas hidráulicos estacionarios es el sector de fabricación de

máquinas herramienta.



Fig. 1.1: torno y prensa con depósito superior

En las modernas máquinas de control numérico (CNC), las herramientas y las piezas se fijan y sujetan

hidráulicamente. También los movimientos de avance y del husillo de accionamiento pueden controlarse de

modo hidráulico.

1.3 Sistemas hidráulicos móviles

Aplicaciones de sistemas hidráulicos móviles:

Máquinas de construcción

Volquetes, brazos mecánicos, plataformas de carga

Máquinas elevadoras y transportadoras

Máquinas del sector agrario

La hidráulica se utiliza de muchas maneras en el sector de las máquinas utilizadas en obras de construcción.

Por ejemplo, en el caso de las excavadoras, todos los movimientos funcionales (elevar, sujetar, girar, etc.)

son hidráulicos y, además, también su motor suele ser hidráulico.

La ejecución de los movimientos rectos está a cargo de actuadores lineales (cilindros), mientras que los

movimientos giratorios se realizan con unidades de accionamiento giratorio (motores, actuadores

giratorios).



Fig. 1.2: sistema de hidráulica móvil, excavadora

1.4 Características de la hidráulica

Ventajas de la hidráulica Desventajas de la hidráulica

Transmisión de grandes fuerzas mediante componentes

pequeños. Es decir, alto rendimiento relativo.

Contaminación ambiental debido a fugas de aceite (peligro de

incendio, peligro de accidente).

Posicionamiento preciso. Sensibilidad frente a la suciedad.

Avance desde cero con máxima carga. Peligro de presiones muy elevadas (chorro cortante).

Funcionamiento suave y conmutación suave. Sensible a cambios de temperatura (cambios de viscosidad).

Buenas cualidades de control y regulación. Rendimiento desfavorable.

Buena capacidad de disipación térmica.

Movimientos homogéneos, independientes de la carga, ya que

los líquidos apenas se comprimen.

Tabla 1.1: hidráulica – ventajas y desventajas

Además de la hidráulica, existen otras tecnologías que se utilizan para generar movimientos y señales

aprovechados en la técnica de control:

Mecánica Electricidad Neumática



Debe tenerse en cuenta que cada tecnología ofrece ventajas en determinadas aplicaciones. En la Tabla 1.2

se ofrece una comparación entre datos típicos correspondientes a las tres tecnologías más difundidas

(electricidad, neumática e hidráulica).

Electricidad Hidráulica Neumática

Fugas — Suciedad Sin desventajas, exceptuando

la pérdida de energía

Influencias medioambientales Peligro de explosión en

determinadas zonas; sensible a

cambios de temperatura

Sensible a cambios de

temperatura, peligro de

incendio en caso de fugas

A prueba de explosiones,

sensible a cambios de

temperatura

Acumulación de energía Difícil, únicamente en

cantidades pequeñas con

baterías

Limitada, con ayuda de gases Sencilla

Transporte de energía Ilimitado, con pérdida de

energía

Hasta 100 m

Velocidad de flujo:

v = 2 hasta 6 m/s

Hasta 1000 m

Velocidad de flujo:

v = 20 hasta 40 m/s

Velocidad de trabajo — v = 0,5 m/s v = 1,5 m/s

Coste energético Bajo Alto Muy alto

Movimiento lineal Complicado y costoso,

pequeñas fuerzas, complicada

regulación de la velocidad

Sencillo mediante cilindros,

buena regulación de la

velocidad, fuerzas muy grandes

Sencillo mediante cilindro,

fuerzas limitadas, la velocidad

depende considerablemente de

la carga

Movimiento giratorio Sencillo y de alto rendimiento Sencillo, grandes momentos de

giro, bajas revoluciones

Sencillo, bajo rendimiento,

altas revoluciones

Precisión de posicionamiento Precisión de ±0,05 mm o

superior

Dependiendo de la sofisticación

del sistema, posibilidad de

alcanzar niveles de precisión de

±0,05 mm

Sin cambios de carga, posible

hasta ±0.1 mm

Rigidez Posibilidad de obtener muy

buenos valores de rigidez

mediante módulos mecánicos

intermedios

Gran rigidez, ya que el aceite

casi no se comprime

Deficiente, porque el aire se

comprime

Fuerzas No admite sobrecargas,

deficiente grado de eficiencia

debido a componentes

mecánicos conectados detrás,

posibilidad de obtener grandes

fuerzas

Resistente a sobrecargas; con

altas presiones de hasta

600 bar en el sistema, es

posible obtener fuerzas muy

grandes (F < 3000 kN)

Resistente a sobrecargas; la

presión del aire y el diámetro

del cilindro limitan la fuerza

(F < 30 kN hasta 6 bar)

Tabla 1.2: comparación entre electricidad, hidráulica y neumática

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