OLEOHIDRAULICA

INDUSTRIAL

INTRODUCCION A LA HIDRAULICALa hidrulica slo comenz a utilizarse en el siglo XVII

El estudio de la hidrulica concierne al empleo y caractersticas de los lquidos

OLEOHIDRAULICA Se le atribuye el significado de transmisin y control de fuerzas y movimiento por medio de lquidos

MECANICA DE LOS FLUIDOS

Hidrosttica

Hidrodinmica

HIDROMECANICAHIDROESTATICA: Estudio de los fluidos en reposo

HIDRODINAMICA: Estudio de los fluidos en movimiento

TRANSFORMACION DE LA ENERGIA

Presin hidrostticaUna columna de liquido ejerce por su propio peso,una presin sobre una superficie en que acta. presin p = h . . g

La presin hidrosttica ejerce una fuerza sobre el fondo de los recipientes y si acta sobre superficies iguales ( A1=A2=A3 ) las fuerzas resultantes sern iguales

F1 = F2 = F3

Ley de Pascal

La presin se distribuye uniformemente en todos los sentidos y es igual en todos los lados

La presin es funcin de la magnitud de las fuerzas perpendiculares a la superficie

F P: presin

P = --------- F: fuerza

A A :rea

TRANSMISION HIDRAULICA DE FUERZASSi actuamos con la fuerza F1 sobre la superficie A1 se produce la presin

F 1 P = --------- A 1

La presin p acta unifrmemente en todo el lquido,es decir, tambin sobre la superficie A2. La fuerza que se puede obtener es:

F2 = p * A2Entonces : F 1 F 2 --------- = --------- A 1 A 2

F 1 A 2 --------- = --------- F 2 A 1 Las fuerzas son directamente proporcionales a las superficies

PALANCA MECANICAEstado de equilibrio de un cuerpo

Como se relaciona con la hidrulica?

Palanca hidrulicaEquilibrio hidrulicoAplicacin de la Ley de Pascal

Conservacin de la energaLa distancia que recorre cada pistn es inversamente proporcional a su superficie.-Lo que se gana en fuerza ,se pierde en velocidad o distancia

Principios de la transmisin de presinLas presiones son inversamente proporcionales a las superficies

Magnitudes fundamentalesPresin1 Bar = 14,5 PSI 1Kg/cm2 = 14,223 PSI

Ley de flujoA travs de un tubo con distintas secciones transversales fluyen en igual tiempo volmenes iguales

El caudal Q es el cociente del volumen del fluido V y del tiempo t.-

Q = V / tEl volumen del fluido V = A * s A : rea s: longitudluego tenemos: v = s/ t v : velocidad

Q = A * v

El caudal Q en l/min ( LPM ) es igual en todo tubo

Equivalencias de medidas de caudal1 GPM = 3,78 LPM ( Us ) 4, 54 LPM ( Uk )

1LPM = 60.000 cm3/min

Ecuacin de continuidad Q1 = Q2 Q1 = A1 * v1 ; Q2 = A2 * v2 por lo tanto A1 * v1 = A2 * v2

Ley de conservacin de la energa

La energa total de un caudal de liquido no vara mientras no se introduzca energa desde el exterior ni se entregue hacia el exterior

ENERGIA TOTALEnerga potencial: Energa de posicin ( en funcin de la columna de liquido y de la presin esttica )

Energa cintica: En funcin de la velocidad de flujo y de la presin dinmica

La energa total se compone de:Energa potencial( en funcin de la columna de lquido y de la presin esttica)Energa cintica ( en funcin de la velocidad de flujo y de la presin dinmica )De all surge la ecuacin de Bernoulli

Friccin y perdidas de presinLa energa hidrulica no se puede transmitir libre de perdidas de friccin a travs de tuberas.- En las `paredes del tubo y en el lquido se produce friccin que genera calorLa perdida de energa significa una perdida de presin.-

La dimensin de las prdidas por friccin depende especialmente de :

la longitud de la tuberala seccin transversal de las tuberasla rugosidad de las paredes del tubola cantidad de codos del tubola velocidad de flujola viscosidad del lquido

Tipos de flujoEl tipo de flujo tambin es importante para las perdidas de energa.- Se diferencian dos tipos de flujo:

- Flujo laminar

- Flujo turbulento

Flujo Laminar

Flujo Turbulento

Numero de Reynold ReEl tipo de flujo puede determinarse con el nmero de Reynold.-

adimensional: velocidad del flujo (m/s )Dimetro hidrulicoViscosidad cinemtica

Este valor es valido para tubos redondos,rectos e idealmente liso.- Con el nmero de Reynold crtico,el flujo cambia de laminar a turbulento o viceversa.-

Ventajas de los sistemas oleohidrulicos

Velocidad variableReversibilidad de movimientoProteccin contra sobrecargaDimensiones reducidas de los componentes

Desventajas de los sistemas OleohidrulicosPrdidas de carga ( Impedimento en el desplazamiento del fluido)

Trefilamientos Internos ( perdidas internas)

Compresibilidad ( Con grandes volmenes a presin aumenta ,la elasticidad y perdidas de energa )

Principales campos de aplicacinIndustria metal mecnica Industria siderrgicaIndustria Elctricas y ElectromecnicaIndustria Qumica Industria TextilIndustria de la madera y el papelIndustria Naval

Ejemplos de aplicacinMaquinas herramientasCopiador hidromecnicoMesa giratoria

Ejemplos de aplicacinIndustriasPrensas Aceras ( Alto horno )

Ejemplos de aplicacinIndustrias y embarcacionesAceras ( Alto horno)Servo motor

Ejemplos de aplicacinMaquinaria mvilPalas mecnicasElevadores

APLICACIONES DE LA OLEOHIDRAULICA

APLICACIONES DE LA OLEOHIDRAULICA

APLICACIONES DE LA OLEOHIDRAULICA

Fluido Hidrulico

Transmisin de potencia

Lubricacin Enfriamiento

EstanqueidadObjetivos del Fluido

Requerimientos de calidad del FluidoImpedir la oxidacin Impedir la formacin de lodo,barnices y gomaReducir la formacin de espumasMantener su estabilidad qumicaMantener el ndice de viscosidad Impedir la corrosinSeparar el aguaCompatibilidad con las juntas y sellosEventualmente inflamable

Estabilidad al cizallamientoResistencia a cargas trmicas ( No ms de 80 C)Resistencia a la oxidacin

Propiedades del fluidoViscosidadSe entiende por viscosidad a la resistencia que opone el fluido al ser desplazadoTipos de viscosidad: - Viscosidad dinmica - Viscosidad cinemtica

Viscosidad dinmica: - Es la relacin entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento de un fluido

Viscosidad cinemtica:El concepto de viscosidad cinemtica es una consecuencia de la utilizacin de una columna de liquido para producir una circulacin del mismo a travs e un tubo capilar.- El coeficiente de viscosidad cinemtica es le resultado de dividir el coeficiente de viscosidad dinmica por la densidad del fluido su unidad es centistokes

Las viscosidad estn relacionadas de la siguiente forma:

centipoise = centistokes x densidad

Grfico de viscosidad

Fluido HidrulicoEllos se clasifican de acuerdo a su formacin bsica:A base de aceite mineralA base de aceite vegetalPuramente sintticosPoco inflamablesDe agua pura

Principios de la oleohidrulicaEsquema oleohidraulico bsico.-

Funcionamiento del sistema La bomba 1 es impulsada por un motor (elctrico o a explosin ).- El fluido es aspirado del estanque 2 y es transportado a travs del sistema de tuberas y dispositivos hacia los actuadores.-

El sentido de movimiento del pistn 4.1 con el vstago 4.2 es controlado por la vlvula direccional 5.-Desplazando la corredera 6 se establece la conexin de P hacia la lnea de trabajo B

Adems del sentido y la fuerza, se requiere influir sobre la velocidad de la carga.- Esto se logra con una vlvula estranguladora

Para la proteccin del sistema por sobrecarga la mxima presin debe ser limitada.- Esto se consigue con la vlvula limitadora de presin 3

Velocidad Mxima del sistema

Control de velocidad de un actuador

Aspiracin en la bombaLa mayora de los fabricantes de bombas recomiendan un vaco que no exceda de 125 mm de mercurio.es decir 0.83 kg/cm2 en la entrada de la bomba.- Con una presin atmosfrica de 1,033kg/cm 2 disponible en el deposito esto deja solamente una diferencia de 0,20kg/cm2

Situacin en la entrada de la bomba Nivel con cota negativa

Nivel con cota positiva

Como se crea la presin en un sistemaLa presin se origina cuando el caudal encuentra resistencia.- Esta resistencia puede ser originada por una carga de un actuador o por una restriccin en la tubera

En presencia de fuga se mantiene la presin

Regulacin de vlvula de seguridad

Derivacin de caudal

Resistencia en serie

BOMBAS OLEOHIDRAULICAS

BOMBASLas bombas tienen como objetivo principal transformar una energa mecnica en una una energa hidrulica.- Esta transformacin se efecta en dos periodos : Aspiracin Compresin

Caractersticas de las bombasLas bombas se caracterizan por: * Su caudal

* Su presin

Clasificacin de las bombasLas bombas se clasifican de acuerdo al caudal que entregan: - Bombas de caudal constante

- Bombas de caudal variable

Tipos de bombas oleohidraulicas

Bombas de engranajes : - Engranajes externos - Engranajes internos Bombas de paleta: - Equilibradas - Desequilibradas

Bombas de tornillo

Bomba de pistones : - Pistones radiales - Pistones axiales

Clasificacin de las bombas

DENTADO

PALETA

PISTON

Bomba de Engranaje

Bomba de Husillo

Engranaje exterior

Engranaje interior

Ruedas planetarias

Husillo helicoidal

Bomba de Paleta

Pistones Radiales

Pistones Axiales

Una carrera

Dos carrera

Apoyo externo pistn

Apoyo interno pistn

Placa inclinada

Eje inclinado

DENTADO

PALETA

PISTONES

Bombas de Engranajes

Bomba de engranajeExterior

Se emplean especialmente en maquinarias mvilAlcanzan presiones relativamente altaReducido pesoGran rango de velocidad de rotacinSoportan elevado rango de temperaturaCaractersticas importantes: Cilindrada 0,2 hasta 200 cm3 Rango de rotaciones 500 hasta 6000 r.p.m.Presin de servicio hasta 200 bar

Bomba de engranajeExterior

Bombas de engranaje interior Bajo nivel de ruidoSe emplean especialmente en unidades estacionarias (prensas,maq. herramientas,horquillas , etc..)Caractersticas principales Cilindrada 3 hasta 250 cm3Presin de servicio hasta 300 barRango de rotaciones 500 hasta 3000 r.p.m.

Bombas de engranaje interior

Bombas de TornillosBajo nivel de ruidoSe emplea en instalaciones en teatro Presin de servicio 200 bar

Estas bombas se encuentran dentro su carcasa 2 o 3 husillos helicoidales

Bombas de PaletasSe clasifican en :- Bombas de paleta de una carrera ( sin equilibrar)- Bombas de paleta de dos carrera ( equilibrada)Adems se construyen en versiones: Simples,dobles y triple

Bajo nivel de ruidoCaudal estableSensible a los cambios de presinPermite fcil sustitucin de componentesCaractersticas principalesPresin de servicio hasta 300 barRango de rotaciones 500 hasta 3000 r.p.m.

Bombas de paletaTodas las bombas poseen el mismo grupo constructivo principal que se componen de : - Rotor y PaletasRotorPaleta

Bombas de paleta de dos carreras1.- Estator2.- Rotor3.- Paleta4.- Zona muerta5.- Presin6.- Aspiracin7.- Carcasa

Bombas de paleta de dos carreras El estator posee una superficie interna doblemente excntrica.- Ello conduce a que cada paleta realic dos carreraMximo volumen de la cmara ( Aspiracin )

Bombas de paleta de dos carreras Con el movimiento rotatorio el volumen de la cmara de desplazamiento se reduceEste proceso se produce dos veces a cada vuelta de eje

Bombas de paleta de dos carreras Para garantizar un apoyo seguro de las paletas sobre el estator las cmaras detrs de las paletas deben recibir aceite

Bombas de paleta de dos carrerasTipos constructivos

Bombas de paleta de dos carrerasPlacas de presinCartridge

Bombas de paletas de una paleta La carrera de una paleta se limita a travs de un estator con va circular internaPor medio de una posicin descentrada del estator hacia el rotor se produce la variacin de volumen de las cmaras de desplazamiento

Bomba de paletas variableBombas de paletas de mando directo con cilindrada variableLa posicin del estator se puede influenciar con tres dispositivos.-- Tornillo de posicin para cilindrada ( 1 )- Tornillo de ajuste de altura ( 2 )- Tornillo de ajuste para la presin ( 3 )

Bombas de pistonesRadialesAxialesAxialesAxialesEje inclinado

Bombas de pistones radialesSe utilizan en sectores de altas presiones ( prensas,maquinas herramientas )Presin de servicio superior a 400 barPresin de servicio hasta 700 bar

Bombas de Pistones Todas las bombas de pistones funcionan segn el principio de movimiento alternativo de un pistn aspirando el fluido de una cmara al retraerse y expulsandolo en su carrera hacia delante.- Las bombas pueden ser de caudal fijo o caudal variable y se dividen en :- Bombas de Pistones Radiales- Bombas de Pistones Axiales

1.- Eje de accionamiento2.- Elemento excntrico3.- Pistn4.- Camisa5.- Rotula6.- Resorte de compresin7.- Vlvula de aspiracin8.- Vlvula de presin

Fase de trabajo de un pistn

Bombas de Pistones axiales

Por medio de un sistema puede bascular la platina (1) entre +15. De la inclinacin depende la carrera de los pistones y con ello la generacin de caudal.- Mxima inclinacin implica mximo caudal

Bomba de pistones axiales con regulacin de presin

Principio de funcionamiento

Bombas de pistones con eje inclinado