Módulo Hidráulica Enero 2015

GUA DE ESTUDIO DE ASIGNATURA

HIDRULICA

MATERIAL DESARROLLADO Y RECOPILADO PARA USO DIDCTICO

AUTOR ING. JOVANNY RAFAEL DUQUE

Texto de Compilacin Desarrollado por Ing. Mec. Jovanny Rafael Duque 1

Tabla de

Contenido

UNIDAD 1.

FUNDAMENTOS DE LA HIDRULICA 4

Competencias 4

1.1 Definicin de hidrulica. 4

1.2 Campos de aplicacin de la hidrulica 5

1.3 Ventajas y desventajas de la hidrulica 6

1.4 Presin 7

1.5 Presin absoluta y presin manomtrica 8

1.6 Ley de Pascal 8

1.7 La presin atmosfrica carga la bomba .. 11

1.8 Las bombas de desplazamiento positivo ...

12

1.9 Como se crea la presin en un circuito hidrulico..

13

1.10 Circulacin de caudal en paralelo 14

1.11 Circulacin de caudal en serie 14

1.12 Cada de presin a travs de un orificio 15

1.13 Clculo de la velocidad de un lquido que fluye por una tubera 15

1.14 Velocidad en las tuberas 16

1.15 Clculo de la velocidad de un actuador. .. 17

1.16 Clculo de fuerzas en cilindros .. 20

1.17 Trabajo y potencia .. 21

1.18 Transformacin de la potencia en un sistema hidrulico 22

1.19 Eficiencia y prdidas de potencia en un sistema hidrulico 24

1.20 Diseo de un sistema hidrulico sencillo

25

UNIDAD 2.

COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRULICO. .

28

Competencias 28

2.1 Representacin esquemtica de la cadena de mando 29


2.2 Lquido a presin... 29

2.3 Depsito 30

2.4 Filtro 31

2.5 Grupo de accionamiento 34

2.6 Bomba de engranajes 36

2.7 Vlvula limitadora de presin 40

2.8 Vlvulas distribuidoras 43

2.9 Vlvula antirretorno.. 59

2.10 Vlvula de estrangulacin fija 61

2.11 Vlvula de estrangulacin regulable 62

2.12 Vlvula de estrangulacin y antirretorno 64

2.13 Regulador de caudal, de dos vas Tipo de construccin A . 65

2.14 Regulador de presin, de dos vas (regulador sin orificio de escape) 72

2.15 Regulador de presin, de tres vas (con orificio de escape) 76

2.16 Vlvula de secuencia (mando en funcin de la presin) 77

2.17 Vlvula antirretorno, desbloqueable hidrulicamente 80

2.18 Cilindro de simple efecto ... 84

2.19 Cilindro de doble efecto ... 85

2.20 Motor hidrulico ... 87

2.21 Acumulador hidrulico.... 94

UNIDAD 3. 97

CIRCUITOS HIDRULICOS ... 97

Competencias.. 97

3.1 Simbologa de los componentes hidrulicos segn norma ISO 1219. 98

3.2 Introduccin a la tcnica de mando hidrulico. 100

3.3 Diseo cinemtico de sistemas hidrulicos. 108

3.4 Diseo de circuito (dimensionamiento de elementos) 115

BIBLIOGRAFA

164

ESTRATEGIAS PEDAGGICAS PARA EL USO DEL INGLES TCNICO

165

ANEXOS ARTICULOS EN INGLES LECTURAS RECOMENDADAS

ARTICULOS INGLES....

168

Aplication of Hydraulics in Mining Equipmen . 168

Large hydraulic Liebherr excavator R995 Litronic

169

KOMATSU Excavators PC600LC-8

170

CATERPILLAR 789C Mining Truck (195 tons)

173


Unidad

1

FUNDAMENTOS DE LA

HIDRULICA Definicin, aplicaciones, ventajas y desventajas de la hidrulica. Presin y sus factores de conversin. La

ley de Pascal y su aplicacin a la palanca hidrulica. Transmisin de la potencia hidrulica y ventajas

respecto a sistemas elctricos. Derivaciones del caudal. Diseo de un sistema hidrulico sencillo. Principios

de hidrosttica y de hidrodinmica. Propiedades caractersticas de un fluido hidrulico. (8 Horas).

Al finalizar esta unidad el estudiante desarrollar las siguientes competencias y estar en capacidad de:

Comprender los principios fsicos que explican la transmisin de potencia a travs de fluidos

comprimidos.

Inculcar el respeto por los compaeros de trabajo, superiores y personas con las que trata

continuamente, como punto de partida para llevar buenas relaciones personales.

Manejar con propiedad el lenguaje tcnico relacionado con el campo de los sistemas hidrulicos en

el idioma espaol y el idioma ingls.

Actuar de acuerdo con los principios ticos, morales y de seguridad necesarios para el correcto

desempeo profesional en la empresa.

1.1 Definicin de Hidrulica: La palabra "Hidrulica" proviene del griego "hydor" que significa "agua". Hidrulica1 es la tecnologa que se emplea para la transmisin y control de fuerzas y movimientos

por medio de lquidos comprimidos, los lquidos que mejor prestan este servicio son los aceites minerales

pero tambin pueden emplearse otros fluidos, como aceites sintticos, o una emulsin agua-aceite.

1.2 Campos de aplicacin de la hidrulica: En la actualidad las aplicaciones de la oleohidrulica son muy variadas, esta amplitud en los usos se debe principalmente al diseo y fabricacin de elementos de

mayor precisin y con materiales de mejor calidad, acompaado adems de estudios mas acabados de las

materias y principios que rigen la hidrulica .Todo lo anterior se ha visto reflejado en equipos que permiten

trabajos cada vez con mayor precisin y con mayores niveles de energa, lo que sin duda ha permitido un

creciente desarrollo de la industria en general. Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos, mviles e

industriales:

1 VICKERS. Manual de Oleohidrulica Industrial, Vickers Systems.

Pgina Web recomendada www. tecnicaoleohidraulica.com curso de Hidrulica


Aplicaciones Mviles El empleo de la energa proporcionada aceite a presin, puede aplicarse para

transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehculos mviles tales

como:

Maquinaria para la minera

Tractores

Gras

Retroexcavadoras

Camiones recolectores de basura

Cargadores frontales

Frenos y suspensiones de camiones

Vehculos para la construccin y manutencin de carreteras

Aplicaciones Industriales

En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar,

posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la lnea de produccin, para estos efectos se utiliza

con regularidad la energa proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros:

Maquinaria para la industria plstica

Mquinas herramientas

Maquinaria para la elaboracin de alimentos

Equipamiento para robtica y manipulacin automatizada

Equipo para montaje industrial

Maquinaria para la industria siderrgica

Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehculos automotores, como automviles,

aplicaciones aerospaciales y aplicaciones navales, por otro lado se pueden tener aplicaciones en el campo de

la medicina y en general en todas aquellas reas en que se requiere movimientos muy controlados

y de alta precisin, as se tiene:

Aplicacin automotriz: suspensin, frenos, direccin, refrigeracin, etc.

Aplicacin Aeronutica: timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores, equipos de

mantenimiento aeronutico, etc.

Aplicacin Naval: timn, mecanismos de transmisin, sistemas de mandos, sistemas especializados de

embarcaciones o buques militares


Medicina: Instrumental quirrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas e instrumental

odontolgico, etc.

La hidrulica tiene aplicaciones tan variadas, que pueden ser empleadas incluso en controles escnicos

(teatro), cinematografa, parques de entretenciones, represas, puentes levadizos, plataformas de perforacin

submarina, ascensores, mesas de levante de automviles, etc.

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ15 ESQUEMA Y APLICACIN DE SISTEMAS

HIDRULICOS en el enlace http://www.youtube.com/watch?v=EU5DsMaj5Lo

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ01 FUNDAMENTOS DE HIDRULICA

https://www.youtube.com/watch?v=Cw2twCrd0XY&feature=c4-overview&list=UUTNjkZn6TQHj5hg_i86vIXQ

Actividad: descarga Curso de Sistemas Hidrulicos de Maquinaria Pesada en el enlace

https://docs.google.com/file/d/0B1WvXuSVyhHqcDNyVFFlYlpaN2M/edit?pli=1

Actividad: Revisar On Line HYDRAULICS http://electronics.wisc-online.com/Category.aspx?ID=6

1.3 Ventajas y Desventajas de la hidrulica

Ventajas de la hidrulica

La hidrulica presenta una serie de ventajas principalmente frente a otras tecnologas como la elctrica ya que frente a esta:

Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o momentos de giro, incluso puede arrancar con el actuador bloqueado

Velocidad de actuacin fcilmente controlable con solo regular una vlvula de estrangulacin.

Cambios rpidos de sentido con solo conmutar una vlvula distribuidora.

Proteccin simple contra sobrecargas ya que cuenta con vlvula limitadora de presin a la descarga de la bomba.

Instalaciones compactas, pues con tamaos muy pequeos se puede transmitir grandes potencias. El aceite empleado en el sistema es fcilmente recuperable

Desventajas de la hidrulica

No obstante, tambin tienen desventajas. En muchos casos se encuentran en el medio de transmisin,

en el mismo lquido a presin.


En las altas presin del lquido hidrulico hay peligros inherentes. Por esta razn, hay que prestar

atencin a que todas las conexiones estn firmemente apretadas y estancas.

El fluido es ms caro y muy sensible a la contaminacin.

Perdidas de carga debidos al rozamiento y las fugas de aceite reducen el rendimiento.

Personal especializado para la manutencin.

Actividad: Buscar en Youtube Serie Energa Hidrulica Titulo La Seguridad Con Los Sistemas Hidrulicos

en el enlace https://www.youtube.com/watch?v=uF_xfDTQBL4 se enumeran y amplan cada una de las

reglas de seguridad que deben ser seguidas al operar y hacerle mantenimiento a un sistema hidrulico.

Actividad: Buscar en Youtube Serie Energa Hidrulica Titulo Diagnstico de Sistemas Hidrulicos en el

enlace https://www.youtube.com/watch?v=nz2l4i9ia5E se identifican los factores a ser considerados al

evaluar la operacin un sistema hidrulico, identificar los pasos que deben ser parte de un procedimiento

sistemtico de anlisis e identificar los sntomas de varias fallas en los componentes y sistemas.

1.4 Presin: Se define como la cantidad de fuerza total ejercida sobre una superficie. Generalmente expresamos esta presin en Kgf/cm2. Conociendo la presin y el nmero de cm2 de la superficie sobre la


cual se ejerce, se puede determinar fcilmente la fuerza total. (Fuerza en Kgf = presin en Kgf/cm2 x

superficie en cm2).

P = F/A

El esquema anterior se muestra dos cuerpos rectangulares que tienen la misma masa y por ende el mismo

peso (Fuerza F) y se encuentran apoyados sobre dos superficies A1 y A2. Segn la frmula anterior se

ejercer mayor presin sobre la superficie A2 ya que en ella la fuerza se encuentra mas concentrada.

Las unidades ms comunes para expresar la presin son: Pa (N/m2) , Kgf/cm2 ,

PSI (Lbf/pulg2) , Atm , etc.

Los factores de conversin de presin, fuerza, longitud y rea mas usados son:

PRESIN 1bar = 1 Atm = 1.03 Kgf/cm2 = 100000 Pa (N/m2) = 14.63 PSI (Lbf/pulg2) = 760mm de Hg

FUERZA 1 Kgf = 9.8 N = 2.2 Lbf

TIEMPO 1 min = 60 s 1 h = 60 min = 3600s 1 da = 24 h 1 ao = 365 das

LONGITUD 1 mt = 3.28 ft = 39.36 pulg = 1000 mm = 100 cm 1 Pulg =2, 54 cm 1 ft = 12 pulg

AREA 1 mt2 = 10.76 ft2 = 1550 pul2= 10000 cm2

Ejemplo resuelto: Si a un cilindro cuya rea de pistn es de 7.85 cm2 se le aplican 100 bar de presin,

Cuanta es la fuerza mxima que se puede obtener en N?

P= 100 bar = 1000N/Cm2

A = 7.85 cm2

F = P x A = 1000 N/cm2 x 7.85 cm2 = 7850 N

USO DE FACTORES DE CONVERSIN

1. ) 50 Ton Convertir a lb

2. ) 5 das Convertir a min

3. ) 5000 min convertir a das

4. ) 450 ft convertir a m

5. ) 250 pulgadas convertir a ft

6. ) 350 Psi convertir a bares bares


7. ) 35 atm convertir a kgf/cm

8. ) 250 MPa convertir a bares

9. ) 2 m convertir a ft

10. ) 200 Kgf/cm convertir a KPa Pa

11. ) 770 pulgadas convertir a ft

12. ) 6000 KPa convertir a bares

EJERCICIOS PROPUESTOS - Usar los factores de conversin de unidades entre el Sistema

Internacional y el Sistema Ingles

1. 5.5 Ton Convertir a lbf

2. 7 das Convertir a seg

3. 4 lb Convertir a gr

4. 7800 min convertir a das

5. 45 ft convertir a m

6. 85 pulgadas convertir a ft

7. 120 mm convertir a pulgadas

8. 3000 Psi convertir a bares

9. 1 MPa convertir a bares

10. 25 m convertir a ft

11. 450 Kgf/cm convertir a KPa

12. 65 ft convertir a m

13. 540 mt convertir a ft

14. 260 mt convertir a ft

15. 770 pulgadas convertir a ft

16. 700 KPa convertir a PSI

Ejemplo propuesto: Una plataforma elevadora debe levantar una carga de 15000N, si el sistema suministra

una presin mxima de 75 bar. Cul debe ser el rea (cm2) del pistn para que pueda hacer este trabajo?

Ejemplo propuesto: Si un pistn es sometido a una presin de 750 PSI y ejerce una fuerza de 100000

N, De que dimetro (mm) debe ser su pistn?


1.5 Presin absoluta y presin manomtrica

La presin absoluta es aquella cuya referencia es el cero absoluto o el vacio completo, las medidas de

presin en unidades absolutas siempre sern positivas, mientras que las presiones relativas o

manomtricas son tomadas con referencia a la presin atmosfrica por tanto estas presiones pueden ser

positivas (arriba de la presin atmosfrica) o negativas (por debajo de la presin atmosfrica).

Pabs = Pmanomtrica + Patm

Una presin manomtrica de 4bar equivale a una presin absoluta de 5 bar, una presin manomtrica de

0.3 bar equivale a una presin absoluta de 0.7 bar.

1.6 Ley de Pascal

La Ley de Pascal, enunciada sencillamente, dice: La presin aplicada a un fluido confinado se transmite

ntegramente en todas las direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre reas iguales, actuando estas fuerzas

normalmente en las paredes del recipiente, Esto explica por qu una botella llena de agua se rompe si

introducimos un tapn en la cmara ya completamente llena, el liquido es prcticamente incomprensible y

transmite la fuerza aplicada al tapn a todo el recipiente. El resultado es una fuerza considerablemente

mayor sobre un rea superior a la del tapn. As, es posible romper el fondo de la botella empujando el

tapn con una fuerza moderada.

Aplicacin de la Ley de Pascal por Bramah: En los primeros aos de la revolucin industrial, un

mecnico britnico llamado Joseph Bramah utiliz el descubrimiento de Pascal para desarrollar una prensa

hidrulica.

Bramah pens que si una pequea fuerza, actuando sobre un rea pequea, crea una fuerza

proporcionalmente ms grande sobre un rea mayor, el nico lmite a la fuerza que puede ejercer una

mquina es el rea a la cual se aplica la presin.


Bramah aplic el principio de Pascal a la prensa hidrulica. La fuerza aplicada es la misma que en el tapn

(10Kgf) y el pequeo pistn tiene el rea de 1 cm2. El pistn grande, sin embargo tiene un rea de 10 cm2.

El pistn pequeo es empujado con 10 Kgf /cm2 de forma que puede soportar un peso total o fuerza de

100Kgf

Puede verse fcilmente que las fuerzas o pesos que equilibran este aparato son proporcionales a las reas

de los pistones. As pues, si el rea del pistn de salida es de 200 cm2, la fuerza de salida ser de 2000 Kgf

(suponiendo el mismo empuje de 10 Kgf/cm2). Este es el principio del funcionamiento de un gato y de la

prensa hidrulica.

Es interesante notar la similitud entre esta prensa simple y una palanca mecnica. Como Pascal ya haba

indicado, en este caso, tambin la fuerza es a la fuerza como la distancia es a la distancia.

En la figura siguiente vemos un mtodo de multiplicar la fuerza en un sistema hidrulico. Una fuerza de 70

Kg es aplicada sobre el pistn A (10 cm2). Mediante el clculo que hemos descrito, se origina una presin

disponible de 7 Kg/cm2.

Esta presin acta sobre la superficie del pistn B de 20 cm2 produciendo una fuerza de empuje de 140

Kgf.

Es decir que la fuerza aplicada sobre el pistn A es multiplicada en la misma relacin, que la existente entre

las reas de los dos pistones.

Este principio, de multiplicacin de fuerza es empleado en el freno de los automviles y en las prensas

hidrulicas.

Refirindonos nuevamente a la figura vemos que la multiplicacin de fuerzas se hace a expensas de

sacrificar la carrera del cilindro B. El pistn A se mueve una distancia de 10 cm desplazando 100 cm (10 x

10).

Esta cantidad de aceite mueve el pistn B solo 5 cm.

La velocidad de la carrera se ha sacrificado. El pistn B se mueve 5 cm, en el mismo tiempo que el pistn A

recorre 10 cm.

En la figura vemos una analoga mecnica al sistema hidrulico descrito. El producto de las fuerzas por

las distancias debe ser igual en ambos sistemas de acuerdo a las leyes de la mecnica. En el extremo

izquierdo 70 Kgf x 0,10 m = 0,700 Kgfm, en el extremo derecho 140 Kgf x 0,5 m = 0,700 Kgfm.


Actividad: Buscar en Youtube Serie Energa Hidrulica Titulo Controlando La energa Hidrulica en el enlace

https://www.youtube.com/watch?v=z-7B-IHM2Ks se describe la ley de Pascal, la relacin entre presin de fluido y movimiento de

fluidos e identificad los factores que afectan el nivel de presin, el caudal, la velocidad del fluido en un circuito hidrulico.

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ03 LEY PASCAL Y VELOCIDAD en el

enlace http://www.youtube.com/watch?v=kQ3tTDN3hXs&feature=youtu.be

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ04 PRENSA HIDRULICA en el enlace

http://www.youtube.com/watch?v=jFAj4l1YCFU&feature=youtu.be

Conservacin de la energa: Una ley fundamental de la fsica afirma que la energa no puede crearse ni

destruirse. En este sentido tambin se cumple que el mismo trabajo que el operador ejerce sobre el pistn

pequeo es el mismo trabajo que el pistn grande ejerce sobre la carga.

Para los dos casos anteriores se cumple que F1 x d1 = F2 x d2 siendo d1 el desplazamiento del pistn

pequeo y d2 el desplazamiento del pistn grande.

Otra forma de determinar el desplazamiento de los cilindros es a travs de la relacin A1 x d1 = A2 x d2

la cual indica que el volumen desplazado por el pistn pequeo es el mismo volumen que desplaza el

pistn grande.

Ejercicio propuesto: Para fabricar la pieza (2) ha de montarse en la prensa hidrulica, con el fin de

someterla a una fuerza de 4000 Kgf. A) determine la fuerza F1 necesaria para lograr el objetivo, si A1= 20

cm2 y A2= 600 cm2. b) determine la fuerza F aplicada al extremo de la palanca necesaria para alcanzar

la fuerza F1. c) determine el desplazamiento del embolo de trabajo d2 si el embolo de apriete se desplaza

d1= 15cm.

Funcionamiento del gato hidrulico

Actividad: Observar el video GATO HIDRULICO -H20

http://www.youtube.com/watch?v=qMgl8ACkd-E

1.7 La presin atmosfrica carga la bomba

Normalmente la entrada de una bomba est cargada con aceite, debido a la diferencia de presiones entre el

depsito y la entrada de la bomba. Generalmente la presin en el depsito es la presin

atmosfrica, que es de l,03 Kgf/cm2. Es, pues necesario tener un vaco parcial o una presin reducida a la


entrada de la bomba, para que sta pueda aspirar aceite.

Situacin tpica de una bomba manual, que es simplemente un pistn reciproco. En la carrera de aspiracin, el

pistn crea un vaco parcial en la cmara de bombeo. La presin atmosfrica en el depsito impulsa al aceite

hacia la cmara para llenar el vaco. (En una bomba rotativa las cmaras de bombeo sucesivas aumentan de

tamao a medida que pasan por la entrada creando, efectivamente, una condicin de vaco).

Si fuese posible crear un vaco completo a la entrada de la bomba, se dispondra de 1,03 Kgf/cm2 para

impulsar al aceite. Sin embargo, prcticamente la diferencia de presin disponible es mucho menor. Uno de

los motivos es que los lquidos se evaporan en un vaco. Esto introduce burbujas de gas en el aceite. Las

burbujas son arrastradas a travs de la bomba, desaparecen con fuerza considerable cuando se ven

expuestas a la presin en la salida y causan daos que pueden perjudicar al funcionamiento de la bomba y

reducir su vida til.

La mayora de los fabricantes de bombas recomiendan un vaco, que no exceda de 127 mm de mercurio, el

equivalente de aproximadamente 0,83 Kgf/cm2 en la entrada de la bomba. Con una presin atmosfrica de

1,03 Kgf/cm2 disponible en el depsito esto deja solamente una diferencia de presin de 0,20 Kgf/cm2 para

impulsar al aceite hacia la bomba. Debe evitarse una elevacin excesiva y las lneas de entrada de la bomba

deben permitir que el aceite circule con un mnimo de resistencia.

1.8 Las bombas de desplazamiento positivo

Las bombas utilizadas en los sistemas hidrulicos se clasifican como de desplazamiento positivo. Esto

significa que, exceptuando los cambios de rendimiento, la salida de la bomba es constante, aislada de la

entrada, de forma que cualquier cosa que entre se ve forzada a salir por el orificio de salida.


Como puede observarse en la grfica, las bombas de desplazamiento positivo tienden a suministrar el mismo

caudal a medida que aumenta la presin del sistema, incluso cuando la bomba ha perdido rendimiento

volumtrico.

El nico objeto de una bomba es dar caudal; la presin es originada por la resistencia al caudal. Aunque

existe la tendencia de culpar a la bomba por la prdida de presin, con pocas excepciones, la presin puede

perderse solamente cuando hay fugas que desvan todo el caudal procedente de la bomba.

Como ejemplo supongamos que una bomba de 10 (Lt/min) litros por minuto se utiliza para alimentar un

cilindro de 100 cm2 y para levantar una carga de 4000 Kgf. Mientras la carga sea elevada o soportada por el

aceite hidrulico, la presin debe ser 40 Kgf/cm2.

Incluso si hay un agujero en el pistn y 9,5 Lt/min se fugan a 40 Kgf/cm2, la presin se seguir manteniendo.

Con solamente 0,5 Lt/min disponibles para mover la carga, sta, naturalmente, se levantar muy despacio,

pero la presin requerida para moverla seguir siendo la misma.

Ahora imaginemos que la fuga de 9,5 Lt/min estuviese en la bomba en vez de en el cilindro. Todava habra

0,5 Lt/min para mover la carga y todava habra presin. As pues, una bomba puede estar muy desgastada,

perdiendo casi todo su rendimiento, y la presin todava puede mantenerse. El mantenimiento de la presin no

indica el estado de la bomba. Es necesario medir el caudal a una presin determinada para comprobar si una

bomba est en buenas o malas condiciones.


Actividad: Simula el circuito con el software Fluid Sim H apoyado en los videos de las siguientes

actividades

Actividad: Buscar en la Web y analizar el siguiente Video CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS

HIDRAULICAS http://www.youtube.com/watch?v=TrBQbQoCkgs

Actividad: Buscar en la Web y analizar el siguiente Video Interfaz usuario del software FLUID SIM

H

http://www.youtube.com/watch?v=LRJPdI8tzeA

Actividad: Buscar en la Web y analizar el siguiente Video Construccin de circuitos con Software FLUID

SIM H http://www.youtube.com/watch?v=ZhNqeMjWjGA

Actividad: Buscar en la Web y analizar el siguiente Video Introduccin a la simulacin de circuitos

FLUID SIM H http://www.youtube.com/watch?v=ewm2mAVuxdQ

1.9 Como se crea la presin en un circuito hidrulico

La presin se origina cuando el caudal encuentra resistencia. La resistencia puede ser debida a la carga

del actuador o a una restriccin (u orificio) en las tuberas. La tendencia a suministrar caudal (o empuje)

puede originarse mediante una bomba mecnica o simplemente por el peso del fluido.

Elevacin de la presin en un sistema hidrulico

Los tres esquemas anteriores muestran como se puede elevar la presin en un sistema hidrulico, en el

primero se puede notar que cuando la vlvula est 100% abierta, solo es necesario 0.5 bar de presin para

hacer fluir el aceite al tanque. A medida que se cierra la vlvula a un 50% se nota un incremento de la


presin ya que al aumentar la resistencia el fluido debe subir la presin para atravesar la vlvula y retornar

el aceite al tanque. En el tercer caso la vlvula se cierra completamente y el aceite no puede pasar a travs

de ella, debiendo pasar por la vlvula limitadora de presin que est regulada a 60 bar. Es decir que la

presin del sistema es directamente proporcional a la carga que esta manejando.

1.10 Circulacin de caudal en paralelo

Una caracterstica inherente a los lquidos, es que siempre toman el camino de menor resistencia. As pues,

cuando las derivaciones ofrecen resistencias diferentes, la presin aumenta solamente en la cantidad

requerida para circular por el camino de menos resistencia.

El esquema muestra un circuito hidrulico con tres vas en paralelo, en su posicin inicial, al activar la bomba

esta solo deber vencer la resistencia que le proporciona la vlvula de cheque del primer tramo, que es de 7

bar, si la vlvula de cierre este tramo es cerrada, el aceite se ver forzado a paras por el segundo tramo,

elevando la presin en 14 bar, si la vlvula de cierre del segundo tramo se cierra, el aceite deber pasar por el

tercer tramo, a una presin mnima de 21 bar, si por ltimo son cerradas todas las vlvula de cierre, el aceite

tendr que subir la presin justo para vencer la resistencia de la vlvula limitadora de presin que est

regulada a 50 bar.

Cuando el caudal de salida de una bomba se dirige hacia dos actuadores, el actuador que necesita menos

presin es el primero en moverse. Como es difcil equilibrar las cargas exactas, los cilindros que deben

moverse juntos se suelen conectar mecnicamente.

1.11 Circulacin de caudal en serie

Cuando las resistencias al caudal estn conectadas en serie, las presiones se suman.

1.12 Cada de presin a travs de un orificio

Un orificio es un paso restringido en una lnea hidrulica o componente, usado para controlar el caudal o


crear una diferencia de presin (cada de presin) Para que el aceite fluya a travs de un orificio, tiene que

haber una diferencia de presin a travs del orificio (el trmino cada" procede del hecho de que la presin

inferior siempre est ms abajo en el sentido de la corriente). Inversamente, si no hay caudal no hay

diferencia de presin a travs del orificio.

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ06 CAVITACIN Y CAIDA DE PRESIN

http://www.youtube.com/watch?v=mEZCaOa7bq0

1.13 Clculo de la velocidad de un lquido que fluye por una tubera

Velocidad. Es la velocidad media de las partculas del lquido en un punto determinado a la distancia media

que las partculas recorren por unidad de tiempo. Se mide en metros por segundo o en metros por minuto.

Caudal. Es la cantidad de lquido que pasa por un punto, por unidad de tiempo. Los caudales grandes se

miden en litros por minuto. Los caudales pequeos pueden expresarse en cm3/minuto.

Los factores de conversin ms usados para el caudal, el volumen y el tiempo son:

CAUDAL 1 Ltr/min = 1 dm3/min = 1000 cm3/ min

VOLUMEN 1Ltr = 1000 Cm3 = 1dm3 1Galon = 3.785 Ltr 1m3 = 1000 Ltr= 35.29ft3

Flujo laminar y turbulento Idealmente, cuando las partculas de un lquido circulan por una tubera se

mueven segn trayectorias rectas y paralelas. Este rgimen se denomina laminar y se produce a baja

velocidad, en tuberas rectas. Con rgimen laminar el rozamiento es menor lo mismo que las perdidas

hidrulicas.

Cuando las trayectorias de las partculas no son paralelas y se cruzan, el rgimen se denomina turbulento. El

rgimen turbulento se origina por cambios bruscos en la direccin o en la seccin, o por una velocidad

demasiado elevada. El resultado es un rozamiento mucho mayor que origina calentamiento, aumenta la

presin de trabajo y malgasta potencia.

1.14 Velocidades recomendadas en las tuberas hidrulicas

La velocidad a la que circula el fluido hidrulico a travs de las lneas es una consideracin de diseo

importante, debido al efecto de la velocidad sobre el rozamiento generalmente las velocidades recomendadas

son:

Lnea de aspiracin de la bomba: de 0,6 a 1,2 metros por segundo. (2 a 4 ft/s)

Lnea de trabajo: de 2 a 5 metros por segundo. (7 a 20 ft/s)

A este respecto, hay que observar que:

1- La velocidad del aceite vara inversamente al cuadrado del dimetro interior del tubo.


2- Generalmente el rozamiento de un lquido que circula por una lnea es proporcional a la velocidad. Sin

embargo, si el rgimen fuese turbulento, el rozamiento variara con el cuadrado de la velocidad.

El rozamiento origina turbulencia en la corriente de aceite y opone resistencia al caudal, lo que da como

resultado un aumento de presin en la lnea. Se recomienda una velocidad muy baja para la lnea de

aspiracin de la bomba porque all la cada de presin admisible es muy pequea.

La relacin entre el caudal (Q), la velocidad del fluido (V) y el rea de la seccin transversal de la tubera (A)

es:

Q = V * A Ecuacin de continuidad

Ejemplo resuelto:

Si por una tubera fluye un caudal de 5 Lt/s a una velocidad de 4 m/s, Cul debe ser el rea de la seccin

interna de la tubera?

2

3

5,12

400

5000

cm

s

cm

s

cm

V

QA

El caudal volumtrico de un lquido que fluye por un tubo de varios dimetros es igual en cualquier parte del

tubo. Ello significa que el fluido atraviesa los segmentos ms pequeos con mayor velocidad. Se aplican la

ecuacin de continuidad a cada tramo.

3*32*21*1 VAVAVAQ

Actividad: Buscar en la Web y analizar el siguiente Video

http://www.youtube.com/watch?v=edbRCoCv4t8

EJEMPLO RESUELTO

Si por una tubera de 4 pulg, pasa un caudal (q) de 3000 lt/min de aceite Qu velocidad lleva el aceite por

esta tubera?

Lo ms conveniente es expresar el caudal en cm3/s

s

cm

sLtr

cmLtQ

33

5000060

min1

1

1000

min3000

q = v * a ecuacin de continuidad


El rea de una seccin circular se expresa como 4

* 2dA

donde el dimetro del cilindro

cmcm

d 16.10"1

54.2"4

Luego el rea de la seccin circular del cilindro es 22

35.814

)16.10(*cm

cmA

La velocidad

sms

cm

cm

s

cm

cmreaA

s

cmcaudalQ

s

cmvelocidadV /14.662.614

35.81

50000

)(

)(

)(2

3

2

3

EJERCICIOS RESUELTOS

Que caudal en pasa por una tubera de 3 pulgadas, que lleva una velocidad de 5m/s.

d=3"

Pasar de

EJERCICIOS PROPUESTOS

Si por una tubera pasa un caudal de 500Lt/min con una velocidad de 3m/s. De cuantas pulgadas es el

dimetro de la tubera? d=?

Q=? V=5m/s

Q=500Lt/min V=3m/s


EJERCICIO PROPUESTO

Si por una tubera de succin de una bomba deben pasar 400 Gal/min (GPM) con una velocidad de 1m/s.

De cuantas debe ser pulgadas dimetro interno de la tubera?

d=?

EJERCICIO RESUELTO

Si por una tubera de 2 de dimetro interno pasa un lquido a 15 ft/s Determina el caudal que pasa por la

tubera en ft3/min?


* 2dA


ftft

d 16.0"12

1"2

Luego el rea de la seccin circular del cilindro es 202.0

4

)16.0(* 2ft

ftA

min18

min1

603.0202.0*15

33 fts

s

ftft

s

ftQ

EJEMPLO RESUELTO

Si por una tubera pasa un caudal (q) de 50 gal/min a una velocidad (v) s

m4

Qu dimetro interno debe

usarse?

s

lt

sgal

ltgalQ 15.3

60

min1

1

785.3

min50

s

cm

lt

cm

s

Lt 333150

1

100015.3

s

cm

m

cm

s

mV 400

1

1004

Q = V * A ecuacin de continuidad

Entonces Q = V * A

Q=400Gal/min V=1m/s


23

87.7/400

/3150cm

scm

scmA

cmcmd 16.304.1014.3

48.3187.7*4 2

lg25,154.2

lg116.3 pu

cm

pucm

1.15 Clculo de la velocidad de un actuador (cilindro o motor hidrulico).

La velocidad de desplazamiento del vstago de un cilindro o de giro de un motor depende de su tamao y del

caudal que se le enva. Para relacionar el caudal con la velocidad, consideremos el volumen que requiere el

actuador para obtener un desplazamiento determinado.

La relacin entre estas magnitudes puede expresarse como sigue:

Caudal (Q)= Velocidad (V) *rea (A)

2

3

)(

)(

)(cmreaA

s

cmcaudalQ

s

cmvelocidadV

=

s

cmvelocidadV

s

cmcaudalQ

cmreaA

)(

)(

)(

3

2 =

Si el cilindro mostrado es alimentado del lado del pistn con un caudal de 10 lt/min y acta sobre el embolo de

32mm de dimetro. A que velocidad se mover el cilindro?


Velocidad de avance de un cilindro

Lo ms conveniente es expresar el caudal en cm3/s s

cm

sLtr

cmLtQ

33

66.16660

min1

1

1000

min10


* 2dA


cmmm

cmmmd 2.3

10

132

Luego el rea de la seccin circular del cilindro es 2

2

84

)2.3(*cm

cmA

La velocidad

s

cm

cm

s

cm

cmreaA

s

cmcaudalQ

s

cmvelocidadV 8.20

8

66.166

)(

)(

)(2

3

2

3

El cilindro avanzar a 20.8 cm/s.

Si al mismo cilindro es alimentado con el caudal de 10 Lt/min del lado del vstago cuyo dimetro es de 15

mm Cul ser la velocidad con la que retorna el pistn?

Es necesario hacer la diferenciacin entre el rea del lado del embolo y el rea del lado del pistn donde

acta la presin de aceite, es claro como lo muestra la grfica que el rea del lado del vstago es mucho

menor que el rea del lado del pistn.

Segn la siguiente relacin:

CA = rea del cilindro 4

*2

C

C

dA

donde Cd

= 3.2 cm. es el dimetro del cilindro

VA = rea del vstago 4

*2

V

V

dA

donde Vd

= 1.5 cm. es el dimetro del vstago

LVA = VCLV AAA =

4

*22

VC

LV

ddA

= 6.28 cm2 es el rea del lado del vstago

Igual se cumple que RLV VAQ * y que la velocidad de retorno s

Cm

Cm

s

Cm

A

QV

LV

R 5.26228.6

36.166

Es decir que para un mismo caudal se obtiene una velocidad de retorno mucho mayor que la de avance.

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ03 LEY PASCAL Y VELOCIDAD


Una forma para determinar el tiempo (t) que tarda en llenarse un cilindro de volumen (Vol) que es alimentado

con un caudal (Q) se puede obtener usando la expresin.

Caudal (Q)= Volumen (Vol) / t (tiempo).

stiempotcmVolumenVol

s

cmcaudalQ

)(

)()(

33

Para llenar completamente el cilindro anterior se necesita un volumen de aceite de 2000 cm3, si se alimenta

con el mismo caudal de 166 cm3/s. Cuanto tiempo tardara en llenarse?

s

s

cm

cm

s

cmcaudalQ

cmVolumenVolstiempot 12

66.166

2000

)(

)()(

3

3

3

3

Segn esto, podemos sacar las siguientes conclusiones:

Que la fuerza o par de un actuador es directamente proporcional a la presin e independiente del caudal

Que su velocidad depende del caudal que reciba, con independencia de la presin.

Problema propuesto : Si la bomba suministra un caudal constante de 10 Lt/min y el actuador (cilindro) se

desplaza a una velocidad de 10 cm/s, determine el rea del cilindro (cm2).

1.16 Clculo de fuerzas en cilindros

La fuerza con la que se desplaza un cilindro depende directamente de la presin y del rea sobre la cual acta

dicha presin.

Para la fuerza de avance y retorno se cumplen las siguientes expresiones:


))((*)()( 22

mreaAm

NpresinPNfuerzaF

La fuerza de avance ))((*)()( 22

mreaAm

NpresinPNfuerzaF CA

donde CA es el rea del

cilindro

La fuerza de retorno ))((*)()( 22

mreaAm

NpresinPNfuerzaF LVR

donde LVA es el rea del

lado del vstago.

De tal forma que al aplicarle una presin de 60 Kgf/cm2 a un pistn de 8cm2 se puede alcanzar una fuerza de

480 Kgf en el avance.

Para determinar la fuerza que se logra con un cilindro al retornar es necesario tener en cuenta que en este

caso, el aceite ejerce la presin sobre un rea ms pequea, que es el rea del lado del vstago LVA .

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ05 PRESIN EN CILINDROS

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ09 CILINDROS Y MOTORES

Actividad Trabajo Independiente = Partiendo de las presiones, caudales y dimensiones aplicadas al cilindro

hidrulico verifique los clculos.


Nota: (Kp es Kgf) (Apr: rea del lado del vstago)


hidrulico realice los clculos basndose en el ejemplo anterior. Determine la fuerza F (Kgf) y el tiempo t

(s) para el avance.



hidrulico realice los clculos basndose en el ejemplo anterior. Determine la fuerza F (Kgf) y el tiempo t

(s) para el avance.

1.17 Trabajo y potencia:

Cuando se ejerce una fuerza a lo largo de una distancia, se realiza un trabajo: Trabajo = fuerza x distancia

El trabajo se expresa generalmente en Kgfm. Por ejemplo, si un peso de 10Kgf se eleva a 10 metros, el

trabajo es 10 Kgf x 10 m, o sea 100 Kgfm.

Cuando un cilindro avanza 0.5 m aplicando una fuerza de 800 N, se puede decir que ha realizado un trabajo

de 400 Nm = 400J, el cilindro realiza un trabajo debido a que el ejerce una fuerza a lo largo de una distancia.

La frmula precedente para el trabajo no toma en consideracin con que velocidad se realiza dicho trabajo. El

trabajo realizado por unidad de tiempo se denomina potencia.

Para visualizar la potencia pensemos en la operacin de subir unas escaleras. El trabajo realizado es el peso

del cuerpo multiplicado por la altura de las escaleras. Pero es ms difcil correr por las escaleras que andar.

Cuando se corre se hace el mismo trabajo pero a mayor velocidad.

Wattss

J

s

mN

stiempo

mciadisNFuerzaPotencia

*

)(

)(tan*)(

Si el cilindro del ejemplo anterior realiza el trabajo en 20s Qu potencia est transmitiendo?


La unidad de potencia es el caballo de potencia, en abreviatura HP (Horse Power). Es equivalente a 75

Kgfm/s. Tambin tiene equivalencias en potencias elctrica y calorfica.

Los factores de conversin mas usados para la conversin de las unidades de potencia son:

1 HP = 746 Watt (potencia elctrica)

1 HP = 176,6 Cal/s (potencia calorfica)

Evidentemente es deseable poder transformar la potencia hidrulica en potencia mecnica y conocer su

equivalente mecnico, elctrico y calorfico.

Problema propuesto: si la bomba suministra un caudal de 20 GPM (gal/min) a una presin de 87 PSI.

Determine la potencia hidrulica del fluido a la descarga (HP).

1.18 Transformacin de la potencia en un sistema hidrulico

El sistema hidrulico es un sistema en el cual se genera, transmite y controla la aplicacin de potencia a

travs del la circulacin de aceite comprimido en un circuito. El sistema puede dividirse en tres grandes

grupos que observamos en el diagrama de bloques.

Comenzando desde la izquierda del diagrama, la primera seccin corresponde a la conversin de Energa

Elctrica y/o Mecnica en un sistema de energa hidrulica.

Un motor elctrico, de explosin o de otra naturaleza est vinculado a una bomba, a cuya salida se obtiene un

cierto caudal a una determinada presin.

En la parte central del diagrama, el fluido es conducido a travs de tubera al lugar de utilizacin.

A la derecha en el diagrama, el aceite en movimiento produce una reconversin en energa mecnica

mediante su accin sobre un cilindro o un motor hidrulico. Con las vlvulas se controla la direccin del

movimiento, la velocidad y el nivel de potencia a la salida del motor o cilindro.

En instalaciones hidrulicas es necesario hacer una distincin entre potencia elctrica, mecnica e hidrulica,

la potencia mecnica es convertida en potencia hidrulica, transportada y controlada y vuelta a convertir en

energa mecnica, como puede verse en la figura.


La potencia elctrica de un motor trifsico depende de la corriente de lnea I (Amperios), del Voltaje entre

lnea y lnea V (Voltios) y del Factor de potencia Cos que depende del ngulo de desfase .

As un motor trifsico alimentado a 220 V que consume una corriente de 30 A con un factor de potencia Cos

de 0.8, estar desarrollando una potencia de 9145 Watt = 9.14 Kw, atendiendo a la ecuacin

CosIVPelec ***3 .

En un sistema hidrulico la velocidad queda indicada por el caudal, en litros por minuto o metros cbicos por

hora, la fuerza, en Kgf o N y la presin, en Kgf/cm2, bar o N/mt2. De esta forma podemos expresar la

potencia hidrulica que se trasporta por una tubera como sigue:

)(*)()(*)()(

)tan(*)(caudalQpresinPvelocidadvfuerzaF

tiempot

ciadisdfuerzaFaPhidrulic

Problema resuelto: Si por una tubera fluye un caudal de aceite de 4.2 Lt/min a una presin de 60bar, Qu

potencia hidrulica se est transportando por la tubera?

La potencia hidrulica que transporta una tubera est determinada por su caudal y la presin que

registra esta puede determinarse en unidades de (Watts) o (HP) con las siguientes expresiones.


PHidrulica (Watts) = Presin ( )* Q (

PHidrulica (HP)= Presin PSI * Q (GPM) / 1714

Problema resuelto: Qu presin debe tener una tubera que transmite 315 W con un caudal de 4.2 Lt/min?

Problema propuesto: Qu potencia hidrulica transmite un aceite que fluye a una rata de 20 m3/h con

una presin de 350 PSI?

1.19 Eficiencia y prdidas de potencia en un sistema hidrulico.

El esquema muestra como los diferentes tipos de eficiencia deben ser tenidos en cuenta para la

determinacin de las potencias de entrada y salida en un sistema hidrulico, a manera experimental se

observa el porcentaje de perdidas en los diferentes dispositivos, dando como resultado que en promedio se

pierde entre un 25 y 30% de potencia debido a la friccin o perdidas volumtricas en la bomba.

Por lo tanto el sistema hidrulico tiene una eficiencia promedio del 75% a 70%, definiendo la eficiencia como

la relacin entre la potencia mecnica til de salida y la potencia elctrica de entrada.


%71492

350100

)_(___

)_(___0

Watt

Wattx

WattentradadeelctricaPotencia

WattsalidademecnicaPotencia

Actividad: Buscar en Youtube Serie Energa Hidrulica Titulo El Circuito Hidrulico en el enlace

youtube.com/watch?v=3bFp8kcA7ls se describe la estructura de in sistema hidrulico sencillo.

1.20 Diseo de un sistema hidrulico sencillo

A partir de la informacin dada es posible disear un circuito hidrulico sencillo. Se indica a continuacin la

forma en que se debe proceder para hacerlo

Para disear un circuito, la primera consideracin es sobre el trabajo que se debe realizar. Este trabajo puede

ser levantar un peso, girar una herramienta o bloquear algn elemento. El trabajo determina el tipo de

actuador que hay que utilizar.

Probablemente el primer paso ser la seleccin del actuador. Si los requerimientos fuesen simplemente el

levantar una carga, un cilindro hidrulico colocado bajo ella hara el trabajo, la longitud de carrera del cilindro

seria, por lo menos, igual a la distancia de desplazamiento de la carga. Su superficie se determinara

mediante la fuerza requerida para elevar la carga y la presin de funcionamiento deseada. Supongamos que

un peso de 4000 Kgf ha de elevarse a una altura de 1 m y que la presin mxima de funcionamiento debe

limitarse a 50 Kgf/cm2. El cilindro seleccionado tendra una longitud de carrera de, por lo menos, 1 m, y con

una superficie de pistn de 80 cm2 proporcionara una fuerza mxima de 4000 Kgf. Esto, sin embargo, no

prev ningn margen de error. Una mejor seleccin seria un cilindro de 100 cm2 que permitira levantar la

carga a 50 Kgf/cm2 proporcionando una capacidad de elevacin de hasta 5000 Kgf.

El desplazamiento hacia arriba y hacia abajo del cilindro seria controlado mediante una vlvula direccional. Si

la carga debe detenerse en puntos intermedios de su trayecto, la vlvula direccional deber tener una posicin

neutral en la cual el caudal de aceite del lado inferior del pistn quede bloqueado, para soportar el peso sobre

el cilindro. La velocidad a la cual debe desplazarse la carga determina el tamao de la bomba. El pistn de

100 cm2 desplaza 100 cm3 por cada cm que se levanta. El mover el cilindro 10 cm requerir 1000 cm3 de

aceite. Si hay que moverlo a razn de 10 cm por segundo, requerir 1000 cm3 de aceite por segundo o 60

Lt/min. Como las bombas generalmente se dimensionan en galones por minuto, ser necesario dividir

60/3,785 para obtener el valor en galones por minuto; 60/3,785 = 16 GPM.

Para impedir la sobrecarga del motor elctrico y para proteger la bomba y otros componentes contra una

presin excesiva, debida a sobrecargas o bloqueo, se monta una vlvula de seguridad para limitar la


presin mxima del sistema, en la lnea, entre la salida de la bomba y la entrada de la vlvula direccional,

calibrada a 1.1 veces la presin mxima de trabajo. Un depsito dimensionado para contener

aproximadamente de 2 a 3 veces la capacidad de la bomba en galones por minuto y tuberas de

interconexin adecuadas completarn el sistema.

1. Cul sera el dimetro del cilindro?

Se determina el rea del cilindro Ac=

Con el fin de poder tener una capacidad de carga mayor (5000Kgf) con se prefiere usar un cilindro con

rea de Ac=

2. Calcular el dimetro del cilindro?

Ac= despejamos dc


3. Cul es el caudal que debe llegar al cilindro?

Qavance = Qbomba= Ac * v = * = 1000 = = = =

4. Cul es el dimetro de la lnea de succin?

Vts = velocidad de tubera de succin dentro del rango de velocidades sugeridas

rea de la tubera de succin Ats = =

Dimetro de la tubera de succin Dts = = 3,57 = 1 "

5. Dimetro de la tubera de trabajo (a presin)

VTT= 3 m/s velocidad de tubera de trabajo dentro del rango de velocidades sugeridas

Att = =

Lo que corresponde a un dimetro de 0.81, aproximadamente de 1 de dimetro interior

6. Cul es la presin que debe tener la vlvula limitadora de presin.

El ajuste en la vlvula limitadora de presin debe estar a un 10% por encima de la presin mxima de

trabajo.

Pvlp = 1.1 Ptrabajo = 1.1 * =

7. Cual debe ser el volumen del tanque (VDEP)


Como regla emprica el volumen del depsito debe ser entre 2 a 3 veces el caudal de la bomba medido en

galones/minuto

VDEP = 2-3 veces el QBomba en GPM

Vdeposito = 3 * 16GPM = 48 Galones

8. Cul es la potencia hidrulica a la salida de la bomba?

Para ello se acude al concepto de eficiencia, que relaciona la Potencia de salida con la Potencia de

entrada al sistema que en este caso es el grupo de accionamiento.

PHidrulica (Watts) = Presin de trabajo mx ( )* Qbomba(

9. Cul sera la potencia elctrica de entrada = PEE

= 8,2 HP

Se requiere un motor trifsico de por lo menos 8 HP

Ejercicio propuesto 1: El cilindro hidrulico mostrado corresponde al de un cargador YALE capaz de

levantar 1.0 m una carga total de 5 toneladas, el sistema consta de un cilindro de doble efecto accionado

por una vlvula 4/3, dicho cilindro tiene un dimetro de dc= 10cm. a) Determine la presin mnima para

levantar la carga total en (bar), (b) Si la velocidad mxima de levante es de 15 cm/s, determine el caudal

de la bomba en (Gal/min). C) Determine la potencia hidrulica a la salida de la bomba en (Watt). D) Si la

eficiencia de la bomba es de 0.9, Qu potencia en (HP) requiere la bomba del motor diesel? E) si la

velocidad del aceite por las tuberas es de 3 m/s de que dimetro interno (pulg) deben ser las mismas?

F) de qu capacidad debe ser el depsito en (galones)?. G) A que presin se debe calibrar la vlvula

limitadora de presin (bar)?.


Actividad: Instalar y estudiar el curso virtual de hidrulica Curso Virtual EH y EN

DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA HIDRULICO SENCILLO (1)

El cilindro hidrulico mostrado corresponde al de una plataforma elevadora capaz de levantar 1.2 m una

carga total de 15 toneladas, el sistema consta de un cilindro de doble efecto accionado por una vlvula

4/3, el cual debe elevar la carga a una velocidad de 7cm/s aplicando una presin de trabajo de 350

PSI.

A) Determine el dimetro del cilindro (Pulgadas), (B) Determine el caudal (Qb) de la bomba en

(Gal/min). E) si la velocidad del aceite por las tuberas de trabajo es de 3m/s de qu dimetro interno

(Pulg) deben ser las mismas? C) si la velocidad del aceite por las tuberas de Succin es de 1m/s de

qu dimetro interno (Pulg) deben ser las mismas? D) de qu capacidad debe ser el depsito en

(galones)?. E) A qu presin se debe calibrar la vlvula limitadora de presin (PSI)?.) Determine la

potencia hidrulica a la salida de la bomba en (Watt). G) Si la eficiencia de la bomba es de 0.9, Qu

potencia en (HP) debe suministrar el motor elctrico del grupo de accionamiento? (H) Cual es el

tiempo de Avance en (segundos).


DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA HIDRULICO SENCILLO (2)

El cilindro hidrulico mostrado corresponde al de una plataforma elevadora capaz de levantar 2 m una

carga total de 10 toneladas, el sistema consta de un cilindro de doble efecto accionado por una vlvula

4/3, el cual debe elevar la carga a una velocidad de 2cm/s aplicando una presin de trabajo de 200

PSI.

A) Determine el dimetro del cilindro (Pulgadas), (B) Determine el caudal (Qb) de la bomba en

(Gal/min). E) si la velocidad del aceite por las tuberas de trabajo es de 3m/s de qu dimetro interno

(Pulg) deben ser las mismas? C) si la velocidad del aceite por las tuberas de Succin es de 1m/s de

qu dimetro interno (Pulg) deben ser las mismas? D) de qu capacidad debe ser el depsito en

(galones)?. E) A qu presin se debe calibrar la vlvula limitadora de presin (PSI)?.) Determine la

potencia hidrulica a la salida de la bomba en (Watt). G) Si la eficiencia de la bomba es de 0.9, Qu

potencia en (HP) debe suministrar el motor elctrico del grupo de accionamiento? (H) Cual es el

tiempo de Avance en (segundos).


Unidad

2

COMPONENTES DE UN

SISTEMA HIDRULICO Representacin esquemtica de la cadena de mando. Grupo de accionamiento. Lquido a presin, Deposito.

Filtro Tipos y criterios para seleccin de bombas. Bombas de engranajes, bombas de paletas. Construccin,

funcionamiento y simbologa de los elementos de mando. Vlvulas de vas. Construccin, funcionamiento y

simbologa de los elementos de control: Objeto, descripcin de funcionamiento, aplicacin y simbologa.

Vlvula antirretorno y antirretorno desbloqueable hidrulicamente. Vlvula reguladora de caudal en una va y

de dos vas. Vlvula de estrangulacin y antirretorno. Vlvula reguladora de presin. Vlvula de secuencia.

Construccin, funcionamiento y seleccin de cilindros y motores hidrulicos. Cilindros lineales. Motores

hidrulicos. Smbolos de elementos hidrulicos segn ISO 1219. Criterios para localizar fallas en los sistemas

hidrulicos. (8 Horas).

Al finalizar esta unidad2 el estudiante estar en capacidad de:

Identificar cada uno de los componentes de los sistemas hidrulicos, conociendo su principio de

funcionamiento, simbologa y aplicacin.

Comprender los fundamentos de diseo, criterios de seleccin y operacin de los sistemas

hidrulicos con aplicacin en la industria.

Montar y disear sistemas de control hidrulico, seleccionando tcnicamente los componentes y

siguiendo las normas de seguridad en el campo elctrico.

Actuar de acuerdo con los principios ticos, morales y de seguridad necesarios para el correcto

desempeo profesional en la empresa.

2.1 Representacin esquemtica de la cadena de mando

En los sistemas hidrulicos se genera un caudal constante de aceite en el grupo de accionamiento el cual es

controlado por vlvulas de vas, reguladoras de presin o de caudal para por fin ser llevado al actuador que es

quien realiza el trabajo requerido.

2 FESTO DIDACTIC. Curso de Hidrulica para la Formacin Profesional. Manual de estudio.


Actividad: Observar detenidamente de FESTO Hydraulics AVSEQ07 ESTRUCTURA SISTEMA HIDRULICO http://www.youtube.com/watch?v=J12hDV9FF88&feature=youtu.be

Actividad: Observar detenidamente de FESTO Hydraulics AVSEQ10 REGULACIN Y ACCIONAMIENTOS http://www.youtube.com/watch?v=bqZN-t0at6w

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ15 ESQUEMA Y APLICACIN DE SISTEMAS HIDRULICOS

2.2 Lquido a presin

El lquido a presin tiene que satisfacer diversas tareas en una instalacin hidrulica:

Debe transmitir la energa hidrulica

Se genera en la bomba hidrulica; Se transforma en el cilindro o motor

Debe lubricar todas las piezas de una instalacin hidrulica (cojinetes, superficies de deslizamiento, etc.).

Debe evitar que las piezas interiores mviles sean atacadas por la corrosin

Debe evacuar suciedades, abrasin, etc.

Debe evacuar el calor

El lquido a presin debe satisfacer diversas exigencias mnimas. Estas ya estn fijadas en la mayora de los

casos.

Una seleccin adecuada del aceite asegura una vida y funcionamiento satisfactorios de los componentes del

sistema, principalmente de las bombas y motores hidrulicos y en general de los actuadores.

Algunos de los factores especialmente importantes en la seleccin del aceite para el uso en un sistema

hidrulico industrial, son los siguientes:

1. El aceite debe contener aditivos que permitan asegurar una buena caracterstica antidesgaste. No todos los

aceites presentan estas caractersticas de manera notoria.

2. El aceite debe tener una viscosidad adecuada para mantener las caractersticas de lubricante y limitante de

fugas a la temperatura esperada de trabajo del sistema hidrulico.

3. El aceite debe ser inhibidor de oxidacin y corrosin.


4. El aceite debe presentar caractersticas antiespumantes.

Para obtener una ptima vida de funcionamiento, tanto del aceite como del sistema hidrulico; se recomienda

una temperatura mxima de trabajo de 65C.

Actividad: realizar la lectura del capitulo 3 del manual de estudio TP501 sobre fluidos hidrulicos y estudiar su clasificacin, inflamabilidad y limites de viscosidad.

Actividad: Observar video de FESTO Hydraulics AVSEQ02 LIQUDO HIDRULICO EN EL ENLACE http://www.youtube.com/watch?v=IfchQQdHPdI

Actividad: HOJA DE DATOS TCNICOS DIVISIN INDUSTRIAL Aceite para Sistemas Hidrulicos http://roshfrans.com/wordpress/wp-content/uploads/2012/02/01-HDT-HIDRAULICO-AW-ISO-VG-68-R3.pdf

2.3 Depsito

Toda instalacin hidrulica tiene un depsito que ha de satisfacer diversas tareas:

Depsito de reserva, separador de lquido a presin y aire, evacuador de calor, portador de una bomba incorporada o montada encima y del motor de accionamiento, as como placa base para diversas piezas de mando.

2) Filtro de aire, 2) Empalme de retorno , 3)Tapa desmontable , 4)Tornillo de la abertura de llenado, con varilla indicadora de nivel y cesta de tamiz, 5) Tubo de aspiracin , 6) Tornillo de purga de lquido , 7) Mirilla de control (nivel mximo) , 8) Mirilla de control (nivel mnimo) , 9) Tubo de retorno, 10) Chapa tranquilizadora, 11)Bomba .

Racor de llenado (4)

Debera tener siempre un tamiz de malla, a fin de cribar sustancias ajenas al rellenar el dep-sito.

Tornillo de purga (6)

Debera hallarse en el lugar ms bajo del depsito. En caso de sustituir el lquido, limpiar el depsito y el filtro.

Verificacin del nivel del lquido (7 y 8)

El nivel del lquido se verifica continuamente por medio de la varilla indicadora o por la mirilla de control. Los niveles mnimo y mximo deberan estar marcados.

Purga de aire (1)

Todo depsito debe disponer de un sistema suficiente de aireacin y desaireacin, provisto de un filtro de aire. Es necesario airearlo y desairearlo, para que la presin


atmosfrica pueda actuar sin ningn impedimento sobre el nivel del lquido, con el objeto de que la bomba pueda aspirar y el aceite se mantenga sin burbujas de aire.

Chapas tranquilizadoras (10)

Dividen el depsito en una cmara de aspiracin y otra de retorno. En sta ltima, el lquido puede tranquilizarse y los cuerpos ajenos pueden depositarse.

Smbolos segn ISO 1219 Depsito, ventilado, con una tubera por debajo del nivel del lquido

2.4 Filtro

El filtraje del lquido a presin en las instalaciones tiene gran importancia para conservar las funciones y la duracin de los equipos hidrulicos. La abrasin metlica, la abrasin de los elementos de estanqueidad, el polvo y la suciedad del aire se entremezclan con el lquido a presin, especialmente durante el rodaje. Estas partculas, ms o menos grandes, deben ser filtradas continuamente, pues de lo contrario obstruirn poco a poco los conductos y las aberturas importantes de la instalacin. Las perturbaciones producidas pueden ser grandes. Las impurezas producen un desgaste muy grande en las piezas mviles de la instalacin hidrulica. Los filtros de tamiz imantado garantizan un f iltraje suficiente con el montaje de un elemento filtrante consistente en un tejido de alambre de malla estrecha preimantado y un fuerte imn.

El propsito de la filtracin no es solo prolongar la vida til de los componentes hidrulicos, si no

tambin evitar paradas producidas por la acumulacin de impurezas en las estrechas holguras y

orificios de las modernas vlvulas y servovlvulas. Para prolongar la vida til de los aparatos

hidrulicos es de vital importancia emplear aceites limpios, de buena calidad y no contaminado. La

limpieza de los aceites se puede lograr reteniendo las partculas nocivas o dainas y efectuando los

cambios de aceite en las fechas y periodos que establecen los fabricantes o que determinan las

especificaciones tcnicas del aceite y/o elementos del circuito.

Los elementos que constituyen contaminantes para el aceite pueden ser entre otros:

Agua

cidos

Hilos y fibras

Polvo, partculas de junta y pintura

El elemento que debe retener estos contaminantes es el filtro.

Para evitar que los aceites entren en contacto con elementos contaminantes; puede procurarse lo

siguiente:

1. En reparaciones, limpiar profusamente

2. Limpiar el aceite antes de hacerlo ingresar al sistema

3. Cambiar el aceite contaminado peridicamente

4. Contar con un programa de mantenimiento del sistema hidrulico

5. Cambiar o limpiar los filtros cuando sea necesario


El filtro mostrado al lado est previsto para ser montado en la tubera de retorno,

Se diferencia entre:

Filtraje por aspiracin

El filtro se monta en la tubera de aspiracin, se emplea para proteger la bomba de daos producidos por cuerpos ajenos se pueden producir daos por cavitacin, (vase el ejercicio: Motor hidrulico) cuando los filtros estn sucios. En muchos casos se opta por usar una coladera que es una malla metlica que evita solo que partculas metlicas slidas ingresen a la bomba sin causar mucha restriccin.

Filtraje de presin

El filtro se monta en la tubera de presin para proteger los elementos hidrulicos (p. ej., vlvulas servopilotadas) contra cuerpos ajenos, (se utiliza poco).

En la figura vemos un filtro instalado a la salida de la bomba y delante de la vlvula reguladora de presin y

alivio. Estos filtros deben poseer una estructura que permite resistir la mxima presin del sistema. Por

seguridad deben poseer una vlvula de retencin interna. La mxima perdida de carga recomendada con el

elemento limpio es de 5 PSI.

Filtro en lnea

Filtraje de retorno

El filtro se monta en la tubera de retorno (es el ms empleado)

Filtro de retorno

Smbolo segn ISO 1219

La vlvula abre el paso por el cheque cuando el filtro est sucio


Filtro de retorno

Actividad: Observar detenidamente de FILTROS HIDRAULICOS DONALDSON

http://www.youtube.com/watch?v=31tZDk49lec

http://www.youtube.com/watch?v=xejZFXlV6P4

2.5 Grupo de accionamiento

Sirve para suministrar la potencia hidrulica al sistema, garantizndole un caudal casi constante a la presin requerida.

El grupo de accionamiento comprende:

La bomba hidrulica (de engranajes u otro tipo),el motor elctrico , el depsito, La vlvula limitadora de presin (vlvula de seguridad) y las tuberas rgidas y los racores.

La bomba de engranajes (1) est unida al motor elctrico (3) por medio de un embrague (2). La bomba de engranajes, el deposito y a vlvula de seguridad estn unidos entre s mediante tuberas rgidas. El extremo de las tuberas que penetra en el depsito se encuentra por debajo del nivel del lquido, para que en ellas no pueda entrar aire.

Smbolo

Grupo de accionamiento

Para simplificar la representacin grfica de los elementos y tuberas en los sistemas hidru-licos se emplean smbolos. Cada smbolo muestra un elemento y su funcin, pero no el tipo de construccin. Para estandarizar su empleo, estos smbolos estn normalizados

La norma ISO 1219 estandariza los elementos y smbolos para los sistemas fluido tcnico (como son los hidrulicos y neumticos).


Bomba hidrulica (bomba de engranajes)

Elemento para transformar la energa mecnica en energa hidrulica

Bomba hidrulica con un sentido de flujo de impulsin.

Motor elctrico (Con velocidad casi constante)

Depsito

Ventilado; aqu, con dos tuberas debajo del nivel del lquido

Tuberas

Los elementos hidrulicos se unen mediante tuberas: Tubera de trabajo (1) (para transmitir energa) o tubera de retorno, Tubera de pilotaje (2) (para accionar elementos hidrulicos) y tubera de fuga (3) (para la salida de las fugas de lquido que se producen)

Uniones de tuberas desmontables (p. ej, por rosca), fijas (p. ej, soldadas)

Cruce de tuberas

Tuberas cruzadas que no estn unidas

Vlvula limitadora de presin

Vlvula para limitar fa presin de trabajo (ser tratada en el siguiente ejercicio)

Vlvula de cierre

Bloquea el paso del lquido en el sistema hidrulico


Grupo de accionamiento

Bomba hidrulica (1) y motor elctrico (2) sobre un eje (3); Vlvula limitadora de presin (4) (vlvula de seguridad);

Depsito (5); tuberas; (6) debajo del nivel del lquido. Se distingue como unidad por el marco de puntos y trazos (7), el manmetro y la tubera de succin.

Actividad: Observar detenidamente de FESTO Hydraulics AVSEQ08 BOMBA, VLP, DEPOSITO Y FILTRO http://www.youtube.com/watch?v=LQiA5Wpyhb4&feature=youtu.be

2.6 Bomba de engranajes

Objeto

Una bomba hidrulica es un dispositivo tal que recibiendo energa mecnica de una fuente exterior la transforma en una energa de presin transmisible de un lugar a otro de un sistema hidrulico a travs de un lquido cuyas molculas estn sometidas precisamente a esa presin. Las bombas hidrulicas son los elementos encargados de impulsar el aceite o lquido hidrulico, transformando la energa mecnica rotatoria en energa hidrulica.

En la bomba de engranajes, la energa mecnica del motor de accionamiento se transforma en energa hidrulica. La bomba tiene por objeto producir una corriente del lquido (un flujo de impulsin).

La bomba de engranajes consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento:

Cuerpo con brida

Dos ruedas dentadas

Juntas

Las ruedas dentadas estn bien ajustadas axialmente y en su periferia con respecto al cuerpo, con el objeto de mantener las prdidas por fugas lo ms pequeas posible. La estruc-tura de la bomba de engranajes es sencilla.

Funcionamiento

La bomba de engranajes funciona segn el principio del desplazamiento. La rueda dentada A, impulsada en el sentido de la flecha, arrastra la rueda B con su dentado, hacindola girar en sentido opuesto.


La cmara S tiene comunicacin con el depsito. Al girar las ruedas y separarse los dientes quedan vacos los entredientes (cmaras de los dientes). Por la depresin originada, se aspira lquido del depsito. Este liquido llena las cmaras de los dientes. Estas transportan el lquido a lo largo de las paredes del cuerpo hasta la cmara P.

Los dientes engranados impelen el lquido de sus cmaras al espacio P y evitan que regrese de sta a la S. Como consecuencia, el lquido enviado a la cmara P ha de salir forzosamente de la cmara del cuerpo, para dirigirse hacia el consumidor. Como en una revolucin de la rueda, la cantidad de cmaras que trasportan el lquido (desplazndolo) es una determinada, el volumen de lquido impulsado por revolucin es constante. Se denomina

volumen de extraccin v (centmetros cbicos por revolucin; cm3/rev). El caudal Q en Lt/min resulta del volumen de extraccin v multiplicado por el nmero de revoluciones ( n ) por minuto.

En los entredientes entre las cmaras de aspiracin y de presin se encuentra lquido aplas-tado. Este se conduce a la cmara de presin por una ranura practicada en la cara frontal del cuerpo.

nvQ * en Lt/min

Actividad: Observar detenidamente de FESTO Hydraulics AVSEQ08 BOMBA, VLP Y FILTRO

Aplicacin

Se utiliza para producir una corriente de lquido en instalaciones hidrulicas y para producir una corriente de lubricacin.

Bomba hidrulica con un solo sentido de impulsin.


Bomba de engranajes

Actividad: Observar detenidamente el video Bomba de engranajes http://www.youtube.com/watch?v=eoocQiwkGbc

Actividad: Buscar en Youtube Serie Energa Hidrulica Titulo Las Bombas y los Actuadores en el

enlace https://www.youtube.com/watch?v=ySx8YWQEIiQ se describen completamente

las principales bombas, motores y cilindros hidrulicos.

Clasificacin de las bombas hidrulicas

Las bombas hidrulicas de desplazamiento positivo se clasifican segn el caudal:

Bombas de caudal constante (cilindrada constante)

Bombas de caudal variable (cilindrada variable)

Las bombas hidrulicas de desplazamiento positivo se clasifican segn su construccin:

Bombas de engranajes (Externos, internos, de lbulos etc.)

Bomba de paletas (Desequilibradas y equilibradas).

Bomba de pistones (Axiales y radiales).

Cilindrada:

Se refiere al volumen de aceite que la bomba puede entregar en cada revolucin, para una bomba de

engranajes externos

en cm3/rev

Donde:

D = Dimetro mayor del engranaje

d = Dimetro menor del engranaje

l = Ancho del engranaje

Caudal Terico:

Es el caudal que de acuerdo al diseo, debiera entregar la bomba (caudal Ideal)

Donde:

V = Cilindrada ( desplazamiento) (cm3/rev)

n = velocidad angular (rev/min) es decir en RPM


Rendimiento volumtrico:

Donde:

QR = Caudal Real

QT = Caudal Terico

2.6.1 Bombas de desplazamiento positivo:

Gracias al movimiento cclico constante de su parte mvil, una bomba de desplazamiento positivo es capaz de

entregar un caudal constante de lquido y soportar (dentro de sus lmites) cualquier presin que se requiera.

En otras palabras, una bomba de desplazamiento positivo genera caudal, pero a alta presin.

Una bomba de desplazamiento positivo consiste bsicamente de una parte mvil alojada dentro de una

carcasa. La bomba mostrada en la figura tiene un mbolo como parte mvil. El eje del mbolo est conectado

a una mquina de potencia motriz capaz de producir un movimiento alternativo constante del mbolo. El

puerto de entrada est conectado al depsito, en los puertos de entrada y salida, una bola permite que el

lquido fluya en un solo sentido a travs de la carcasa. Estas bombas las constituyen las del tipo

oleohidrulico, es decir, bombas que adems de generar el caudal, lo desplazan al sistema obligndolo a

trabajar, este fenmeno se mantiene an a elevadas presiones de funcionamiento. Pistn

Las bombas pueden clasificarse adems dependiendo de la forma en que se desplaza la parte mvil de stas;

si el desplazamiento es rectilneo y alternado, entonces se llamarn oscilantes, y si el elemento mvil gira se

llamarn rotativas.


Se dice que una bomba es de desplazamiento no positivo cuando su rgano propulsor no contiene elementos

mviles; es decir, que es de una sola pieza, o de varias ensambladas en una sola.

A este caso pertenecen las bombas centrfugas, cuyo elemento propulsor es el rodete giratorio. En este tipo

de bombas, se transforma la energa mecnica recibida en energa hidro-cintica imprimiendo a las partculas

cambios en la proyeccin de sus trayectorias y en la direccin de sus velocidades. Es muy importante en este

tipo de bombas que la descarga de las mismas no tenga contrapresin pues si la hubiera, dado que la misma

regula la descarga, en el caso lmite que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma

seguira en movimiento NO generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el mximo

consumo de fuerza motriz.

Por las caractersticas sealadas, en los sistemas hidrulicos de transmisin hidrosttica de potencia

hidrulica, NUNCA se emplean bombas de desplazamiento NO positivo.

Se dice que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su rgano propulsor contiene elementos

mviles de modo tal que por cada revolucin se genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada,

independientemente de la contrapresin a la salida. En este tipo de bombas la energa mecnica recibida se

transforma directamente en energa de presin que se transmite hidrostticamente en el sistema hidrulico.

En las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que

la misma se obstruya, aumenta la presin en el circuito hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura

de la bomba; por tal causal siempre se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una vlvula de

alivio o de seguridad con una descarga a tanque y con registro de presin.

Tipos de Bombas de Desplazamiento Positivo

Actividad: Datos para Seleccin de bomba hidrulica en el enlace

https://www.youtube.com/watch?v=5ezMzoHQS1o


2.7 Vlvula limitadora de presin

La vlvula limitadora de presin sirve:

Para limitar la presin de trabajo a un determinado valor ajustable

Para ajustar la presin mxima en el sistema hidrulico

Para proteger la instalacin de una carga excesiva por demasiada presin

Construccin

La vlvula limitadora de presin consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento

(1) Cuerpo, (2) Cono, (3) Muelle de compresin, (4) Tornillo de ajuste, (5) tuerca

Funcionamiento

En la posicin inicial, el cono es empujado por el muelle de compresin contra la abertura del taladro.

El lquido que entra con la presin eP acta sobre el cono.

Sobre dicha superficie acta una fuerza

APF e *

Siendo eP = presin delante del cono en Kpa y A = superficie circular del cono en cm2

La fuerza del muelle que acta sobre el cono puede ajustarse por medio del tornillo de ajuste y del muelle de compresin. Al sobrepasar la fuerza F lentamente la fuerza del muelle ajustada (presin de apertura), el cono se levanta de su asiento. Por el intersticio anular producido, el lquido sale sin presin en direccin hacia el depsito.

Al aumentar repentinamente la presin, en la abertura de entrada, por la inercia del cono y del muelle se producen puntas de presin que sobrepasan el valor mximo admisible.

En la vlvula limitadora de presin, de mando directo, tambin hay que tener en cuenta que la presin del sistema vara independientemente de la presin mxima ajustada junto con el caudal que sale.

Aplicacin

En todos los sistemas hidrulicos hay que montar una vlvula limitadora de presin de la bomba


con el objeto de evitar accidentes y daos por una presin excesiva.

Las vlvulas limitadoras de presin cerradas por muelles se utilizan para ajustar la presin de trabajo y limitar la presin de servicio o como vlvulas de seguridad para finalidades secundarias. Esta ejecucin sencilla es econmica y dentro de grandes lmites insensible a lquidos sucios sometidos a presin. Para caudales grandes se emplean vlvulas limitadoras de presin con mando indirecto (servopilotadas).

Representacin mediante smbolos

Para representar las vlvulas en esquemas de circuitos se emplean smbolos. Estos smbolos muestran solamente las funciones de las vlvulas, pero no los distintos tipos de construccin.

Los smbolos estn normalizados segn ISO 1219. Las vlvulas durante su funcionamiento pueden ocupar dos a mas posiciones finales fijas o pueden ocupar posiciones intermedias conforme al valor de ajuste de una variable (aqu presin), clasificndose estas como vlvulas sin posiciones de conmutacin fija. La vlvula Iimitadora de presin es una vlvula de este tipo.

Las vlvulas se representan por medio de cuadrados.

Dentro de los cuadrados los conductos se representan mediante lneas y las direcciones de flujo mediante puntas de flechas.

Si al conmutar la posicin se une la entrada (1) o la salida (2) con un empalme, la lnea de la flecha recibe en este extremo una lnea transversal que se entiende unida a la flecha al desplazar el cuadrado.

Las vlvulas se deben representar en la posicin de reposo. Por posicin de reposo se entiende la posicin en que las piezas mviles ocupan una posicin determinada si no se acciona la vlvula. En vlvulas con dispositivo de reposicin (p, ej mediante muelle) la posicin de reposo corresponde al cuadrado que tiene a su lado el muelle.

El cambio de posicin hay que imaginarlo esquemticamente con un desplazamiento del cuadrado con todas sus lneas y flechas hasta los empalmes. Para facilitar la comprensin se representa aqu la posicin final.

La vlvula es accionada por presin hidrulica. Simblicamente se representa con una lnea de pilotaje 2 que acta en sentido opuesto al de la presin del muelle de reposicin 1.

Smbolo segn ISO 1219 Vlvula Iimitadora de presin

Vlvula para limitar la presin en la entrada; se abre venciendo la fuerza del muelle recu-perador.


La flecha diagonal significa que la fuerza del muelle puede regularse.

Actividad : Establezca la diferencia entre una Vlvula de alivio de accin directa y una pilotada en el enlace http://www.cohimar.com/util/neumatica/neumatica_hidraulica12.html#V%C3%81LVULAS%20DE%20ALIVIO%20DE%20OPERACI%C3%93N%20%20PILOTO

Actividad: Observar detenidamente de FESTO Hydraulics AVSEQ08 BOMBA, VLP, DEPOSITO Y FILTRO http://www.youtube.com/watch?v=LQiA5Wpyhb4&feature=youtu.be

Actividad: Observar el video de FESTO Hydraulics AVSEQ13 VLP Y VRP http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=bH1DS_BElng&feature=fvwp

Actividad: Buscar en la Web y analizar el siguiente Video. http://www.youtube.com/watch?v=vO2CSbpE90A

Prctica N 1 Banco de Pruebas Hidrulico

Ajuste de la vlvula Iimitadora de presin, de accionamiento directo

Problema:

Establecer un sistema hidrulico conforme al esquema de circuito siguiente.

Las mediciones han de mostrar las propiedades de la vlvula limitadora de presin.

Fases de trabajo

Preparar el material didctico (vlvulas, mangueras, uniones, etc.)

Colocar los elementos segn el esquema de circuito

Pedir al profesor que examine el circuito

Analizar el ejercicio y verificar el comportamiento del componente hidrulico.

Desmontar el circuito y evaluar el ejercicio

Esquema de circuito I y II (Banco FESTO)

Nota


Para ajustar la presin mxima en el sistema, todos los elementos hidrulicos deben estar cerrados, a fin de que todo el caudal de extraccin pueda evacuarse p

Módulo Hidráulica Enero 2015

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