Manual Ley Pascal Sistemas Hidraulicos MOVI

PROFESOR: RONY E. LOPEZ RIQUELME rea de operacin

ESTUDIANTE: SANDRA TAIA TACURI 1

LEY DE PASCAL

Aunque los dos sean fluidos hay una diferencia importante entre los gases y los lquidos, mientras que los lquidos no se pueden comprimir en los gases s es posible. Esto lo puedes comprobar fcilmente con una jeringuilla, llnala de aire, empuja el mbolo y vers cmo se comprime el aire que est en su interior, a continuacin llnala de agua (sin que quede ninguna burbuja de aire) observars que por mucho esfuerzo que hagas no hay manera de mover en mbolo, los lquidos son incompresibles.

Esta incompresibilidad de los lquidos tiene como consecuencia el principio de Pascal (s. XVII), que dice que si se hace presin en un punto de una masa de lquido esta presin se transmite a toda la masa del lquido.

Como puedes ver en esta experiencia si se hace presin con la jeringuilla en un punto del lquido que contiene la esfera, esta presin se transmite y hace salir el lquido a presin por todos los orificios.

La aplicacin ms importante de este principio es la prensa hidrulica, sta consta de dos mbolos de diferente superficie unidos mediante un lquido, de tal manera que toda presin aplicada en uno de ellos ser transmitida al otro. Se utiliza para obtener grandes fuerzas en el mbolo mayor al hacer fuerzas pequeas en el menor.



La presin ejercida en el mbolo 1 se transmitir al mbolo 2, as pues p1 = p2 y por tanto que constituye la frmula de la prensa hidrulica, siendo F y S fuerza y superficie respectivamente. Como S2 es grande, la fuerza obtenida en ese mbolo F2 tambin lo ser.

SISTEMAS HIDRULICOS

Introduccin a la hidrulica

La hidrulica es la ciencia que forma parte la fsica y comprende la transmisin y

regulacin de fuerzas y movimientos por medio de los lquidos. Cuando se

escuche la palabra hidrulica hay que remarcar el concepto de que es la

transformacin de la energa, ya sea de mecnica elctrica en hidrulica para

obtener un beneficio en trminos de energa mecnica al finalizar el proceso.

Etimolgicamente la palabra hidrulica se refiere al agua:

Hidros - agua. Aulos - flauta.

Algunos especialistas que no emplean el agua como medio transmisor de energa,

sino que el aceite han establecido los siguientes trminos para establecer la

distincin:

Oleodinmica, Oleohidrulica u Olelica.

Produccin de energa hidrulica

La ventaja que implica la utilizacin de la energa hidrulica es la posibilidad de

transmitir grandes fuerzas, empleando para ello pequeos elementos y la facilidad

de poder realizar maniobras de mandos y reglaje. A pesar de estas ventajas hay



tambin ciertos inconvenientes debido al fluido empleado como medio para la

transmisin. Esto debido a las grandes presiones que se manejan en el sistema

las cuales posibilitan el peligro de accidentes, por esto es preciso cuidar que los

empalmes se encuentren perfectamente apretados y estancos.

Componentes de un sistema hidrulico

1.- Bombas y motores.

Nos proporcionan una presin y caudal adecuado de lquido a la instalacin.

Bomba hidrulica

La bomba hidrulica convierte la energa mecnica en energa hidrulica. Es un

dispositivo que toma energa de una fuente (por ejemplo, un motor, un motor

elctrico, etc.) y la convierte a una forma de energa hidrulica. La bomba toma

aceite de un depsito de almacenamiento (por ejemplo, un tanque) y lo enva

como un flujo al sistema hidrulico.

Todas las bombas producen flujo de aceite de igual forma. Se crea un vaco a la

entrada de la bomba. La presin atmosfrica, ms alta, empuja el aceite a travs

del conducto de entrada a las cmaras de entrada de la bomba. Los engranajes

de la bomba llevan el aceite a la cmara de salida de la bomba. El volumen de la

cmara disminuye a medida que se acerca a la salida. Esta reduccin del tamao

de la cmara empuja el aceite a la salida.

La bomba slo produce flujo (por ejemplo, galones por minuto, litros por minuto,

centmetros cbicos por revolucin, etc.), que luego es usado por el sistema

hidrulico. La bomba NO produce presin. La presin se produce por accin de

la resistencia al flujo. La resistencia puede producirse a medida que el flujo pasa

por las mangueras, orificios, conexiones, cilindros, motores o cualquier elemento

del sistema que impida el paso libre del flujo al tanque. Hay dos tipos de bombas:

regulables y no regulables.



Bombas no regulables

Las bombas no regulables tienen mayor espacio libre entre las piezas fijas y en

movimiento que el espacio libre existente en las bombas regulables. El mayor

espacio libre permite el empuje de ms aceite entre las piezas a medida que la

presin de salida (resistencia al flujo) aumenta. Las bombas no regulables son

menos eficientes que las regulables, debido a que el flujo de salida de la bomba

disminuye considerablemente a medida que aumenta la presin de salida. Las

bombas no regulables generalmente son del tipo de rodete centrfugo o del tipo de

hlice axial. Las bombas no regulables se usan en aplicaciones de presin baja,

como bombas de agua para automviles o bombas de carga para bombas de

pistones de sistemas hidrulicos de presin alta.

Bomba de rodete centrfuga

La bomba de rodete centrfuga consiste de dos piezas bsicas: el rodete (2),

montado en un eje de salida (4) y la caja (3). El rodete tiene en la parte posterior

un disco slido con hojas curvadas (1), moldeadas en el lado de la entrada. El

aceite entra por el centro de la caja (5), cerca del eje de entrada, y fluye al rodete.

Las hojas curvadas del rodete impulsan el aceite hacia afuera contra la caja. La

caja est diseada de tal modo que dirige el aceite al orificio de salida.

Bombas regulables

Hay tres tipos bsicos de bombas regulables: de engranajes, de paletas y de

pistones. Las bombas regulables tienen un espacio libre mucho ms pequeo

entre los componentes que las bombas no regulables. Esto reduce las fugas y

produce una mayor eficiencia cuando se usan en sistemas hidrulicos de presin

alta. En una bomba regulable el flujo de salida prcticamente es el mismo por

cada revolucin de la bomba. Las bombas regulables se clasifican de acuerdo con

el control del flujo de salida y el diseo de la bomba.

La capacidad nominal de las bombas regulables se expresa de dos formas.



Una forma es por la presin de operacin mxima del sistema con la cual la

bomba se disea (por ejemplo, 21.000 kPa o 3.000 lb/pulg2). La otra forma es la

salida especfica suministrada, expresada bien sea en revoluciones o en la

relacin entre la velocidad y la presin especfica. La capacidad nominal de las

bombas se expresa ya sea en l/min-rpm-kPa o gal EE.UU./min-rpm-lb/pulg2 (por

ejemplo, 380 l/min-2.000 rpm-690 kPa o 100 gal EE.UU./min-2.000 rpm-100

lb/pulg2).

Cuando la salida de la bomba se da en revoluciones, el flujo nominal puede

calcularse fcilmente multiplicando el flujo por la velocidad en rpm (por ejemplo,

2.000 rpm) y dividiendo por una constante.

Bombas de Engranajes

Las bombas son componentes del sistema hidrulico que convierten la energa

mecnica transmitida desde un motor elctrico a energa hidrulica. Las bombas

de engranajes son compactas, relativamente econmicas y tienen pocas piezas

mviles. Las bombas de engranajes externas se componen de dos engranajes,

generalmente del mismo tamao, que se engranan entre si dentro de una carcasa.

El engranaje impulsor es una extensin del eje impulsor. Cuando gira, impulsa al

segundo engranaje. Cuando ambos engranajes giran, el fluido se introduce a

travs del orificio de entrada. Este fluido queda atrapado entre la carcasa y los

dientes de rotacin de los engranajes, se desplaza alrededor de la carcasa y se

empuja a travs del puerto de salida. La bomba genera flujo y, bajo presin,

transfiere energa desde la fuente de entrada, que es mecnica, hasta un actuador

de potencia hidrulica.

Bombas de Paletas

- No Balanceadas:

La parte giratoria de la bomba, o el conjunto del rotor, se ubica fuera del centro del

anillo de leva o carcasa. El rotor est conectado a un motor elctrico mediante un

eje. Cuando el rotor gira, las paletas se desplazan hacia afuera debido a la fuerza

centrifuga y hacen contacto con el anillo, o la carcasa, formando un sello positivo.

El fluido entra a la bomba y llena el rea de volumen grande formada por el rotor

descentrado. Cuando las paletas empujan el fluido alrededor de la leva, el

volumen disminuye y el fluido se empuja hacia afuera a travs del puerto de

salida.

- Balanceadas:



En la bomba de paletas no balanceada, que se ha descrito anteriormente, una

mitad del mecanismo de bombeo se encuentra a una presin inferior a la

atmosfrica, mientras que la otra mitad est sometida a la presin total del

sistema. Esto da como resultado una carga en los costados sobre el eje mientras

se encuentra bajo condiciones de alta presin. Para compensar esto, la forma del

anillo en una bomba de paletas balanceada cambia de circular a forma de leva.

Con este diseo, los dos cuadrantes de presin se oponen entre s. Dos puertos

se encargan de la entrada del fluido y otros dos bombean el fluido hacia afuera.

Los dos puertos de entrada y los dos puertos de descarga estn conectados

dentro de la carcasa. Como se encuentran ubicados sobre lados opuestos de la

carcasa, la fuerza excesiva o la acumulacin de presin sobre uno de los lados es

neutralizada por fuerzas equivalentes pero opuestas sobre el otro lado. Cuando

las fuerzas se equilibran, se elimina la carga en los costados del eje.

Bombas de Pistn

Las bombas de pistn axial convierten el movimiento giratorio de un eje de entrada

en un movimiento axial de vaivn, que se produce en los pistones. Esto se logra

por medio de una placa basculante que es fija o variable en su grado de ngulo.

Cuando el conjunto del barril de pistn gira, los pistones giran alrededor del eje

con las zapatas de los pistones haciendo contacto con y deslizndose sobre la

superficie de la placa basculante. Con la placa basculante en posicin vertical, no

se produce ningn desplazamiento ya que no hay movimiento de vaivn. A medida

que el ngulo de la placa basculante aumenta, el pistn se mueve hacia adentro y

hacia fuera del barril siguiendo el ngulo de la placa basculante. En el diseo real,

el barril del cilindro est equipado con varios pistones. Durante una mitad del

crculo de rotacin, el pistn se mueve hacia fuera del barril del cilindro y genera

un aumento del volumen. En la otra mitad de la rotacin, el pistn se mueve hacia

adentro del barril del cilindro y genera una disminucin del volumen. Este

movimiento de vaivn succiona fluido y lo bombea hacia fuera.

Motor hidrulico

El motor hidrulico convierte la energa hidrulica en energa mecnica. El motor

hidrulico usa el flujo de aceite enviado por la bomba y lo convierte en un

movimiento rotatorio para impulsar otro dispositivo (por ejemplo, mandos finales,

diferencial, transmisin, rueda, ventilador, otra bomba, etc.).



2.- Depsito

Su misin es recuperar el fluido despus de usarlo y mantener un nivel adecuado

al uso de la instalacin. Vase 1.3.3.

3.- Acondicionadores del aceite

Son dispositivos que nos permiten mantener el aceite en unas condiciones de

limpieza adecuadas al uso de los elementos de la instalacin, de tal manera, que

alarga la vida de sta.

Estos elementos son:

Filtro: Es el encargado de retirar del aceite las partculas solidas en suspensin

(trozos de metal, plsticos, etc.) El aceite puede filtrarse en cualquier punto del

sistema. En muchos sistemas hidrulicos, el aceite es filtrado antes de que entre a

la vlvula de control. Para hacer esto se requiere un filtro ms o menos grande

que pueda soportar la presin total de la lnea. Colocado el filtro en la lnea de

retorno tiene tambin sus ventajas. Unas de las mayores es su habilidad de

atrapar materiales que entran al sistema desde los cilindros. El sistema impedir

que entre suciedad a la bomba. Esto es verdad siempre que no se agreguen

materias extraas al tanque, Cualquiera de los dos tipos de filtro en las tuberas

debe equiparse con una vlvula de derivacin.

Manmetro: Se pone despus de la bomba e indica la presin de trabajo.

4.- Red de distribucin:

Debe garantizar la presin y velocidad del aceite en todos los puntos de uso. En

las instalaciones oleohidrulicas, al contrario de las neumticas, es necesario un

circuito de retomo de fluido, ya que este se vuelve a utilizar una y otra vez.

El material utilizado suele ser acero o plstico reforzado y depende de su uso.

5.- Elementos de regulacin y control:



Son los encargados de regular el paso del aceite desde las bombas a los

elementos actuadores. Estos elementos, que se denominan vlvulas, pueden ser

activados de diversas formas: manualmente, por circuitos elctricos, neumticos,

hidrulicos o mecnicos. La clasificacin de estas vlvulas se puede hacer en tres

grandes grupos: de direccin, antirretorno y de presin y caudal.

Fluidos de Potencia.

La vida til del sistema hidrulico depende en gran medida de la seleccin y del

cuidado que se tenga con los fluidos hidrulicos. Al igual que con los componentes

metlicos de un sistema hidrulico, el fluido hidrulico debe seleccionarse con

base en sus caractersticas y propiedades para cumplir con la funcin para la cual

fue diseado.

Se usan lquidos en los sistemas hidrulicos porque tienen entre otras las

siguientes ventajas:

1. Los lquidos toman la forma del recipiente que los contiene.

2. Los lquidos son prcticamente incompresibles.

3. Los lquidos ejercen igual presin en todas las direcciones.

- Los lquidos toman la forma del recipiente que los contiene:

Los lquidos toman la forma de cualquier recipiente que los contiene. Los lquidos

tambin fluyen en cualquier direccin al pasar a travs de tuberas y mangueras

de cualquier forma y tamao.

- Los lquidos son prcticamente incompresibles:

Un lquido es prcticamente incompresible. Cuando una sustancia se comprime,

ocupa menos espacio. Un lquido ocupa el mismo espacio o volumen, aun si se

aplica presin. El espacio o volumen ocupado por una sustancia se llama

desplazamiento.

De acuerdo con la Ley de Pascal, la presin ejercida en un lquido, contenido en

un recipiente cerrado, se transmite ntegramente en todas las direcciones y acta

con igual fuerza en todas las reas. Por tanto, en un sistema cerrado de aceite

hidrulico, una fuerza aplicada en cualquier punto, transmite igual presin en todas

las direcciones a travs del sistema.

Las principales funciones de los fluidos hidrulicos son:

Transmitir potencia



Lubricar

Sellar

Refrigerar

Transmisin de potencia

Puesto que un fluido prcticamente es incompresible, un sistema hidrulico lleno

de fluido puede producir potencia hidrulica instantnea de un rea a otra. Sin

embargo, esto no significa que todos los fluidos hidrulicos sean iguales y

transmitan potencia con la misma eficiencia. Para escoger el fluido hidrulico

correcto, se deben tener en cuenta el tipo de aplicacin y las condiciones de

operacin en las que funcionar el sistema hidrulico.

Lubricacin

Los fluidos hidrulicos deben lubricar las piezas en movimiento del sistema

hidrulico. Los componentes que rotan o se deslizan deben poder trabajar sin

entrar en contacto con otras superficies. El fluido hidrulico debe mantener una

pelcula delgada entre las dos superficies para evitar el calor, la friccin y el

desgaste.

Accin sellante

Algunos componentes hidrulicos estn diseados para usar fluidos hidrulicos en

lugar de sellos mecnicos entre los componentes. La propiedad del fluido de tener

accin sellante depende de su viscosidad.

Enfriamiento

El funcionamiento del sistema hidrulico produce calor a medida que se transfiere

energa mecnica a energa hidrulica y viceversa. La transferencia de calor en el

sistema se realiza entre los componentes calientes y el fluido que circula a menor

temperatura. El fluido a su vez transfiere el calor al tanque o a los enfriadores,

diseados para mantener la temperatura del fluido dentro de lmites definidos.

Otras propiedades que debe tener un fluido hidrulico son: evitar la oxidacin y

corrosin de las piezas metlicas; resistencia a la formacin de espuma y a la

oxidacin; mantener separado el aire, el agua y otros contaminantes; y mantener

su estabilidad en una amplia gama de temperaturas.

Viscosidad

La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido para fluir a una

temperatura determinada. Un fluido que fluye fcilmente tiene una viscosidad baja.



Un fluido que no fluye fcilmente tiene una viscosidad alta. La viscosidad de un

fluido depende de la temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la viscosidad

del fluido disminuye. Cuando la temperatura disminuye, la viscosidad del fluido

aumenta. El aceite vegetal es un buen ejemplo para mostrar el efecto de la

viscosidad con los cambios de temperatura. Cuando el aceite vegetal est fro, se

espesa y tiende a solidificarse. Si calentamos el aceite vegetal, se vuelve muy

delgado y tiende a fluir fcilmente.

Se pueden diferenciar tres clases bsicas de fluidos hidrulicos, estos son los

siguientes:

a.- Lquidos de base acuosa: Aceite mineral en agua, Agua en aceite mineral,

Agua con glicerina y Glicol agua.

b.- Lquidos sintticos: Esteres Fosfatados y Siliconas c.- Aceites minerales y

vegetales

En algunos textos se incluye una cuarta categora que es la de los fluidos que no

causan dao al medio ambiente, esto se refiere a que el dao ser mnimo en

caso de un derrame.

Aceite lubricante

Todos los aceites lubricantes se adelgazan cuando la temperatura aumenta y se

espesan cuando la temperatura disminuye. Si la viscosidad de un aceite lubricante

es muy baja, habr un excesivo escape por las juntas y los sellos.

Si la viscosidad del aceite lubricante es muy alta, el aceite tiende a pegarse y se

necesitar mayor fuerza para bombearlo a travs del sistema. La viscosidad del

aceite lubricante se expresa con un nmero SAE, definido por la Society of

Automotive Engineers. Los nmeros SAE estn definidos como:

5W, 10W, 20W, 30W, 40W, etc.

Aceites sintticos

Los aceites sintticos se producen por procesos qumicos en los que materiales de

composicin especfica reaccionan para producir un compuesto con propiedades

nicas y predecibles. El aceite sinttico se produce especficamente para cierto

tipo de operaciones realizadas a temperaturas altas y bajas.

Fluidos resistentes al fuego



Hay tres tipos bsicos de fluidos resistentes al fuego: mezclas de glicol-agua,

emulsiones de aceite-agua-aceite y fluidos sintticos.

Los fluidos agua-glicol son una mezcla de 35% a 50% de agua (el agua inhibe el

fuego), glicol (qumico sinttico o similar a algunos compuestos con propiedades

anticongelantes) y espesantes del agua. Los aditivos se aaden para mejorar la

lubricacin y evitar la oxidacin, la corrosin y la formacin de espuma. Los fluidos

a base de glicol son ms pesados que el aceite y pueden causar cavitacin de la

bomba a altas velocidades. Estos fluidos pueden reaccionar con algunos metales

y material de los sellos, y no se pueden usar con algunas clases de pintura.

Las emulsiones de agua-aceite son los fluidos resistentes al fuego ms

econmicos. Al igual que en los fluidos a base de glicol, un porcentaje similar de

agua (40%), se usa como inhibidor al fuego. Las emulsiones agua-aceite se usan

en sistemas hidrulicos tpicos. Generalmente contienen aditivos para prevenir la

oxidacin y la formacin de espuma.

Los fluidos sintticos se usan bajo ciertas condiciones para cumplirrequerimientos

especficos. Los fluidos sintticos resistentes al fuego son menos inflamables que

los aceites lubricantes y mejor adaptados para resistir presiones y temperaturas

altas. Algunas veces los fluidos resistentes al fuego reaccionan con el material de

los sellos de poliuretano y en estos casos puede requerirse el uso de sellos

especiales.

Vida til del aceite hidrulico

El aceite hidrulico no se desgasta. El uso de filtros para remover las partculas

slidas y contaminantes qumicos alargan la vida til del aceite. Sin embargo,

eventualmente el aceite se contamina tanto que debe reemplazarse.

En las mquinas de construccin, el aceite se debe cambiar a intervalos de

tiempos regulares. Los contaminantes del aceite pueden usarse como indicadores

de desgaste no comn y de posibles problemas del sistema.

Limitador de presin en sistemas hidrulicos

Son vlvulas de seguridad que evitan la rotura de rganos mecnicos e

hidrulicos. Estas vlvulas se llaman normalmente cerradas. Son o bien de

accin directa, o bien pilotadas y estn siempre montadas en derivacin. Su tubo

de drenaje puede ser interno o externo. Por lo general son regulables.

Vlvulas de accin directa



Estas vlvulas son de muchos tipos. Las ms sofisticadas, montadas en los

circuitos de potencia, permiten un caudal mximo de salida de 150 litros / minuto,

bajo una presin de apertura de 200 bar. Sin embargo, es aconsejable utilizarlas

para aplicaciones de potencia ms modestas para reducir el calentamiento del

fluido. Estas vlvulas aseguran igualmente y con muy buen rendimiento, la

proteccin de los receptores.

Las ms sencillas de estas vlvulas estn constituidas por:

- Una bola, un asiento y un resorte calibrado

- Una bola, un asiento, un resorte y un dispositivo de regulacin del resorte

- Una aguja o cono, un asiento y un resorte calibrado

- Una aguja o cono, un asiento y un dispositivo de regulacin del resorte

- Una arandela de estanqueidad en elastmero o en plstico



- Un cojn de aceite o tubo amortiguador (para minimizar el movimiento

vibratorio perjudicial de las bolas, las agujas o conos y de los mbolos, producto

de las altas presiones a que son sometidos

Vlvulas de limitacin de presin pilotadas

Una vlvula de limitacin de presin pilotada puede estar constituida segn se

indica en la figura.

La cara derecha del pistn principal (5) est dirigida hacia el fluido del circuito de

presin; un orificio (a) en el pistn (5) pone en comunicacin la presin del

circuito con la cmara posterior de ste. Detrs del pistn (5) est situado un

resorte (4). En (R) figura el orificio de descarga: retorno al depsito (cuando

funciona la vlvula). La cmara posterior del pistn (5) est unida al piloto (3) por

un orificio calibrado (b).El piloto no es ms (que una vlvula de limitacin de

presin de accin directa. El aceite que atraviesa el orificio (a) se encuentra

tapado por el cono piloto (3) comprimido contra su asiento por el resorte (2). En

este croquis figura igualmente un dispositivo de regulacin (1) del resorte (2) y un

retorno al depsito (R).Este retorno, de caudal extremadamente dbil, es utilizado



por el fluido, antes del desplazamiento del pistn principal (5) y durante su

apertura (accin de descarga). La compresin del resorte (2) es quien determina el

calibrado de la vlvula y por tanto el desplazamiento del pistn (5) hacia la

izquierda, mientras que el resorte (4) hace el papel de soporte y de acelerador de

cierre. Las caractersticas de compresin de este ltimo resorte son muy

reducidas.

Debe tenerse en cuenta que, si el calibrado del resorte (2) determina la presin de

apertura, no gobierna el funcionamiento global de la vlvula, lo cual se explica de

la forma siguiente: El fluido del circuito puede penetrar en la cmara posterior del

pistn principal (5) por el orificio calibrado (a) y llegar frente al cono piloto (3) a

travs del orificio calibrado (b). En el momento exacto en el que la presin en el

circuito va a alcanzar (pero an no ha alcanzado) el valor de calibrado del resorte

(2), la presin en el conjunto de la vlvula pilotada, es decir, detrs de (A), es

esttica. En cuanto la presin ejerce sobre el cono piloto (3) un empuje

preponderante sobre el empuje antagnico ocasionado por el resorte (2), el cono

piloto (3) se desplaza hacia la izquierda y descubre el retorno (R), por lo que el

fluido circula hacia el depsito por este orificio. La seccin del orificio (b) es muy

superior a la del orificio (a); se comprende por lo tanto que la prdida en fluido por

(b) no puede ser compensada por el caudal que proviene de (a). Por lo tanto, de

ello se deriva una prdida de carga detrs del pistn principal (5) que se desplaza

francamente hacia la izquierda, permitiendo un gran caudal de retorno hacia (R).

Cuando la presin disminuye, el cono del piloto vuelve a apoyarse sobre su

asiento y el pistn principal cierra el retorno hacia (R).

Ventajas e inconvenientes de las vlvulas de limitacin de presin pilotadas

Este tipo de vlvulas tienen la ventaja de que prcticamente no vibran, adems de

que permiten una gama de regulacin ms amplia; sin embargo, tomando en

cuenta que a partir del momento en que acta la vlvula, todo el fluido

transportado por la bomba regresa al depsito, por las dimensiones de sta, se da

cierto calentamiento; as tambin, si no se tiene el cuidado suficiente para

mantener limpio el aceite que es transportado, ste puede obstruir la seccin del

orificio del pistn principal.

Depsito hidrulico

Tanque hidrulico

La principal funcin del tanque hidrulico es almacenar aceite, aunque no es la

nica. El tanque tambin debe eliminar el calor y separar el aire del aceite.



Los tanques deben tener resistencia y capacidad adecuadas, y no deben dejar

entrar la suciedad externa. Los tanques hidrulicos generalmente son hermticos.

La figura muestra los siguientes componentes del tanque hidrulico:

Tapa de llenado - Mantiene los contaminantes fuera de la abertura usada para

llenar y aadir aceite al tanque. En los tanques presurizados la tapa de llenado

mantiene hermtico el sistema.

Mirilla - Permite revisar el nivel de aceite del tanque hidrulico. El nivel de aceite

debe revisarse cuando el aceite est fro. Si el aceite est en un nivel a mitad de la

mirilla, indica que el nivel de aceite es correcto.

Tuberas de suministro y retorno - La tubera de suministro permite que el aceite

fluya del tanque al sistema. La tubera de retorno permite que el aceite fluya del

sistema al tanque.

Drenaje - Ubicado en el punto ms bajo del tanque, el drenaje permite sacar el

aceite en la operacin de cambio de aceite. El drenaje tambin permite retirar del

aceite contaminantes como el agua y sedimentos

Tanque presurizado

Los dos tipos principales de tanques hidrulicos son: tanque presurizado y tanque

no presurizado. El tanque presurizado est completamente sellado.

La presin atmosfrica no afecta la presin del tanque. Sin embargo, a medida

que el aceite fluye por el sistema, absorbe calor y se expande. La expansin del

aceite comprime el aire del tanque. El aire comprimido obliga al aceite a fluir del

tanque al sistema. La vlvula de alivio de vaco tiene dos propsitos: evita el vaco



y limita la presin mxima del tanque. La vlvula dealivio de vaco evita que se

forme vaco en el tanque al abrirse y permite que entre aire al tanque cuando la

presin del tanque cae a 3,45 kPa (0,5 lb/pulg2).Cuando la presin del tanque

alcanza el ajuste de presin de la vlvula de alivio de vaco, la vlvula se abre y

descarga el aire atrapado a la atmsfera. La vlvula de alivio de vaco puede

ajustarse a presiones de entre 70 kPa (10 lb/pulg2) y 207 kPa (30 lb/pulg2). Otros

componentes del tanque hidrulico son:

Rejilla de llenado - Evita que entren contaminantes grandes al tanque cuando se

quita la tapa de llenado.

Tubo de llenado - Permite llenar el tanque al nivel correcto y evita el llenado en

exceso.

Deflectores - Evitan que el aceite de retorno fluya directamente a la salida del

tanque, y dan tiempo para que las burbujas en el aceite de retorno lleguen a la

superficie. Tambin evita que el aceite salpique, lo que reduce la formacin de

espuma en el aceite.

Drenaje ecolgico - Se usa para evitar derrames accidentales de aceite cuando se

retira agua y sedimento del tanque.

Rejilla de retorno -Evita que entren partculas grandes al tanque, aunque no

realiza un filtrado fino.

Tanque no presurizado

El tanque no presurizado tiene un respiradero que lo diferencia del tanque

presurizado. El respiradero permite que el aire entre y salga libremente. La presin

atmosfrica que acta en la superficie del aceite obliga al aceite a fluir del tanque



al sistema. El respiradero tiene una rejilla que impide que la suciedad entre al

tanque.

Smbolos ISO del tanque hidrulico

La figura indica la representacin de los smbolos ISO del tanque hidrulico

presurizado y no presurizado. El smbolo ISO del tanque hidrulico no presurizado

es simplemente una caja o rectngulo abierto en la parte superior. El smbolo ISO

del tanque presurizado se representa como una caja o rectngulo completamente

cerrado. A los smbolos de los tanques hidrulicos se aaden los esquemas de la

tubera hidrulica para una mejor representacin de los smbolos.

Clculo de cilindros hidrulicos

Los cilindros hidrulicos de movimiento lineal son utilizados comnmente en

aplicaciones en donde la fuerza de empuje del pistn y su desplazamiento son

elevados.

Los cilindros hidrulicos de movimiento giratorio pueden ser de pistn-cremallera-

pin y de dos pistones con dos cremalleras en los que el movimiento lineal del

pistn es transformado en un movimiento giratorio mediante un conjunto de pin

y cremallera y el cilindro de aletas giratorias de doble efecto para ngulos entre 0

y 270.

formulas:

Fuerzas de extensin y retraccin.



2 2

F extensin [N] = P [MPa] *

2

4

*0.9 = P [bar]

*

2

40

*0.9

Siend

o:

F retraccin [N] = P

[MPa] *

(2

2 )

4

* 0.9 = P [bar]

*

(2

2 )

40

* 0.9

P= Presin de operacin

D= Dimetro interior del cilindro [mm]

d= Dimetro del vstago del pistn [mm]

0.9= Coeficiente de rozamiento de rodamientos, juntas y partes mviles del

cilindro.

Caudal de fluido hidrulico:

Q [l/min] = [

4

] * V [mm/s] * 60

1000



Velocidad efectiva del fluido hidrulico dentro de una tubera de dimetro interior d.

4

V [m/s] =

2 60

Circuitos hidrulicos bsicos

El esquema que sigue representa un circuito hidrulico de fuerza clsico, donde el

elemento de trabajo es un cilindro de fuerza.

Los elementos constitutivos del circuito hidrulico son:

- Un recipiente con aceite.

- Un filtro

- Una bomba para el aceite.

- Una vlvula de control que incluye una vlvula de seguridad o sobre presin

y la respectiva palanca de mando.

- El cilindro de fuerza.

- Conductos de comunicacin.

Mientras la palanca de accionamiento de la vlvula de control est en su posicin

de reposo (centro) el aceite bombeado por la bomba retorna libremente al

recipiente, de manera que el cilindro de fuerza se mantiene inmvil.

Una vez que se acciona la palanca de control en cualquiera de las dos

direcciones, se cierra la comunicacin del retorno libre al recipiente y se conecta la

salida de la bomba a uno de los lados del cilindro de fuerza mientras que el otro

lado se conecta al retorno. De esta forma la elevada presin suministrada por la

bomba acta sobre el pistn interior del cilindro de fuerza desplazndolo en una

direccin con elevada fuerza de empuje. El movimiento de la palanca de control en

la otra direccin hace el efecto contrario.



Circuitos hidrulicos de dos presiones o acoplados

Si en algunos sistemas hidrulicos se dispusiese de tan solo una presin de

trabajo, la desproporcin entre determinados componentes de los mismos y la

tarea que estn llamados a realizar seria considerable. Por ejemplo, en una

prensa hidrulica la pieza puede colocarse en posicin o sujetarse mediante un

cilindro hidrulico pequeo, pero el trabajo lo realiza otro de mayores dimensiones

y capacidad. Si las presiones de trabajo de ambos cilindros son iguales, el de

posicionamiento puede ser demasiado pequeo para realizar la funcin que se le

confa o el de mecanizacin de la pieza demasiado grande para que quepa en el

espacio que le corresponde.

Tambin cabe que no pueda suministrase el caudal de aceite que precisa un

cilindro de dimetro muy grande, debido al coste tan elevado de las bombas.

Estas dificultades pueden obviarse optando por que una parte del sistema

funcione a una determinada presin y la otra a una ms baja o ms alta.

Frecuentemente, en un circuito completo conviene emplear, escalonada o

simultneamente, varias presiones distintas. Con un sistema de dos presiones

puede reducirse considerablemente la influencia que algunos factores, como el

calor, el desgaste, las fugas y el consumo de energa, ejercen sobre el sistema.

Los mtodos que se emplean para obtener dos o ms presiones en un sistema

recurren a vlvulas reductoras, unidades de bombeo combinadas, vlvulas de

seguridad mandadas por levas, bombas independientes e intensificadoras.

Elementos de trabajo y control hidrulico

Elementos actuadores. Son los elementos que permiten transformar la energa

del fluido en movimiento, en trabajo til. Son los elementos de trabajo del sistema

y se pueden dividir en dos grandes grupos: cilindros, en los que se producen

movimientos lineales y motores, en los que tienen lugar movimientos rotativos.

Elementos de mando y control. Tanto en sistemas neumticos como en

hidrulicos, se encargan de conducir de forma adecuada la energa comunicada al

fluido en el compresor o en la bomba hacia los elementos actuadores.



Clasificacin de los elementos hidrulicos y sus partes

En todo sistema neumtico o hidrulico se pueden distinguir los siguientes

elementos:

Elementos generadores de energa. Tanto si se trabaja con aire como con un

lquido, se ha de conseguir que el fluido transmita la energa necesaria para el

sistema. En los sistemas neumticos se utiliza un compresor, mientras que en el

caso de la hidrulica se recurre a una bomba. Tanto el compresor como la bomba

han de ser accionados por medio de un motor elctrico o de combustin interna.

Elemento de tratamiento de los fluidos. En el caso de los sistemas neumticos,

debido a la humedad existente en la atmsfera, es preciso proceder al secado del

aire antes de su utilizacin; tambin ser necesario filtrarlo y regular su presin,

para que no se introduzcan impurezas en el sistema ni se produzcan

sobrepresiones que pudieran perjudicar su funcionamiento. Los sistemas

hidrulicos trabajan en circuito cerrado, y por ese motivo necesitan disponer de un

depsito de aceite y tambin, al igual que en los sistemas neumticos, debern ir

provistos de elementos de filtrado y regulacin de presin.

Elementos de mando y control. Tanto en sistemas neumticos como en

hidrulicos, se encargan de conducir de forma adecuada la energa comunicada al

fluido en el compresor o en la bomba hacia los elementos actuadores.

Elementos actuadores. Son los elementos que permiten transformar la energa

del fluido en movimiento, en trabajo til. Son los elementos de trabajo del sistema

y se pueden dividir en dos grandes grupos: cilindros, en los que se producen

movimientos lineales y motores, en los que tienen lugar movimientos rotativos.



Simbologa

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Manual Ley Pascal Sistemas Hidraulicos MOVI