Hidraulica
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    Hidraulica Hidraulica Presentation Transcript

    • Conceptos, elementos ,esquemas y aplicaciones Carlos Javier Martín Lucas
    • INTRODUCCIÓN
      • La palabra Hidráulica proviene del griego "hydor" que significa agua.
      • Es la ciencia que estudia la transferencia de energía que ocurre cuando se empuja a un fluido líquido, el cual es su medio transmisor.
      • Suelen emplearse aceites minerales pero también líquidos sintéticos, agua o una emulsión agua-aceite.
      • La ventaja que implica la utilización de la hidráulica es la posibilidad de transmitir grandes presiones de trabajo (hasta 700 bar).
    • Fundamentos Físicos • LA PRESIÓN (P)
      • Principio de Pascal “La presión existente en un líquido confinado (encerrado) actúa igualmente en todas direcciones, y lo hace formando ángulos rectos con la superficie del recipiente".
      • Esta es la ley más elemental de la física referida a la hidráulica.
      P1 P2 P3 P4 P5 P 1 = P 2 = P 3 = P 4 =P 5
      • Aplicación de la Ley de Pascal por Bramah Joseph Bramah , utilizó el descubrimiento de Pascal para fabricar una prensa hidráulica.
      • Si una pequeña fuerza, actúa sobre un área pequeña, ésta creará una fuerza proporcionalmente mas grande sobre una superficie mayor.
      • Propagación de la presión
      • Multiplicación de la fuerza
      • Multiplicación de la presión
      • Multiplicación de la distancia
      • CAUDAL VOLUMÉTRICO Es el volumen de un liquido que fluye a través de un tubo por un tiempo conocido.
      • Q=V/t
      • Para un cilindro:
      • V=AxS-> Q=(AxS)/t
        • Q: caudal
        • V: volumen
        • t: tiempo
        • A: área
        • S: carrera
      • El caudal volumétrico de un líquido que fluye por un tubo de varios diámetros es igual en cualquier parte del tubo. Esto significa que el fluido a traviesa los segmentos más pequeños con mayor velocidad.
    • El flujo de fluidos en tuberías
      • Flujo laminar
      • Las capas de fluido se mueven en forma paralela una a la otra, las próximas a las paredes internas de la tubería lo hacen más lentamente, mientras que las cercanas al centro lo hacen rápidamente.
      • Función del fluido oleohidráulico
      • Las finalidades esenciales de un fluido oleohidráulico son:
        • Ser el medio transmisor de energía.
        • Lubrificar los componentes que constituyen el sistema.
        • Minimizar las fugas.
        • Disipar el calor generado en el sistema
      • Además de estas funciones:
          • Impedir la corrosión (oxidación).
          • Reducir la formación de espuma.
          • Compatibilidad con los elementos de estanqueidad.
          • Mantener un índice de viscosidad relativamente estable en un amplio rango de temperatura.
          • Resistencia al fuego.
          • No ser tóxico
      • Clasificación de los Fluidos
      • Desde 1977 la clasificación internacional adoptada para los aceites industriales (por el I.S.O.), está basada en la viscosidad a 40 gC en centiestokes .
      • Las distintas normas (AFNOR, DIN, CETOP, ISO)definen 4 tipos de fluidos:
              • HH : aceite mineral no inhibido.
              • HL : aceite mineral poseedor de propiedades antioxidantes y anticorrosión.
              • HM : fluido de categoria HL con características antidesgaste.
              • HV : fluido de categoria HM con propiedades viscosidad-temperatura mejoradas.
      • Propiedades de los fluidos
      • Densidad.
      • En la práctica, se puede asimilar al peso específico y proporciona, en algunos casos, una referencia en cuanto al origen del aceite.
      • La densidad se expresa en gramos por centímetro cúbico.
      • La densidad varia con la temperatura en 6x10 -4 g/cm 3 aproximadamente, por grado centígrado.
      • Cuanto mayor es el grado API, menor es la densidad.
      • La escala API va de 0 (que corresponde a 1076g/cm 3 ) y 100 (que corresponde a 0,6112g/cm 3 ).
      • Viscosidad
      • La viscosidad es la resistencia del fluido a derramarse o fluir por el interior de un conducto. Puede ser determinada midiendo el tiempo que tarda el fluido en fluir a través de un orificio normalizado a una determinada temperatura. Esta temperatura suele ser 100 gF y 210 gF (37.8 gC y 98.9 gC). En general, se definen dos tipos de viscosidad:
      • -La viscosidad dinámica
      • Donde τ es la tensión tangencial (se opone al movimiento) y es la dirección normal al movimiento. La unidad fundamental es al poise (en la práctica centipoise).
      • -La viscosidad cinemática
      • Donde ρ es la densidad del fluido. Su unidad fundamental es el stoke (en la práctica centistoke, cst).
    • Variación de la viscosidad:
      • Temperatura, la viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de densidad, que tiene lugar al aumentar la temperatura.
      • Presión , la viscosidad no se ve afectada ante presiones moderadas pero se han encontrado grandes incrementos a presiones sumamente elevadas.
      • Efectos a los que son sometido los fluidos
      • Un aumento de temperatura provoca un efecto de expansión en liquido y gases. La expansión del aceite hidráulico en un circuito cerrado es un problema, ya que la presión interna puede alcanzar valores de 1400 kg/cm2.
      • Todos los materiales son compresibles en mayor o menor grado (ya sean líquidos, gases o sólidos). El diseñado hidráulico debe tener en cuenta la compresibilidad de los líquidos para prevenir los golpes de ariete.
    • Elementos de una instalación hidráulica
    • Las bombas hidráulicas
    •  
    • Tipos de bombas
    • Bombas de engranajes
      • De dientes externos:
      • Están compuestas por un par de engranajes que trabajan dentro de un cuerpo de aluminio.
      • El aceite atrapado entre los dientes de los engranajes y las paredes de la caja, es llevado hacia la boca de salida.
      • Gracias a los dientes opuestos impiden que el aceite retroceda, por lo tanto el aceite es obligado a circular por todo el sistema.
      • De dientes internos:
      • Estas también constan de dos engranajes, pero en ella el engranaje recto gira dentro de otro más grande de dientes internos.
      • El principio de funcionamiento es el mismo que el de la bomba de engranajes externos, con la diferencia que en ésta ambos engranajes giran en la misma dirección.
      • Engranaje de lóbulo:
      • Esta bomba funciona siguiendo el principio de la bomba de engranajes de dientes externos, ambos elementos giran en sentidos opuestos.
    • Bombas de paleta
      • Desequilibradas:
      • Tiene un solo ciclo de trabajo a cada revolución del motor esta solo tiene una boca de entrada y una boca de salida y el rotor esta descentrado en relación con el estator.
      • Al tener la bomba una sola zona de alta presión se originan fuerzas que no son compensadas, lo que indica que la bomba se trata de una bomba desequilibrada.
      • Equilibradas:
      • El rotor y el anillo están ubicados concéntricamente.
      • Posee dos zonas de aspiración y dos de descarga, por lo tanto la aspiración y descarga se realiza dos veces en cada revolución.
      • Su caudal es fijo.
      • Las fuerzas resultantes se anulan, por lo tanto la bomba es equilibrada
    • Bombas de pistones
      • Axiales:
      • El vaivén de los pistones se consigue por el ángulo que forman el eje de accionamiento de la placa con el eje longitudinal del bloque de cilindros bombeando el aceite.
      • Radiales:
      • Estas son las más ingeniosas de todas permite obtener altas presiones, grandes caudales, grandes velocidades y caudal variable .
    • Válvulas distribuidoras
    •  
      • El fluido que circula por el sistema hidráulico debe ser dirigido convenientemente a los diversos cilindros, actuadores, o motores, de acuerdo a las exigencias y secuencias del trabajo que se deba realizar.
      • Las válvulas direccionales más elementales son las de dos, tres y cuatro vías .
      • Los accionamientos suelen ser iguales a los usados en sistemas neumáticos (pulsadores, rodillos, solenoides, etc.) pero en hidráulica se ejecutan por la derecha.
    • Válvulas reguladoras de caudal
      • Las aplicaciones de los reguladores de caudal no están limitadas a la reducción de la velocidad de los cilindros o actuadores en general, pues además tienen gran aplicación en accionamientos retardados, temporizaciones, impulsos, etc.
      • Los reguladores de caudal pueden se unidireccionales y bidireccionales.
      • Válvula de aguja
      • Válvula de compuerta
      • Válvula de esfera
    • Simbología
      • Reguladora de caudal bidireccional
      • Reguladora de caudal unidireccional
      • Reguladora de caudal compensada
      • Válvula de estrangulación de diafragma
      • Válvula de estrangulación de diafragma unidireccional
      • Válvula de estrangulación de diafragma ajustable
      • Válvula de estrangulación de diafragma ajustable unidireccional
      • Reguladora de caudal en alimentación
      • Controles de caudal
    • Válvulas reguladoras de presión
      • Una válvula reguladora de presión tiene por misión mantener en línea sistema un valor de presión constante, aún si la red de alimentación tiene presiones de valor oscilante y consumos variables.
      • Estas válvulas pueden tener un ajuste fijo o regulable, por lo que pueden ser con muelle o sin este.
    • Simbología
      • Limitadora de presión
      • Limitadora de presión con piloto externo
      • Reductora de presión
      • Válvula de descarga
      • Reductora de presión con piloto externo
      • Válvula de secuencia
      • Válvula de secuencia con piloto externo
      • Limitadora de presión preaccionada
      • Válvula de descarga con antirretorno
      • Válvula de descarga con piloto externo
      • Válvula de secuencia con antirretorno
    • Válvulas de seguridad
      • La válvula de seguridad es un elemento indispensable en las instalaciones hidráulicas y es el aparato que más cerca debe ponerse de la bomba, su misión es limitar la presión máxima del circuito para proteger a los elementos de la instalación.
      • Esta válvula, también conocida como válvula de descarga, de alivio, de sobrepresión o VLP, actúa cuando se alcanza el valor de la presión regulada en el resorte.
    • Válvulas de retención
      • También llamadas de bloqueo, antirretorno, check o clapet.
      • Es una válvula que permite la circulación del fluido en un solo sentido, en la dirección contraria se cierra impidiendo el paso.
      • La obturación del paso puede lograrse con una bola, disco, cono, etc., impulsada por la propia presión de trabajo o bien con la ayuda complementaria de un muelle.
      • Sin precarga
      • Con resorte de precarga
      • Desbloqueable
    • Actuadores
      • Cilindros
      • Retorno por resorte
      • Extensión por resorte
      • Retorno por fuerza externa
      • Con vástago simple( general)
      • Con amortiguación ajustable
      • A vías múltiples
      • Diferencial
      • Compresión
      • Telescópico
      • A tracción
      • Telescópico doble efecto
    • Elementos de una unidad hidráulica
    • Depósitos
      • Los depósitos de fluidos hidráulicos son fabricados con láminas de aceros, fundiciones especiales y aluminio.
      • Se clasifican en dos grandes grupos:
        • los abiertos al aire libre
        • los cerrados bajo presión
      • Y pueden ir instalados:
      • Con tubería que desemboca por encima del nivel del fluido.
      • Con tubería que desemboca por debajo del nivel del fluido (caso corriente).
      • Con tubería en carga.
      • Propósito de los depósitos:
      • Almacenar el fluido de transmisión de potencia.
      • Compensar las fugas.
      • Permitir que el fluido se desecante y se desemulsione.
      • Actuar como un regulador térmico.
      • Completar la función de filtrado.
      • Proteger al fluido contra la suciedad y cuerpos extraños.
    •  
    • Acumuladores
      • Los acumuladores son dispositivos hidráulicos que pueden realizar la misma función que una bomba, es decir, actúan como “generadores de energía”.
      • Propósitos de los acumuladores:
        • Acumulador de energía
        • Antigolpe de ariete
        • Antipulsaciones
        • Compensador de fugas
        • Fuerza auxiliar de emergencias
        • Amortiguador de vibraciones
        • Transmisor de energía de un fluido a otro
    • Tipos de acumuladores
      • Acumulador de contrapeso
      • Acumulador cargado por muelle
      • Acumulador de Pistón
      • Acumulador de Diafragma
      • Acumulador de gas no separado
      • Acumulador de vejiga
    • Equipos de medición y otros componentes
      • Filtros
      • manómetros.
      • Termómetro.
      • Medidor de caudal.
      • Enfriador
      • Enfriador – calentador
      • Enfriador por aire
    • Algunas aplicaciones de los sistemas hidráulicos
    •