Hidraulica

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  • 1. Conceptos, elementos ,esquemas y aplicaciones Carlos Javier Martín Lucas
  • 2. 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.
  • 3.
    • 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).
  • 4. Fundamentos Físicos • LA PRESIÓN (P)
  • 5.
    • 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
  • 6.
    • 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
  • 7.
    • 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.
  • 8. 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.
  • 9.
    • 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
  • 10.
    • 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.
  • 11.
    • 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 ).
  • 12.
    • 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).
  • 13. 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.
  • 14.
    • 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.
  • 15. Elementos de una instalación hidráulica
  • 16. Las bombas hidráulicas
  • 17.  
  • 18. Tipos de bombas
  • 19. 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.
  • 20.
    • Engranaje de lóbulo:
    • Esta bomba funciona siguiendo el principio de la bomba de engranajes de dientes externos, ambos elementos giran en sentidos opuestos.
  • 21. 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
  • 22. 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 .
  • 23. Válvulas distribuidoras
  • 24.  
  • 25.
    • 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.
  • 26. 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
  • 27. 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
  • 28. 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.
  • 29. 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
  • 30. 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.
  • 31. 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
  • 32. Actuadores
  • 33.
    • 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
  • 34. Elementos de una unidad hidráulica
  • 35. 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.
  • 36.  
  • 37. 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
  • 38. Tipos de acumuladores
    • Acumulador de contrapeso
    • Acumulador cargado por muelle
  • 39.
    • Acumulador de Pistón
    • Acumulador de Diafragma
    • Acumulador de gas no separado
    • Acumulador de vejiga
  • 40. Equipos de medición y otros componentes
    • Filtros
    • manómetros.
    • Termómetro.
    • Medidor de caudal.
    • Enfriador
    • Enfriador – calentador
    • Enfriador por aire
  • 41. Algunas aplicaciones de los sistemas hidráulicos
  • 42.