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APUNTES DE HIDRÁULICA

AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS,NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

“INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO ELECTROMECÁNICO DE MAQUINARIA YCONDUCCIÓN DE LÍNEAS”

1er curso

BLOQUE DE CONTENIDOS IV: HIDRÁULICA

Profesores: Raquel Escribano AlcaidePierre Clouet Pérez

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INDICE:

Pg

I. HIDRÁULICA 3

II. PRINCIPIOS DE LOS CIRCUITOS HIDRAULICOS 9

2.1 PRINCIPIOS DE LOS CIRCUITOS HIDRAULICOS

2.2 CALCULO DE ENERGIA Y POTENCIA HIDRÁULICA

2.3 CIRCUITOS HIDRÁULICOS BÁSICOS Y SUS COMPONENTES

2.4 GENERALIDADES FLUIDOS HIDRÁULICOS

2.5 ESTRUCTURA DE BLOQUES DE UNA INSTALACIÓN OLEOHIDRÁULICA

III. ESTRUCTURA DE BLOQUES DE UNA INSTALACION

OLEOHIDRÁULICA 20

3.1 BOMBA

3.2 DEPOSITO O TANQUE

3.3 VALVULAS

3.4 FILTROS

3.5 SIMBOLOGIA

IV. MAGNITUDES FÍSICAS 40

V. FALLOS MÁS COMUNES EN HIDRÁULICA 43

VI. EJERCICOS 48

VII. BIBLIOGRAFIA 56

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I. HIDRÁULICA

La hidráulica es un sistema de transmisión de energía a través de un fluido.

La palabra “Hidráulica” proviene del griego “hydor” que significa “agua”. Hoy el

término hidráulica se emplea para referirse a la transmisión y control de fuerzas y movimientos

por medio de líquidos, es decir, se utilizan los líquidos para la transmisión de energía.

1.1 APLICACIONES

Las fuentes de energía mecánica suelen ser motores eléctricos o de explosión con

movimiento rotativo; con esta energía, en la mayoría de máquinas, se desea obtener una

diversidad de movimientos lineales y rotativos y de fuerzas de valores distintos; cuando la

transmisión de esta energía se realiza mecánicamente se requieren gran cantidad de mecanismos

para la transformación y regulación (embragues, reductores, bielas, frenos, etc., o incluso

fuentes adicionales de energía), que implican un elevado coste y una considerable reducción en

el rendimiento total del sistema.

Cuando la transmisión de esta energía se realiza hidráulicamente, la transformación se

consigue simplemente con tuberías y válvulas, consiguiendo, además, un elevado rendimiento.

Gracias a la óleo-hidráulica se consigue que una sola fuente de energía produzca

diversos movimientos simultáneos en una misma máquina.

En la vida diaria encontramos muchas máquinas que disponen de accionamientos

hidráulicos, sin necesidad de introducirse en ambientes industriales. En muchos casos, por su

familiaridad, no relacionamos el aparato con su componente hidráulico, por ejemplo cualquier

automóvil tiene sistemas hidráulicos para el circuito de frenado y la servodirección.

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Las principales ventajas de una transmisión hidráulica, en comparación con otra

mecánica, son:

Variación de la velocidad: La posibilidad de modificar la velocidad final del accionador

Reversibilidad: La posibilidad de invertir el sentido de giro o de desplazamiento

sin parada intermedia

Protección: La posibilidad de incluir elementos de seguridad para la

protección de los componentes

Arranque y paro en carga:La posibilidad de arrancar y/o parar el equipo con una carga

acoplada

Simultaneidad:La posibilidad de accionar diversos accionadores

simultáneamente

Ahorro de energía: La posibilidad de consumir exclusivamente la energía requerida

Seguridad (1):La posibilidad de separar las fuentes de energía de los

accionadores

Seguridad: La posibilidad de parar la máquina instantáneamente

(1) Factor muy importante en determinados ambientes explosivos

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Transmisión mecánica

Motor eléctrico Motor de explosión

Transmisión

hidráulica

- Variación de la velocidad difícil difícil a partir de "0"

- Reversibilidad (*) no si

- Protección si si si

- Arranque y paro en carga no no si

- Simultaneidad difícil muy difícil si

- Ahorro de energía no no si

- Seguridad (1) muy difícil muy difícil si

- Seguridad peligroso peligroso si

(*) los que lo permiten precisan de una deceleración, hasta la parada completa antes de

invertir el sentido giro

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1.2 PRINCIPIOS FÍSICOS

1.2.1 Presión:

La presión (p) en cualquier punto es la razón de la fuerza normal,

ejercida sobre una pequeña superficie, que incluya dicho punto.

P = F/A

[N/m2; kg/cm2]

F = Fuerza en N

A = Superficie en m2

En la mecánica de los fluidos, fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas

perpendicularmente a dicha superficie. En el Sistema Internacional de unidades (SI), la presión

se expresa en newton por metro cuadrado (N/m2):

1 N/m2 = 1 Pa (pascal)

105 Pa = 1 bar

1.2.2 Caudal:

El caudal, es el volumen de fluido (litros, m3, cm3 , etc.) por unidad de tiempo (min, horas,

etc.) que circula por una determinada conducción.

Q = A . v

[m3/s]

A = Superficie en m2

V = velocidad del fluido (m/s)

Para que exista un caudal debe existir una diferencia de presión entre dos puntos. Así, por

ejemplo, el fluido presurizado contenido en un recipiente hermético NO circula hasta que no

encuentra un punto por donde salir del recipiente (presión inferior a la del fluido); el fluido

SIEMPRE circulará desde el punto de mayor presión hacia el de menor presión

A pesar de su interrelación, debemos considerar que en un sistema oleohidráulico:

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El caudal y la presión son factores TOTALMENTE independientes

En condiciones normales de trabajo existe una presión y un caudal, sin embargo puede haber

caudal sin presión (la mínima para que se genere un movimiento del fluido) y puede haber

presión sin caudal; en un sistema oleohidráulico:

Caudal Velocidad

Presión Fuerza

1.2.3 Viscosidad:

Es la resistencia que opone un fluido al movimiento o a escurrir. Esta propiedad física está

relacionada en forma directa con la temperatura. Si la temperatura aumenta, la viscosidad de un

fluido líquido disminuye y al revés, si la temperatura disminuye la viscosidad aumenta.

Según el Sistema Internacional de Unidades se entiende bajo Intensidad la “viscosidad

cinemática” (Unidad: mm2/s)

Los límites de viscosidad son importantes en la práctica:

Una viscosidad demasiada baja (mucha fluidez) provoca fugas. La película lubricante

es delgada, por lo que puede romperse más fácilmente. En ese caso disminuye la

protección contra el desgaste. A pesar de ello, es preferible utilizar aceite de baja

viscosidad, ya que por su menor fricción se pierde menos presión y potencia.

Una viscosidad elevada (más consistencia) causa más fricción, lo que provoca pérdidas

de presión y calentamiento especialmente en las zonas de estrangulamiento. De este

modo se dificulta el arranque en frío y la segregación de agua, por lo que existe una

mayor tendencia a desgaste por cavitación.

Viscosidad cinemática

Limite inferior 10 mm2/s

Margen de viscosidad ideal 15 a 100 mm2/s

Límite superior 750 mm2/s

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En las aplicaciones deberán tenerse en cuenta las características de la viscosidad de los fluidos

en función de la temperatura, puesto que la viscosidad del fluido sometido a presión cambia

según la temperatura

Las características de la relación entre la viscosidad y la temperatura suelen ser expresadas

mediante el índice de viscosidad (VI). Cuanto mayor es el índice de viscosidad de un aceite

hidráulico, tanto menos varía su viscosidad o, en otras palabras, tanto mayor es el margen de

temperaturas dentro del cual puede utilizarse el aceite.

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II. CIRCUITOS HIDRÁULICOS

Figura 1

Un circuito hidráulico, sea simple o complejo, utiliza los siguientes principios

hidráulicos básicos:

2.1 PRINCIPIOS DE LOS CIRCUITOS HIDRAULICOS

La hidráulica consta de 5 principios:

Un liquido puede asumir cualquier forma

Un liquido es prácticamente incompresible

Ley de Pascal

Ley de Continuidad

Teorema de Bernouilli

Que desarrollaremos en los siguientes parágrafos.

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1. Un líquido puede asumir cualquier forma y puede ser bidireccional sin que esto afecte el

movimiento libre del flujo (Fig. 2).

Figura 2

2. Los líquidos son incompresibles.

3. La LEY DE PASCAL sostiene que cuando un fluido dentro de un contenedor es sometido a

presión, la presión se transmite igualmente en todas direcciones y a todas las caras del

contenedor. Éste es el principio que se usa para extender el apriete en un cilindro hidráulico

(Fig. 3).

Figura 3

F1 (N)

F2 (N)

S1 (m2)

S2 (m2)

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LEY DE PASCAL

21

1

11

S

FP

2

22

S

FP

Al fabricar los contenedores o cilindros de diferentes tamaños, aumenta la ventana mecánica en

la fuerza de trabajo (Fig. 4).

Figura 4

LEY DE PASCAL

21

1

11

S

FP

2

22

S

FP

Como:

S2 >> S1

F2 >> F1

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4. LEY DE CONTINUIDAD

Considerando a los líquidos como incompresibles y con densidad constantes, por cada sección

de un tubo pasara el mismo caudal por unidad de tiempo

2211

21

vAvA

QQ

Cuando las secciones de las conducciones son circulares

2221

21 vDvD

5. TEOREMA DE BERNOUILLI

El fluido hidráulico, en un sistema que trabaja contiene energía bajo tres formas:

Energía potencial: que depende de la altura de la columna sobre el nivel de referencia y

por ende de la masa del líquido.

Energía hidrostática: debida a la presión.

Energía cinética: o hidrodinámica debida a la velocidad

Energía térmica: Disipación de calor por rozamiento del liquido con los elementos del

sistema.

El principio de Bernouilli establece que la suma de estas energías debe ser

constante en los distintos puntos del sistema, esto implica por ejemplo, que si el diámetro de la

tubería varía, entonces la velocidad del líquido cambia. Así pues, la energía cinética aumenta o

disminuye; como ya es sabido, la energía no puede crearse ni destruirse, en consecuencia esta

variación de energía cinética será compensada por un aumento o disminución de la energía de

presión.

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2.2 CALCULO DE ENERGIA Y POTENCIA EN HIDRÁULICA

2.2.1 Energía potencial

La Energia potencial (J) se calcula:

W = m.g.h

Conm = masa (Kg)g = gravedad (9,81 m2/s)h = altura del liquido (m)

2.2.2 Energía de presión

La Energía de presión (J) se calcula

W = p . V

ConP = presión (Pa)V = variación del volumen (m3)

La energía de presión corresponde a la energíaabsorbida para la compresión del líquido. La

compresión asciende a 1 - 3% del volumen en consecuencia se trata de una compresiónrelativamente pequeña.

La energía de presión es el resultado de la presión que el fluido opone a lacompresión

2.2.3 Energía cinética

La energía cinética viene determinada por lavelocidad del flujo y por la masa

W = ½ m .v2

Conm = masa en Kgv = velocidad en m/s

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2.2.4 Energía térmica

La energía térmica en un sistema hidráulicoes generada debido a la fricción

W = V . p

Conp = perdidas de presión por fricción (Pa)V = volumen desplazado

2.2.5 Potencia

La potencia hidráulica viene determinada por la presión y el caudal volumétrico

P = p. Q

P = potencia (W = N/s)p = presión (Pa)Q = caudal (m3/s)

Resumen de transformación de la potencia:

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Cavitación:

La cavitación es la eliminación de pequeñísimas partículas en las superficies de los materiales.

En los elementos hidráulicos (bombas y válvulas), la cavitación se produce en los perfiles

agudos de los elementos de mando. Esta destrucción del material se debe a picos locales de

presión y a rápidos y fuertes aumentos de temperatura.

¿Cuáles son las causas para los picos de presión y de temperatura?

Si en un segmento de estrangulamiento aumenta la velocidad del caudal de aceite, se necesita

energía cinética. Esa energía cinética implica una reducción de la energía de presión. De este

modo pude provocarse una reducción de la presión en una zona de estrangulamiento, llegándose

a producir una depresión. A partir de una depresión de -0,3 bar se forman burbujas del aire que

escapa del aceite.

Si a continuación vuelve a subir la presión a raíz de una reducción de la velocidad, el aceite

invade repentinamente la zona ocupada por las burbujas de aire.

Después del segmento de estrangulamiento, vuelve a subir la presión, las burbujas se rompen y

entonces se produce la cavitación por las siguientes razones:

Picos de presión:

En el lugar en el que aumenta el diámetro se desprenden pequeñas partículas de la

pared, provocando una fatiga del material y, posiblemente, su destrucción. Este proceso

de cavitación es acompañado por ruidos considerables

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Combustión espontánea de la mezcla de aceite y aire:

Al romperse las burbujas, el aceite las invade instantáneamente. Debido a la elevada

presión implicada en este proceso y por la consecuente compresión del aire, surgen

temperaturas muy altas. De esta manera puede producirse una combustión espontánea

de la mezcla de aceite y aire en las burbujas, similar a la que puede observarse en los

motores de gasóleo (Efecto diesel).

2.3 GENERALIDADES: FLUIDOS HIDRÁULICOS

Misión de un fluido en óleo hidráulica

1. Transmitir potencia

2. Lubricar

3. Minimizar fugas

4. Minimizar pérdidas de carga

Fluidos empleados

Aceites minerales procedentes de la destilación del petróleo

Agua – glicol

Fluidos sintéticos

Emulsiones agua – aceite

El aceite en sistemas hidráulicos desempeña la doble función de lubricar y transmitir

potencia. Constituye un factor vital en un sistema hidráulico, y por lo tanto, debe hacerse una

selección cuidadosa del aceite con la asistencia de un proveedor técnicamente bien capacitado.

Una selección adecuada del aceite asegura una vida y funcionamiento satisfactorios de

los componentes del sistema, principalmente de las bombas y motores hidráulicos y en general

de los actuadotes. Algunos de los factores especialmente importantes en la selección del aceite

para el uso en un sistema hidráulico industrial, son los siguientes:

1. El aceite debe contener aditivos que permitan asegurar una buena característica anti

desgaste. No todos los aceites presentan estas características de manera notoria.

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2. El aceite debe tener una viscosidad adecuada para mantener las características de lubricante

y limitante de fugas a la temperatura esperada de trabajo del sistema hidráulico.

3. El aceite debe ser inhibidor de oxidación y corrosión.

4. El aceite debe presentar características antiespumantes.

Para obtener una óptima vida de funcionamiento, tanto del aceite como del

sistema hidráulico; se recomienda una temperatura máxima de trabajo de 65ºC.

2.4 CIRCUITOS HIDRÁULICOS BÁSICOS Y SUS COMPONENTES

Si bien la disposición en los circuitos hidráulicos puede variar considerablemente en

diferentes aplicaciones, muchos de los componentes son similares en su diseño o función. El

principio detrás de la mayoría de los sistemas hidráulicos es similar al de los gatos hidráulicos.

El aceite del depósito es empujado a través de una válvula anti-retorno dentro de una bomba de

pistones durante el ciclo ascendente del pistón (Fig. 5).

Figura 5

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Cuando se empuja el pistón de la bomba hacia abajo, el aceite pasa por una segunda

válvula anti-retorno hacia el interior del cilindro. Cuando la bomba es accionada hacia arriba y

hacia abajo, el aceite entrante extenderá el apriete del cilindro. El cilindro de elevación se

mantendrá en posición extendida porque la válvula anti-retorno se asienta por la presión que se

ejerce sobre ella desde el lado de carga del cilindro. El cilindro retorna a la posición neutra al

sacar de asiento o pasar por alto la válvula anti-retorno, lo cual permite que el aceite del cilindro

retorne al depósito (Fig. 6).

Figura 6

Como por lo general el desplazamiento de la bomba es menor que el del cilindro, cada

tiempo de la bomba moverá el cilindro en una cantidad muy pequeña. Si se requiere que el

cilindro se mueva más rápido, se debe aumentar el área de superficie del pistón de la bomba y/o

la rapidez con que se acciona la bomba. El flujo de aceite (CAUDAL) da al cilindro su

velocidad de movimiento y la presión de aceite genera la fuerza de trabajo.

Atención:

A pesar de su interrelación, debemos considerar que en un sistema oleohidráulico:

El caudal y la presión son factores TOTALMENTE independientes

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En condiciones normales de trabajo existe una presión y un caudal, sin embargo puede haber

caudal sin presión (la mínima para que se genere un movimiento del fluido) y puede haber

presión sin caudal; en un sistema oleohidráulico:

Caudal Velocidad

Presión Fuerza

2.5 ESTRUCTURA DE BLOQUES DE UNA INSTALACION

OLEOHIDRÁULICA

Esquema:

Circuito de presión:

El aceite es mandado a presión desde la bomba hacia los elementos de trabajo.

Presión de trabajo ≈ 100 bar (hasta 420 bar)

Circuito de descarga:

El aceite retorna desde los elementos de trabajo al depósito.

Presión de trabajo ≈ 7 bar (hasta 30 bar)

Circuito de aspiración

El aceite es aspirado desde el deposito hacia la bomba.

Presión de trabajo ≈ depresión (< 1 bar = aspiración)

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III. COMPONENTES:

3.1. BOMBA

Hemos definido la Oleohidráulica como la ciencia que estudia la transmisión y el

control de energía por medio de un fluido (líquido) presurizado, pero esta energía NO es

generada por el sistema oleohidráulico, éste sólo la transmite.

Por ello, en todos los sistemas oleohidráulicos se necesita una FUENTE de

ENERGÍA; ésta puede ser de muchos tipos: tracción animal (bombas manuales), motores

eléctricos o de explosión, o cualquier otro tipo de fuente de energía hidráulica, eólica o

mecánica.

Así una fuente externa de energía acciona una bomba, ésta la transforma en energía

hidráulica, la cual, en forma de caudal y presión, es transportada por el fluido hidráulico hasta

un elemento accionador, donde se vuelve a transformar en la energía mecánica necesaria para

realizar un trabajo

Las bombas hidráulicas son los elementos encargados de impulsar el aceite o líquido

hidráulico, transformando la energía mecánica rotatoria en energía hidráulica.

El proceso de transformación de energía se efectúa en dos etapas: aspiración y descarga.

Aspiración:

Al comunicarse energía mecánica a la bomba, ésta comienza a girar y con esto se genera

una disminución de la presión en la entrada de la bomba, como el depósito de aceite se

encuentra sometido a presión atmosférica, se genera entonces una diferencia de presiones lo que

provoca la succión y con ello el impulso del aceite hacia la entrada de la bomba.

Descarga

Al entrar aceite, la bomba lo toma y lo traslada hasta la salida y se asegura por la forma

constructiva que el fluido no retroceda. Dado esto, el fluido no encontrará mas alternativa que

ingresar al sistema que es donde se encuentra espacio disponible, consiguiéndose así la

descarga.

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3.1.1. Clasificación de las Bombas: CAUDAL

Atendiendo el tipo de caudal

El desplazamiento de fluido en cada cilindrada de una bomba de caudal fijo se mantiene

constante en cada ciclo o revolución, pues el caudal es constante a una velocidad de trabajo

determinada; por el contrario, el caudal de salida de una bomba de caudal variable puede

cambiarse y alterar la geometría del elemento de bombeo o la cilindrada del mismo

Caudal de una bomba:

El caudal de una bomba esta determinado por la siguiente relación:

CAUDAL = CILINDRADA * VELOCIDAD

VnQ

El caudal así obtenido es llamado caudal teórico, que es simplemente superior al caudal real en

función del rendimiento volumétrico de la bomba, es decir de las fugas internas de la misma.

Se define el rendimiento volumétrico como la relación entre el caudal real y el caudal teórico:

Este rendimiento volumétrico oscila entre el 80 y el 99% según el tipo de bomba, su

construcción y sus tolerancias internas, y según las condiciones especificas de velocidad,

presión, viscosidad del fluido, temperatura, etc.

Cuando se calcula el rendimiento total total de bombas, es necesario tener en cuenta el

rendimiento volumétrico vol (Visto anteriormente) y el rendimiento hidromecánico vol

(Perdidas de calor por fricción del liquido y de los elementos mecánicos)

hmvoltotal

CaudalConstante (cilindrada constante)

Variable (Cilindrada variable)

v real teoricoQ Q

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Pues la potencia resultante se quedan en:

Presión de Trabajo de una bomba

Todos los fabricantes otorgan a sus bombas un valor denominado presión máxima de trabajo,

algunos incluyen las presiones de rotura o la presión máxima intermitente, y otros adjuntan la

gráfica de presión/vida de sus bombas. Estos valores los determina el fabricante en función de

una duración razonable de la bomba trabajando en condiciones determinadas.

Se debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida de una bomba a un accionador que

genere contrapresión, el accionamiento consumirá muy poca energía, y se limitará a suministrar

el caudal determinado. Cuando exista la contrapresión, la energía para mover el émbolo

incrementará en función de la presión que alcance el fluido.

3.1.2. Clasificación de las Bombas: CONSTRUCCION

Atendiendo el tipo de construcción (Ver tablas adjuntas)

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Muy silenciosa, suministra un flujo de aceitesin pulsaciones. Sensible a las alturas de

aspiración-cavitación. Dentro de cada bomba seintroducen dos ó tres husillos helicoidales.

15 hasta3500

75900-5000Normal:

1450-2900

80 / 200Bomba de husillo

Utilización en instalaciones con alta presión detrabajo. Nivel de ruido medio.

0.5 hasta 10088-92750-3000Normal:

1450

350 / 700Radiales

Bomba empleada a menudo en combinacióncon transmisiones hidrostáticas, sobre todo con

potencias superiores a 30 C.V. Se instalarápreferentemente (sumergida en recipiente de

aceite) bajo el nivel de aceite.

0.5 hasta 25088-92750-3000Norma: 1450

250 / 400AxialesPistones

CaracterísticasCilindrada(cm³)

Rendimiento%

Velocidadde giro(r.p.m.)

Presión(bar)Trabajo /

Momentánea

Tipo de bomba

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3.2. DEPÓSITO O TANQUE

La función natural de un tanque hidráulico es:

Contener o almacenar el fluido de un sistema hidráulico

Evacuar el calor

Sedimentación

Separación del aire

Separación del agua

Cuando el fluido regresa al tanque, una placa deflectora (5) bloquea el fluido de retorno para

impedir su llegada directamente a la línea de succión. Así se produce una zona tranquila, la cual

permite sedimentarse a las partículas grandes de suciedad, que el aire alcance la superficie del

fluido y da oportunidad de que el calor se disipe hacia las paredes del tanque.

La desviación del fluido es un aspecto muy importante en la adecuada operación del tanque. Por

esta razón, todas las líneas que regresan fluido al tanque deben colocarse por debajo del nivel

del fluido y en el lado de la placa deflectora opuesto al de la línea de succión.

1. Filtro de aeración2. Tubería de retorno con filtro

incluido.3. Tapón de llenado de aceite4. Tubería de aspiración de la

bomba5. Placa de separación zona retorno

y aspiración.6. Orificio de vaciado7. Mirilla de nivel8. Tapa superior del depósito

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3.3. VÁLVULAS

Los sistemas hidráulicos lo constituyen:

Elementos de información Órganos de mando Elementos de trabajo

Para el tratamiento de la información y órganos de mando es preciso emplear aparatos quecontrolen y dirijan el flujo de forma preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie deelementos que efectúen las funciones deseadas relativas al control y dirección del flujo delaceite.

Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:

Distribuir el fluido Regular caudal Regular presión

3.3.1. VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS

Son válvulas de varios orificios (vías) los cuales determinan el camino el camino que debeseguir el fluido bajo presión para efectuar operaciones tales como puesta en marcha, paro,dirección, etc.

Representación esquemática

Hay que distinguir, principalmente:

1. Las vías, número de orificios correspondientes a la parte de trabajo.2. Las posiciones, las que puede adoptar el distribuidor para dirigir el flujo por una u otra

vía, según necesidades de trabajo

Funcionamiento de la válvula

La válvula en estudio, corresponde a una válvula distribuidora de corredera 4/2,lo que significa que posee 4 vías (A, B, P y T) y 2 posiciones (con el conmutador hacia laderecha y con el conmutador hacia la izquierda).

En la primera posición (figura 1) el conmutador comunica la línea de presión Pcon la línea de trabajo A y la línea de trabajo B queda comunicada con tanque T, por lo tanto elfluido que proviene de la bomba se dirige hacia A y el fluido de B retorna al tanque o depósitodel sistema.

En la segunda posición (figura 2) ocurre exactamente lo contrario, la línea depresión P queda comunicada con la línea de trabajo B y la línea de trabajo A se comunica contanque T.

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Clasificación de las válvulas direccionales

SISTEMA DE ASIENTO SISTEMA DE CORREDERA

A B

P TFigura 1

A B

P TFigura 2

VALV. DE ASIENTO

VALV. DE CORREDERA

Esférico

Disco Plano

Longitudinal

Corredera y Cursor

Giratoria

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Centros de las válvulas direccionales

Centro cerrado

En este tipo de centro, todas las vías permanecen cerradas, lo que impide, porejemplo, mover el vástago del cilindro manualmente. Además ya que la línea de presión estácerrada el fluido no encuentra más alternativa que seguir al estanque a través de la válvula deseguridad. Esta situación origina lo siguiente: el aceite debe vencer la resistencia que opone elresorte de dicha válvula por lo cual se eleva la presión hasta el nivel máximo, punto en el cual laválvula se abre y permite la descarga de la bomba a alta presión.

Centro Tandem

Aquí, en la posición central de la válvula direccional, se bloquean lasconexiones de trabajo, por lo tanto el sistema no puede ser movido manualmente.

Por otro lado, las conexiones de presión y tanque, están comunicadas, lo quepermite que la bomba en esta posición descargue directamente al depósito y a baja presión.

La reacción del sistema, cuando se ubica en una posición de trabajo es por lotanto mas lenta que en el caso anterior.

Centro flotante

La posición central de la válvula direccional, mantiene comunicadas las líneasde trabajo con la línea de tanque, por lo que se encuentran a baja presión, el vástago puede serdesplazado manualmente.

La conexión de presión se encuentra bloqueado por lo que el aceite no tiene masalternativa que seguir hacia el depósito a través de la válvula de seguridad, elevándose por lotanto la presión y se dice entonces que la bomba descarga a alta presión.

Centro Abierto

En este caso todas las vías están comunicadas, lo que significa en otras palabras,comunicadas con la línea de tanque, es decir, a baja presión. Dada esta situación, la bombadescarga también a baja presión.

La reacción del sistema es más lenta que en todos los casos anteriores.

P R

A B

P R

A B

P R

A B

A B

P R

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3.3.2. ACCIONAMIENTO DE LAS VÁLVULAS

Estos están referidos a la forma o el medio que se utiliza para desplazar elconmutador dentro de la válvula o el elemento de cierre. Pueden ser mecánicos (como muelles,rodillos, rodillos abatibles), manuales (pulsadores, palancas, pedales) y además accionadoshidráulicamente.

En los accionamientos del tipo mecánico y manual, es necesario aplicar unafuerza directamente sobre el conmutador ya sea con palancas resortes o pedales, entre otros, encambio en los accionamientos hidráulicos es la presión de un fluido que actúa sobre elconmutador la que genera la fuerza necesaria para provocar el desplazamiento, por otro ladopuede generar también fuerza, la depresión del fluido para desplazar el conmutador.

3.3.3. VALVULAS REGULADORAS DE CAUDAL

Las aplicaciones de los reguladores de caudal (también reguladores de flujo) noestán limitadas a la reducción de la velocidad de los cilindros o actuadores en general, puesademás tienen gran aplicación en accionamientos retardados, temporizaciones, impulsos, etc.Los reguladores de caudal pueden se unidireccionales y bidireccionales.

En los reguladores bidireccionales el flujo es regulado en cualquiera de las dosdirecciones. Tienen su principal aplicación cuando se precisa idéntica velocidad en uno y otrosentido del fluido.

Hay otros casos en los que se precisa que la vena fluida sea susceptible deregularse en una dirección, pero que quede libre de regulación en la dirección contraria. Enestos casos se recurre al empleo de reguladores de caudal unidireccionales.

Las válvulas reguladoras bidireccionales, representan en palabras simples, unaestrangulación en el conducto por el cual fluye el fluido, con lo cual se le restringe el paso, sinembargo la válvula de regulación unidireccional, está constituida a su vez, por otras dosválvulas; una de retención y otra que permite regular el caudal.

3.3.4. VALVULAS DE PRESION

Las válvulas de presión ejercen influencia sobre la presión del fluido o bienreacciona frente a valores de presión determinados.

Las principales válvulas de presión son:

1. Válvula reguladora de presión (reductora de presión)

Las válvulas reguladoras de presión reducen la presión de entrada hasta alcanzar el valor deuna presión de salida previamente ajustada.

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2. Válvulas limitadoras de presión (o Válvulas de seguridad)

Estas válvulas permiten ajustar y limitar la presión en un sistema hidráulico. La presión demando es consultada en la entrada (P) de la válvula.

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Las válvulas limitadoras de presión funcional según el siguiente principio:La presión de entrada (p) actúa sobre la superficie del elemento de cierre de la válvula ygenera la fuerza F = p1.A1

Si la fuerza de la presión de entrada es superior a la fuerza del muelle la válvula empiezaabrir. Entonces, una parte del caudal fluye hacia el depósito. Si la presión de entradacontinúa subiendo, la válvula sigue abriendo hasta que la totalidad del caudal de transportefluye hacia el depósito.

3. Válvula de secuencia (control de presión)

Estas válvulas permiten ajustar un valor de presión a partir del cual se quiere trabajar en unaparte del circuito.

3.4. FILTROS

Para prolongar la vida útil de los aparatos hidráulicos es de vital importanciaemplear aceites limpios, de buena calidad y no contaminado. La limpieza de los aceites se puedelograr reteniendo las partículas nocivas o dañinas y efectuando los cambios de aceite en lasfechas y periodos que establecen los fabricantes o que determinan las especificaciones técnicasdel aceite y/o elementos del circuito.

Los elementos que constituyen contaminantes para el aceite pueden ser entreotros:

Agua Ácidos Hilos y fibras Polvo, partículas de junta y pintura Partículas desprendidas de los elementos mecánicos

y 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:

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1. En reparaciones, limpiar profusamente2. limpiar el aceite antes de hacerlo ingresar al sistema3. cambiar el aceite contaminado periódicamente4. contar con un programa de mantenimiento del sistema hidráulico5. cambiar o limpiar los filtros cuando sea necesario

Elementos filtrantes

La función de un filtro mecánico es remover la suciedad de un fluido hidráulico.Esto se hace al forzar la corriente fluida a pasar a través de un elemento filtrante poroso quecaptura la suciedad.

Los elementos filtrantes se dividen en dos tipos: de profundidad y de superficie.

Elementos tipo profundidad

Los elementos tipo profundidad obligan al fluido a pasar a través de muchascapas de un material de espesor considerable. La suciedad es atrapada a causa de la trayectoriasinuosa que adopta el fluido.

El papel tratado y los materiales sintéticos son medios porosos comúnmenteusados en elementos de profundidad.

1. Papel micronic. Son de hoja de celulosa tratada y grado de filtración de 5 a 160. Losque son de hoja plisada aumenta la superficie filtrante.

2. Filtros de malla de alambre. El elemento filtrante es de malla de un tamiz más o menosgrande, normalmente de bronce fosforoso.

3. Filtros de absorción. Así como el agua es retenida por una esponja, el aceite atraviesa elfiltro. Son de algodón, papel y lana de vidrio.

4. Filtros magnéticos. Son filtros caros y no muy empleados; deben ser estosdimensionados convenientemente para que el aceite circule por ellos lo mas lentamenteposible y cuanto mas cerca de los elementos magnéticos mejor, para que atraigan laspartículas ferrosas

Elementos de tipo superficie

En un elemento filtrante tipo superficie la corriente de fluido tiene unatrayectoria de flujo recta, a través de una capa de material. La suciedad es atrapada en lasuperficie del elemento que está orientada hacia el flujo del fluido.

La tela de alambre y el metal perforado son tipos comunes de materiales usadosen los elementos de superficie.

Grados de filtración

Las partículas de suciedad se miden en m y en concordancia con ello también se indica elgrado de filtración. Dicha graduación se clasifica de la siguiente manera

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Grado absoluto de filtración:Indica el tamaño de la partícula más grande que puede atravesar el filtro

Grado nominal de filtración:Las partículas del tamaño nominal de los poros son retenidas por el filtro después devarios pasos

Dimensión media de poros:Unidad para el tamaño promedio de los poros de un filtro según la fórmula dedistribución de gauss

Valor Indica la diferencia de la cantidad de partículas de un determinado tamaño que se

encuentra en el lado de entrada y en el lado de salida del filtro.

Grado de filtración

recomendado x en

μm, siendo β x = 100

Tipo de sistema hidráulico

1 – 2 Para impurezas finas en sistemas altamente sensibles con gran

fiabilidad; preferentemente en aviación y laboratorios

2 – 5 Para sistemas de mando y control sensibles y de alta presión; con

frecuencia en la aviación, robots industriales y máquinas herramientas

5 – 10 Para sistemas hidráulicos de alta calidad y fiabilidad con previsible

larga vida útil de sus componentes

10 – 20 Para hidráulica general y sistemas hidráulicos móviles; presiones

medianas y tamaños intermedios.

15 – 25 Para sistemas de baja presión en la industria pesada o para sistemas de

vida útil limitada

20 - 40 Para sistemas de baja presión con holguras grandes

Tipo de Filtración

Filtración del aceite de descarga:

Los filtros para el aceite de descarga son montados directamente sobre el depósito deaceite. El cuerpo y el cartucho del filtro tienen que poder resistir picos de presión que seproducen cuando se abren repentinamente válvulas grandes, o tienen que estar provistosde una válvula de desviación de respuestas rápida que dirija el aceite directamente haciael depósito.

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Parámetros importantes:

Presión de funcionamiento Según el tipo, hasta máx. 30 barCaudal Hasta 1300 l/min (en filtros incorporables al depósito)

Hasta 3900 l/min (en filtros grandes para tuberías)Grado de filtración 10 – 25 μmDiferencia max.De depresión Δp

Hasta 70 bar, según el tipo de cartucho

Filtración del aceite de aspiración:

Estos filtros se hallan en la línea de aspiración de la bomba; con ello, el fluidohidráulico es aspirado del depósito a través del filtro.

Grado de filtración: 60 – 100m.Este tipo de filtro se utiliza preferentemente en sistemas hidráulicos que no ofrecengarantías en relación con la pureza del aceite en el depósito. Su función principalconsiste en proteger la bomba y tienen un bajo rendimiento de filtración ya que permiteel paso de partículas de 0,06 a 0,1 mm. Además dificultan la aspiración del aceite por labomba debido a una considérale disminución de la presión. Esta es la razón por la queestos filtros no pueden tener una mayor grado de filtración, ya que en ese caso generaríauna depresión en la bomba con el consecuente efecto de cavitación.

Filtro de presión:Estos filtros están ubicados en la tubería de impulsión del sistema hidráulico delante deelementos son sensibles a la suciedad, como por ejemplo válvulas o reguladores decaudal. Este filtro tiene que ser muy resistente, ya que está expuesto a la presión detrabajo máxima.

Parámetros importantes

Presión de funcionamiento Hasta 420 barCaudal Hasta 330 l/minGrado de filtración 3 – 5 μmDiferencia máx.De depresión Δp

Hasta 200 bar, según el tipo de cartucho

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Perdida de presión:

Cualquier filtro provoca una perdida de presión. En este sentido, pueden aplicarse los siguientescriterios orientativos:

- Filtro de presión: p ≈ 1 hasta 1,5 bar- Filtro de descarga p ≈ 0,5 bar- Filtro de aspiración p ≈ 0,05 a 0,1 bar

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3.5. SIMBOLOGIA

3.5.1. LINEAS

Línea sólida - Principal ____________

Línea interrumpida - Piloto

----------------------

Línea punteada - Escape o línea de drenaje

--------------------

Línea de centros – Bloques o conjuntos

Líneas cruzadas (no es necesario hacer laintersección en un ángulo de 90°)

ó

Unión de líneas

Línea flexible Flechas (cualquier flecha que cruza un símbolo a45° indica ajuste o regulación)

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3.5.2. BOMBAS

Dispositivo rotatorio básico Dispositivo rotatorio con puertos

Bomba unidireccional de caudal constante Bomba bidireccional de caudal constante

Bomba unidireccional de caudal variable Bomba bidireccional de caudal variable

3.5.3. MOTORES HIDRAULICOS

Motor unidireccional de desplazamiento constante Motor bidireccional de desplazamiento constante

Motor unidireccional de desplazamiento variable Motor bidireccional de desplazamiento variable

3.5.4. VALVULAS DIRECIONALES

Una posición Dos posiciones

Tres posiciones Posición de paso abierto

Posición de Bloqueo de flujo Conexiones (pequeños segmentos en losrectángulos)

Válvula 2 vías 2 posiciones (2/2) normalmentecerrada

Válvula 2 vías 2 posiciones (2/2) normalmenteabiertaA

P

A

P

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Válvula 3 vías 2 posiciones (3/2) normalmentecerrada

Válvula 3 vías 2 posiciones (3/2) normalmentecerrada

Válvula 4 vías 2 posiciones (4/2) Válvula 5 vías 2 posiciones (5/2)

Válvula 4 vías 3 posiciones (4/3) Centro cerrado Válvula 4 vías 3 posiciones (4/3) Centro tandem

Válvula 4 vías 3 posiciones (4/3) Centrosemiabierto

Válvula 4 vías 3 posiciones (4/3) Centro abierto

3.5.5. ACCIONAMIENTO DE VÁLVULAS DIRECCIONALES

3.5.5.1. Manuales

Pulsador Manual

Pedal Palanca

3.5.5.2. Mecánicos

Resorte Rodillo

Rodillo abatible Enclavamiento

P R

A

P R

A

P R

A B BA

R RP

P R

A B

P R

A B

P R

A B A B

P R

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3.5.5.3. Eléctrico

Simple solenoide (1 sentido) Doble solenoide (1 sentidos)

Doble solenoide (2 sentidos)

3.5.5.4. Neumático

Directo por presión Indirecto por presión

Directo por depresión Indirecto por depresión

3.5.5.5. Hidráulico

Directo por presión Indirecto por presión

Directo por depresión Indirecto por depresión

3.5.5.6. Otras válvulas

Válvula reguladora de caudal bidireccional Válvula reguladora de caudal bidireccionalregulable

Válvula reguladora de caudal unidireccional Válvula antirretorno

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Válvula reductora de presión Válvula limitadora de presión acción directa

Válvula limitadora de presión, acción indirecta

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IV.MAGNITUDES FÍSICAS PRESION

MAGNITUDES FÍSICAS

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POTENCIA

Pg 43

V. FALLOS MÁS COMUNES EN HIDRÁULICA

Los sistemas hidráulicos no requieren de un trabajo extremadamente complejopara su mantenimiento y conservación, puesto que en ambos casos, se cuenta con medioslubricantes que protegen los elementos y accesorios de dichos sistemas.

Cualquier sistema hidráulico puede dañarse, ya sea por hacerlo trabajar a unavelocidad excesiva, por permitir que se caliente demasiado, por dejar subir en exceso la presión,o por dejar que el fluido se contamine.

Un correcto mantenimiento de estos sistemas evitará que se produzcan averíaso daños. Atendiéndose a un programa de cuidados periódicos se evitan muchos inconvenientesy deterioros. De ésta forma y corrigiendo pequeños problemas se puede evitar la ocurrencia degrandes averías.

Lo primero que un mecánico debe hacer, es determinar en forma precisa elmodo en que se presenta la avería. Con lo cuál le será fácil determinar si ésta obedece a causasde tipo mecánicas, hidráulicas o eléctricas.

Si se realiza una comprobación sistemática y teórica, se puede ir rodeando laavería hasta controlar el punto que se cree es la causa.

Se pueden distinguir:

1.- Averías de la secuencia y dirección de los movimientos de trabajo. 2.- Averías en las velocidades y regularidad de los movimientos de trabajo

En el caso primero, la causa radica principalmente en averías del mando(sistema electrónico o elementos hidráulicos del pilotaje)

En el segundo caso, dependen del caudal (bombas, compresores y reguladoresde caudal) y del fluido (aceite, aire e impurezas en éstos)

5.1. FALLOS EN BOMBAS Y MOTORES

La bomba o el motor hacen ruido

Puede deberse a:

Ingreso de aire a la aspiración Obstrucción en el tubo de aspiración Filtro de aspiración tapado Nivel de aceite bajo Bomba o motor con piezas gastadas

La bomba o el motor se calientan

Puede deberse a:

Refrigeración deficiente Cavitación Obstrucción en el circuito Presión muy alta Velocidad de giro elevada

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La bomba no entrega caudal o lo hace en forma deficiente

Puede deberse a:

Árbol de la bomba roto Entrada de aire en la aspiración Nivel de aceite bajo Sentido de giro invertido Filtro obstruido Bomba descebada

Fugas en la bomba o motor

Puede deberse a:

Estanqueidad deficiente de los sellos y juntas Fugas en el cuerpo Piezas gastadas

La bomba o motor no gira

Puede deberse a:

Llega poco caudal Fugas internas Carga inadecuada Motor o bomba inadecuada

Roturas de piezas internas

Puede deberse a:

Presión de trabajo excesiva Agarrotamiento por falta de líquido Abrasivos no retenidos por el filtro

El motor gira más lento que el caudal que le llega

Puede deberse a:

Fugas internas Presión baja de entrada Temperatura muy elevada

Desgaste excesivo de bombas y motores

Puede deberse a:

Abrasivos o barros en el líquido Exceso o falta de viscosidad Presión muy elevada de trabajo Desalineamiento del eje de la bomba o motor

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5.2. FALLOS EN VÁLVULAS

Válvula reguladora de presión

Regulador no regula o ajusta sólo a presión excesiva

Puede deberse a:

Muelle roto Muelle agarrotado Muelle desgastado

Falta de presión

Puede deberse a:

Orificio equilibrador obstruido Holgura en el émbolo Émbolo agarrotado Muelle agarrotado Partículas que mantienen parcialmente abierta la válvula Cono o asiento gastado o en mal estado

Sobrecalentamiento del sistema

Puede deberse a:

Trabajo continuo a la presión de descarga Aceite demasiado viscoso Fugas por el asiento de la válvula

Válvula reguladora de Caudal

Regulador no regula el caudal

Puede deberse a:

Muelle roto Regulador agarrotado Asiento defectuoso Mal estado de válvula antirretorno

El caudal varía

Puede deberse a:

Émbolo agarrotado en el cuerpo de la válvula Aceite demasiado denso Suciedad del aceite

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Caudal inadecuado

Puede deberse a:

Válvula mal ajustada Carrera del pistón de la válvula restringida Canalización u orificios obstruidos Aceite muy caliente

Válvula de retención

Fugas

Puede deberse a:

Juntas en mal estado Conexiones flojas Asientos defectuosos

Válvula agarrotada

Puede deberse a:

Contrapresión en drenaje Asiento defectuoso No hay drenaje

Válvulas distribuidoras

El distribuidor se calienta

Puede deberse a:

Temperatura elevada del aceite Aceite sucio Carrete agarrotado Avería en el sistema eléctrico

Distribución incompleta o defectuosa

Puede deberse a:

Conmutador con holgura o agarrotado Presión de pilotaje insuficiente Electroimán quemado o defectuoso Muelle de centrado defectuoso Desajuste del émbolo o conmutador

El cilindro se extiende o retrae lentamente

Puede deberse a:

El émbolo de distribución no se centra bien El émbolo de distribución no se corre al tope Cuerpo de válvula gastado Fugas en el asiento de la válvula

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Fugas en la válvula

Puede deberse a:

Juntas defectuosas Contrapresión en el drenaje Ralladuras en el conmutador y/o asiento de la válvula Conexiones defectuosas

Carrete o conmutador agarrotado

Puede deberse a:

Suciedad o contaminación en el fluido Aceite muy viscoso Juntas en mal estado Ralladuras

5.3. FALLOS EN FILTROS

Filtración inadecuada

Puede deberse a:

Filtro obstruido Filtro inadecuado Mantenimiento inadecuado Exceso de suciedad en el aceite Al estar el conducto tapado se abre la VLP y el aceite pasa sin filtrar

5.4. FALLOS EN CONECTORES Y TUBERÍAS

Vibraciones

Puede deberse a:

Caudal pulsatorio de la bomba Aire en el circuito Regulación de la presión inestable Cavitación Tuberías mal fijadas

Mala estanqueidad

Puede deberse a:

Juntas desgastadas o mal instaladas Conectores flojos o sueltos Mala instalación Tubería con tensiones.

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VI.EJERCICIO

Aplicaciones hidráulicas

Ejercicio1:a) Indica 2 ventajas de la hidráulica sobre la neumáticab) Da 1 ejemplo práctico de utilización de la hidráulica

Principio físico (Unidades, Fuerza, Presión y caudal)

Ejercicio 2.:

Realiza los siguientes cambios de unidades: (1 pt)a) 500 mm mb) 5000 cm2 m2c) 5 Kg Nd) 5 bares: Pascalese) 5 pascales N/m2f) 50 pascales Kg/m2g) 5 l/min l/sh) 0,5 m3 dcm3

Disponemos de un cilindro cuyo émbolo tiene un diámetro 2,5 cm. El aceite hidráulico de lainstalación se inyecta a una presión de 85 bares.Se pide):

i) Calcular la fuerza que desarrolla el cilindro en el avance (expresar el resultadoen Newtons y en Kilos) (0,5 pts)

j) ¿Qué volumen de aceite se ha inyectado si el recorrido del vástago es de 120mm? (expresar el resultado en litros y m3)

k) Calcular el caudal necesario para que el cilindro salga en 10s (expresar elresultado en litros/min)

Calcular el caudal de:

l) Una instalación hidráulica donde el volumen entregado por la bomba hidráulicaen un minuto es de 40 litros.

m) Una instalación hidráulica cuyas tuberías tienen un diámetro de 5 mm y elfluido atraviesa las mismas con una velocidad de 0,75 m/s.

n) Calcular el volumen desprendido por un grifo que queda abierto 10s y que tieneun caudal de 4,2 l/min

o) Calcular el tiempo necesario para rellenar una piscina que tiene 105 l con ungrifo que tiene un caudal de 4,2 l/min

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p) Determinar la velocidad de desplazamiento del liquido en una tubería si sucaudal es de 4,2 l/min y la sección de tubo de 0,28 cm2

q) Calcular el caudal que debe producir la fuente de energia para que un cilindrode sección 8 cm2, 10 cm de desplazamiento salga en 1 minuto?

Principio de los circuitos hidráulicos(Ley de Pascal, Ley de continuidad, Teorema de Bernoulli)

Ejercicio 3.: Multiplicación de fuerzas

Disponemos de un gato hidráulico que queremosutilizar para levantar un coche. El coche quedebemos levantar tiene un peso de 1500 Kg.¿Cuál es la magnitud de la fuerza F1 que actúasore el embolo?

Magnitudes conocidas:Mc = 1500 KgA1=40 cm2

A2 = 1200 cm2

Constatamos que F1 es demasiado grande para se accionada por una palanca manual.Si F1 = 100 , ¿Cuál deberá ser la superficie A2 del embolo?

Queremos pues calcular la cantidad de palancas que deberemos dar para levantar elcoche de 0,5 m altura suficiente para poder cambiar la rueda si utilizamos un gatohidráulico (ver esquema adjunto) y aplicando las fuerzas anteriores.

Magnitudes conocidas (Caso 1) Magnitudes conocidas (Caso 2)

A1 = 40 cm2 A1 = 40 cm2A2 = 1200 cm2 A2 = 6000 cm2s1 = 15 cm s1 = 15 cm

Con s1 el desplazamiento de la palanca y del embolo respectivamente del gatohidráulico.

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En el caso de un cilindro de doble efecto es posible que surjan presiones demasiadoelevadas por efecto de multiplicación si se bloquea la evacuación de la salida dellíquido.

Magnitudes conocidas (Caso 1) Magnitudes conocidas (Caso 2)p1 = 10 bar p1= 20 barA1 = 8 cm2 p2 = 100 barA2 = 4,2 cm2 A1 = 8 cm2

Calcular las presión p2 resultante si se bloquea la salida?

Ejercicio 4: Ley de continuidad

Determinar el caudal que fluye por esta tubería conociendo las siguientes magnitudes:v1 = 4 m/sv2 = 100 m/sA1 = 2 cm2A2 = 0,08 cm2

Determinar la velocidad del flujo v1 en el conducto de alimentación y la velocidad v2de avance del cilindroQ = 10 l/mind1 = 6mmd2 = 32 mm

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Ejercicio 5: Energía y Potencia

1. Energía potencial

La Energia potencial (J) se calcula:

W = m.g.h

Con m = masa (Kg)g = gravedad (9,81 m2/s)h = altura del liquido (m)

Calcular para las siguientes magnitudes la energíapotencial:

m = 100 Kgg = 9,81 m/s2h = 2m

2. Energía de presión

La Energía de presión (J) se calcula

W = p . V

ConP = presión (Pa)V = variación del volumen (m3)

La energía de presión corresponde a la energíaabsorbida para la compresión del líquido. Lacompresión asciende a 1 - 3% del volumen en

consecuencia se trata de una compresión relativamente pequeña.

La energía de presión es el resultado de la presión que el fluido opone a lacompresión

Calculo del la Energía de presión a partir de los siguientes datos:P = 100 barV = 0,001 m3

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3. Energía cinética

La energía cinética viene determinada por lavelocidad del flujo y por la masa

W = ½ m .v2

A partir de las magnitudes conocidas calcular laenergía cinética:

m = 100 Kgv1 = 4m/s

Hacer el mismo calculo para v2 = 100 m/s

4. Energía térmica

La energía térmica en un sistema hidráulicoes generada debido a la fricción

W = V . pConp = perdidas de presión por fricción

A partir de las magnitudes físicas conocidascalcular la energía térmica:p = 5.105PaV = 0,1 m3

POTENCIA

La potencia hidráulica viene determinada por la presión y el caudal volumétrico

P = p . Q

P = potencia (W = N/s)p = presión (Pa)Q = caudal (m3/s)

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Calcular la potencia del siguientes sistemap = 60 barQ = 4,2 l/min

Si tenemos la potencia y el caudal del sistema, cual seria su presión?P = 315 WQ = 4,2 l/min

De la misma manera se podría calcular el caudal que da un sistemaP = 150 Wp = 45 bar

REGIMEN DE CIRCULACIÓN DE LOS FLUIDOS

El caudal puede ser laminar o turbulento

Si el caudal es laminar el líquido fluye en el tubo en capas cilíndricas y ordenadas. Apartir de determinada velocidad (Velocidad crítica), las partículas del fluido ya noavanzan en capas ordenadas (Forman remolinos). El caudal se vuelve turbulento ypierde energía térmica (por fricción).

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El coeficiente de Reynolds (Re) permite calcular el tipo de caudal que fluye por el tuboliso. Dicho coeficiente está en función de los siguientes parámetros:

Velocidad del flujo del líquido v (m/s) El diámetro del tubo d (m) La viscosidad cinemática n (m2/s)

n

dv.Re

Tendremos: un flujo laminar si Re < 2300 un flujo turbulento si Re > 2300

El valor 2300 es denominado coeficiente crítico de Reynolds (Recrit). Atención uncaudal turbulento no vuelve de manera inmediata a un régimen laminar si el valor Re nobaja hasta ½ Recrit.

Ejercicio 5: ¿Cuáles son los tipos de caudal en los segmentos A1, A3, y A4

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Magnitudes conocidas:v1 = 1 m/sv3 = 4 m/sv4 = 100 m/sn = 40 mm2/sd1 = 10 mmd3 = 5 mmd4 = 1 mm

Ejercicio 6: Actuadotes Hidráulicos Un cilindro de diámetro interno de 76,2mm y una carrera de 400mm recibe

68 l/min, ¿Cuál es la velocidad del vástago del pistón? Un cilindro con un diámetro interno de 76,2 mm y una carrera de 900mm se

debe extender en un minuto. ¿Qué caudal necesita? Un cilindro con diámetro interno de 254mm y una carrera de 600mm debe

de mover una carga de 5610 Kg a través de su carrera, en 3 segundos. ¿Quépresión hidráulica se debe ejercer sobre el cilindro?, ¿Qué caudal senecesita?

Pg 56

VII. BILIOGRAFIA

HIDRÁULICA NIVEL BÁSICO

TP-501/2000 Manual de Estudio

FESTO

HIDRÁULICA

Instituto Universitario De Tecnología Industrial Automotriz

Carrillo Guerrero, Jhon Alejandro. C.I.V-16420964

Arias Castellanos, Oscar Alfonso. C.I.V-16778794

TECNOLOGIA OLEOHIDRAULICA INDUSTRIAL

Asociación Potencia Fluidica

AGREGADO HIDRÁULICO PARA ENSEÑANZA Y PRÁCTICAS NG06

Manual de trabajo (Para la enseñanza y estudio de los conocimientos básicos

sobre hidráulica)

Segunda edición 1995

Editada por Hydraulik Ring, SL