Manual Hid y Neum 2011 Cms Correo.

8/6/2019 Manual Hid y Neum 2011 Cms Correo.

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MANUAL DE

HIDRLICA Y NEUMTICA


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Pgina 2 de 115CLAUDIO MORALES SEGURA

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NDICE

1. Unidad IGeneralidades de Hidrulica y Neumtica 6

1.1. Introduccin 61.2. Campos de aplicacin de la Hidrulica y Neumtica 7

1.3. Ventajas y desventajas de la Hidrulica y Neumtica 9

2. Unidad IIPrincipios bsicos que rigen la Hidrulica y Neumtica 12

2.1. Definiciones Fsicas 122.1.1. Fuerza 122.1.2. Masa 122.1.3. Volumen 122.1.4. Presin 132.1.5. Peso especfico 152.1.6. Densidad relativa 15

2.1.7. Temperatura 162.1.8. Viscosidad 162.1.9. Trabajo 172.1.10. Potencia 172.1.11. Caudal 182.1.12. Definicin de fluido 18

2.2. Principio de Pascal 202.3. Principio de continuidad 222.4. Ecuacin de la Energa (Teorema de Bernoulli) 232.5. Ecuacin de estado 262.6. Ley de Boyle - Mariotte 27

2.7. Ley de Gay - Lussac 282.8. Ley de Charles 28

3. Unidad IIIElementos y accesorios Hidrulicos y Neumticos 30

3.1. Bombas 303.1.1. Bombas de desplazamiento positivo 323.1.2. Bombas de engranajes de dientes externos 333.1.3. Bombas de engranajes de dientes internos 353.1.4. Bomba de lbulo 353.1.5. Bomba de paletas desequilibradas 36

3.1.6. Bomba de paletas equilibradas 373.1.7. Bomba de pistones 373.1.8. Bomba de pistones axiales 383.1.9. Bomba de pistones radiales 39

3.2. Tipos de compresores 393.2.1. Compresor de pistn 413.2.2. Compresor de diafragma 42


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3.2.3. Compresor multicelular (aletas) 423.2.4. Compresor de tornillo 433.2.5. Compresor roots 443.2.6. Compresor axial 443.2.7. Compresor radial 453.2.8. Accionamiento del compresor 45

3.2.9. Ubicacin de la estacin compresora 463.3. Tratamiento del aire 46

3.3.1. Unidad preparadora de aire 473.3.2. Filtrado de aire 473.3.3. Regulacin de la presin 483.3.4. Lubricadores de aire comprimido 49

3.4. Acumuladores 503.4.1. Acumulador de contrapeso 503.4.2. Acumulador cargado por muelle 513.4.3. Acumulador de pistn 523.4.4. Acumulador de gas no separado 52

3.4.5. Acumulador de diafragma 533.4.6. Acumulador de vejiga 53

3.5. Depsito o tanque 543.5.1. Tipos de tanque 55

3.6. Vlvulas 563.6.1. Vlvulas distribuidoras 563.6.2. Vlvula de asiento esfrico y disco plano 573.6.3. Vlvula de corredera 583.6.4. Vlvula de corredera y cursor 593.6.5. Vlvula giratoria o rotativa 593.6.6. Centros de las vlvulas direccionales 60

3.6.7. Accionamiento de las vlvulas 613.6.8. Vlvula reguladora de caudal 613.6.9. Vlvula de retencin 613.6.10. Vlvula de compuerta 623.6.11. Vlvula de esfera 623.6.12. Vlvula de aguja 633.6.13. Vlvulas de presin 63

3.6.13.1. Vlvula reguladora de presin 633.6.13.2. Vlvula de secuencia 643.6.13.3. Vlvula de seguridad 64

3.7. Temporizador 65

3.8. Flujmetro o caudalmetro 663.9. Manmetros 663.9.1. Manmetro de Bourdn 673.9.2. Manmetro de pistn 673.9.3. Manmetro de diafragma 673.9.4. Manmetro de fuelle 683.9.5. Vacumetro 68


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3.10. Filtros 683.11. Actuadores 70

3.11.1 Cilindros 703.11.1.1. Partes de un cilindro 703.11.1.2. Caractersticas tcnicas de un cilindro 713.11.1.3. Cilindro simple efecto 74

3.11.1.4. Cilindro buzo 753.11.1.5. Cilindro telescpico 753.11.1.6. Cilindros de doble efecto 763.11.1.7. Cilindro oscilante 773.11.1.8. Montaje de los cilindros 773.11.1.9. Consumo de aire en cilindros neumticos 78

3.11.2. Motores hidrulicos 793.11.2.1. Caractersticas de los motores hidrulicos 803.11.2.2. Motor de engranajes externos 823.11.2.3. Motor de pistones 823.11.2.4. Motor de pistones axiales 83

3.11.2.5. Motor de paletas 833.12. Sensores 84

3.12.1. Captador de presin 843.12.1.1. Presostato 843.12.1.2. Captador de umbral de presin 84

3.12.2. Captador de posicin 853.12.2.1. Captador de fuga 853.12.2.2. Captador de proximidad 85

3.12.3. Amplificadores de seal 853.12.4. Controladores neumticos 85

3.13. Simbologa normalizada 86

3.13.1. Lneas 873.13.2. Motor elctrico 873.13.3. Bombas 883.13.4. Motores hidrulicos 883.13.5. Compresores 883.13.6. Motores neumticos 883.13.7. Filtros 893.13.8. Lubricador 893.13.9. FRL 893.13.10. Acumuladores 893.13.11. Estanques 90

3.13.12. Vlvulas 903.13.13. Vlvulas direccionales 903.13.14. Accionamientos de vlvulas direccionales 91

3.13.14.1. Manuales 913.13.14.2. Mecnicos 913.13.14.3. Elctrico 923.13.14.4. Neumtico 92


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3.13.14.5. Hidrulico 923.13.15. Otras vlvulas 923.13.16. Instrumentos y accesorios 933.13.17. Cilindros 93

4. Unidad IV

ANLISIS Y DISEO DE CIRCUITOS HIDRULICOS Y NEUMTICOS 944.1. Anlisis del funcionamiento de circuitos 944.2. Tcnicas de enumeracin de las cadenas de mando 1074.3. Diagramas 107

4.3.1. Diagrama espacio - fase 1074.3.2. Diagrama espacio - tiempo 108

5. Unidad VFallas mas comunes en Hidrulica y Neumtica 110

5.1. Fallas en bombas y motores 1115.2. Fallas en vlvulas 113

5.3. Fallas en filtros 1165.4. Fallas en conectores y tuberas 116

6. Unidad VIAutomatizacin de un sistema Hidrulico y Neumtico 117

6.1. Vlvula selectora de circuito 1176.2. Vlvula de simultaneidad 1196.3. Ciclo semiautomtico 1206.4. Ciclo automtico 120

7. Bibliografa 121


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1. UNIDAD I :

GENERALIDADES DE HIDRAULICA Y NEUMATICA

1.1. INTRODUCCIN

La automatizacin en los mecanismos de manufactura, aparece de larelacin entre las fuerzas econmicas y las innovaciones tcnicas como la transferenciade energa, la mecanizacin de las fbricas, y el desarrollo de las mquinas detransferencia.

La mecanizacin de los procesos fue el primer paso para evolucionarposteriormente hacia la automatizacin, lo que traera consigo, el incremento de los

niveles de produccin (productividad) en las fbricas. Este deseo de aumentar lasproducciones, incentiv el diseo y construccin de mquinas que emulaban losmovimientos y tareas del trabajador, de esta forma entonces, la Revolucin Industrialhace surgir la automatizacin en las grandes industrias textiles.

Conforme avanzaba la tecnologa y los mtodos de transferencia deenerga, las mquinas especializadas se motorizaron, lo que acarre consigo unnotable aumento en la eficiencia de stas.

La automatizacin actual, cuenta con dispositivos especializados,conocidos como mquinas de transferencia, que permiten tomar las piezas que seestn trabajando y moverlas hacia otra etapa del proceso, colocndolas de maneraadecuada. Existen por otro lado los robots industriales, que son poseedores de unahabilidad extremadamente fina, utilizndose para trasladar, manipular y situar piezasligeras y pesadas con gran precisin.

La hidrulica y la neumtica son parte de la Mecnica de Fluidos, que seencargan del diseo y mantencin de los sistemas hidrulicos y/o neumticos


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empleados por la industria en general, con el fin de automatizar los procesosproductivos, crear nuevos elementos o mejorar los ya existentes.

La hidrulica y la neumtica son sistemas de transmisin de energa atravs de un fluido (aceite, oleohidrulica y aire, neumtica).

La palabra Hidrulica proviene del griego hydor que significa agua.Hoy el trmino hidrulica se emplea para referirse a la transmisin y control de fuerzasy movimientos por medio de lquidos, es decir, se utilizan los lquidos para latransmisin de energa, en la mayora de los casos se trata de aceites minerales perotambin pueden emplearse otros fluidos, como lquidos sintticos, agua o una emulsinagua aceite.

La palabra neumtica proviene del griego pneuma que significa alientoo soplo. Aunque el trmino debe aplicarse en general al estudio del comportamiento de

los gases, este trmino se ha adecuado para comprender casi exclusivamente losfenmenos de aire comprimido o sobre presin (presin por encima de una atmsfera)para producir un trabajo.

Existen variados sistemas de transmisin de energa para generar ycontrolar un movimiento, entre otros se encuentran los sistemas mecnico, queemplean elementos tales como engranajes, palancas, transmisiones por correas,cadenas, etc. Sistemas elctricos que utilizan motores, alternadores, transformadores,conmutadores, etc., oleohidrulicos donde se usan bombas, motores, cilindros,vlvulas, etc., y neumticos compresores, actuadores lineales y rotativos, vlvulas, etc.

Los sistemas de transmisin de energa oleohidrulicos y neumticosproporcionan la energa necesaria para controlar una amplia gama de maquinaria yequipamiento industrial. Los sistemas oleohidrulicos funcionan con aceite a presin ylos sistemas neumticos lo hacen con aire comprimido.

1.2. CAMPOS DE APLICACIN DE LA HIDRALICA Y NEUMTICA

En la actualidad las aplicaciones de la oleohidrulica y neumtica son muyvariadas, esta amplitud en los usos se debe principalmente al diseo y fabricacin de

elementos de mayor precisin y con materiales de mejor calidad, acompaado ademsde estudios mas acabados de las materias y principios que rigen la hidrulica yneumtica. Todo lo anterior se ha visto reflejado en equipos que permiten trabajos cadavez con mayor precisin y con mayores niveles de energa, lo que sin duda ha permitidoun creciente desarrollo de la industria en general.

Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos, mviles e industriales:


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Aplicaciones Mviles

El empleo de la energa proporcionada por el aire y aceite a presin,puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales,controlar e impulsar vehculos mviles tales como:

Tractores Gras Retroexcavadoras Camiones recolectores de basura Cargadores frontales Frenos y suspensiones de camiones Vehculos para la construccin y mantencin de carreteras Etc.

Aplicaciones Industriales

En la industria, es de primera importancia contar con maquinariaespecializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materialespropios de la lnea de produccin, para estos efectos se utiliza con regularidad laenerga proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros:

Maquinaria para la industria plstica Mquinas herramientas

Maquinaria para la elaboracin de alimentos Equipamiento para robtica y manipulacin automatizada Equipo para montaje industrial Maquinaria para la minera Maquinaria para la industria siderrgica Etc.

Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehculosautomotores, como automviles, aplicaciones aerospaciales y aplicaciones navales, porotro lado se pueden tener aplicaciones en el campo de la medicina y en general entodas aquellas reas en que se requiere movimientos muy controlados y de alta

precisin, as se tiene:

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

Aplicacin Aeronutica: timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores,equipos de mantenimiento aeronutico, etc.


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Aplicacin Naval: timn, mecanismos de transmisin, sistemas de mandos, sistemasespecializados de embarcaciones o buques militares

Medicina: Instrumental quirrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas einstrumental odontolgico, etc.

La hidrulica y neumtica tienen aplicaciones tan variadas, que puedenser empleadas incluso en controles escnicos (teatro), cinematografa, parques deentretenciones, represas, puentes levadizos, plataformas de perforacin submarina,ascensores, mesas de levante de automviles, etc.

Algunas Aplicaciones:

1.3. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA HIDRAULICA Y NEUMATICA

Los sistemas de transmisin de energa oleohidrulicos y neumticos sonuna garanta de seguridad, calidad y fiabilidad a la vez que reducen costos.

La Seguridad es de vital importancia en la navegacin area y espacial, enla produccin y funcionamiento de vehculos, en la minera y en la fabricacin deproductos frgiles. Por ejemplo, los sistemas oleohidrulicos y neumticos se utilizanpara asistir la direccin y el frenado de coches, camiones y autobuses. Los sistemas de


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Camin recolector de basura Cargador Frontal

Parques de entretenciones Simuladores de vuelo


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Cambios instantneos de sentido

Desventajas de la neumtica

En circuitos muy extensos se producen prdidas de cargas considerables Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente empleado Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar grandes fuerzas Altos niveles de ruido generados por la descarga del aire hacia la atmsfera

Ventajas de la Oleohidrulica

Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o mementos de giro El aceite empleado en el sistema es fcilmente recuperable Velocidad de actuacin fcilmente controlable Instalaciones compactas Proteccin simple contra sobrecargas Cambios rpidos de sentido

Desventajas de la Oleohidrulica

El fluido es mas caro Perdidas de carga Personal especializado para la mantencin Fluido muy sensible a la contaminacin.


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2. UNIDAD II:PRINCIPIOS BASICOS QUE RIGEN LA HIDRAULICA Y NEUMATICA2.1. DEFINICIONES

2.1.1. Fuerza

Es una accin que permite modificar el estado de movimiento o de reposode un cuerpo.

Unidades: Sist. Internacional : Newton (N)Sist. Tcnico : KgfSist. Ingls : lbf

Equivalencias: 1 N = 1 Kg * m/s2

1 N = 0,22481 lbf

1 N equivale a la fuerza que proporciona un cuerpo de 1 Kg de masa auna aceleracin de 1 m/ s2

2.1.2. Masa

Es una de las propiedades intrnsecas de la materia, se dice que estamide la resistencia de un cuerpo a cambiar su movimiento (desplazamiento o reposo)es decir; su inercia. La masa es independiente al medio que rodea el cuerpo. Enpalabras muy sencillas se puede expresar como la cantidad de materia que forma uncuerpo.

Unidades: Sist. Internacional : Kilogramo (Kg)Sist. Ingls : Libra (lb)

Equivalencias: 1 Kg = 2,2046 lb

2.1.3. Volumen

Se dice de forma simple; que el volumen representa el espacio que ocupaun cuerpo, en un ejemplo se podra simplificar diciendo que un cuerpo de dimensiones1 metro de alto, 1 metro de ancho y 1 metro de espesor tendr en consecuencia 1 m 3

de volumen.


ING. MECANICO1 m

1 m

1 mVolumen = 1 m3


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Equivalencias: 1m3 = 35,315 ft1 litro = 10-3 m3

1 galn = 3,7854 x 10-3 m3

1 litro = 0,2642 galones

2.1.4. Presin

La presin se define como la distribucin de una fuerza en una superficie orea determinada.

Unidades: Sist. Internacional : N/m2Pascal (Pa)Sist. Tcnico : Kg/cm2

Sist. Ingls : lb/pulg2PSIEquivalencias: 1 bar = 105 Pa

1 bar = 14,5 lb/pulg2

1 bar = 1,02 Kg/cm2

Presin atmosfrica = 1,013 bar = 1,033 Kg/cm2 = 14,7 PSI = 1 atm = 760 mm Hg

Presin en lquidos

Presin Hidrosttica

Una columna de lquido, ejerce por su propio peso, una presin sobre lasuperficie en que acta. La presin por lo tanto, estar en funcin de la altura de lacolumna (h), de la densidad y de la gravedad.

Donde:P = Presin (Pascal = 1 N/m2)h = Altura (m)


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P =FA

h P = h * * g


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= Densidadg = Gravedad (m/s2)

Presin por fuerzas externas

Se produce al actuar una fuerza externa sobre un lquido confinado. La

presin se distribuye uniformementeen todos los sentidos y es igual en todos lados.Esto ocurre despreciando la presin que genera el propio peso del lquido (hidrosttica),que en teora debe adicionarse en funcin de la altura, sin embargo se despreciapuesto que los valores de presin con que se trabaja en hidrulica son muy superiores.

Se distinguen adems dos presiones dependiendo de s se considera o no lapresin atmosfrica; estas son:

Presin absoluta

Esta es considerando la presin atmosfrica

Presin relativa o manomtrica

Presin interna de un sistema propiamente tal, es decir, la presin queindica el manmetro del sistema.

Presin de vaco

Se considera como presin de vaco, a aquellas presiones negativas, queson las que se pueden leer en el vacumetro.


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F

Fluido

P =FA

PABSOLUTA = PATMOSFERICA + PRELATIVA


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2.1.5. Peso especfico

El peso especfico de un fluido, corresponde al peso por unidad devolumen. El peso especfico est en funcin de la temperatura y de la presin.

Donde: = Peso especfico

W = Peso (p = m * g)V = Volumen del fluido = Densidad

2.1.6. Densidad relativa

Es la relacin entre la masa de un cuerpo a la masa de un mismo volumende agua a la presin atmosfrica y a una temperatura de 4C. Esta relacin equivale ala de los pesos especficos del cuerpo en estudio y del agua en iguales condiciones.

Ejemplo: Sagua = 1000 kg/m31000 kg/m3

Sagua = 1

Fluido TC Densidad RelativaAgua dulce 4 1Agua de mar 4 1,02 1,03Petrleo bruto ligero 15 0,86 0,88


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=

WV

= * g

S =

s

Agua

S =

s

Agua

[Adimensional]


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Kerosene 15 0,79 0,82Aceite Lubricante 15 0,89 0,92Glicerina 0 1,26Mercurio 0 13,6

2.1.7. Temperatura

Al tocar un objeto, utilizamos nuestro sentido trmico para atribuirle unapropiedad denominada temperatura, que determina si sentimos calor o fro.Observamos tambin que los cambios de temperatura en los objetos van acompaadospor otros cambios fsicos que se pueden medir cuantitativamente, por ejemplo

Un cambio de longitud o de volumen Un cambio de presin Un cambio de resistencia elctrica Un cambio de color Etc.

Todos estos cambios de las propiedades fsicas, debidos a lastemperaturas se usan para medir temperatura.

En la prctica y para temperaturas usuales, se utiliza el cambio devolumen del mercurio en un tubo de vidrio. Se marca 0C en el punto de fusin del hieloo punto de congelamiento del agua y 100C en el punto de ebullicin del agua a presinatmosfrica. La distancia entre estos dos puntos se divide en 100 partes iguales, la

escala as definida se llama Escala Centgrada o Escala Celcius.

En la escala Fahrenheit 0C y 100C corresponden a 32F y 212Frespectivamente.

En la escala Kelvin, se empieza desde 0 (cero) absoluto y a 0C y 100Cle corresponde 273K y 373K respectivamente.

2.1.8. Viscosidad

Es la resistencia que opone un fluido al movimiento o a escurrir. Estapropiedad fsica est relacionada en forma directa con la temperatura. Si la temperaturaaumenta, la viscosidad de un fluido lquido disminuye y al revs, si la temperaturadisminuye la viscosidad aumenta.

Viscosidad dinmica o absoluta


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Entre las molculas de un fluido se presentan fuerzas que mantienenunido al lquido, denominadas de cohesin. Al desplazarse o moverse las molculascon respecto a otras, entonces se produce friccin. El coeficiente de friccin interna deun fluido se denomina viscosidad y se designa con la letra griega .

Unidades: Kg * sm2

Viscosidad Cinemtica

Corresponde a la relacin que existe entre la viscosidad dinmica y ladensidad .

Unidades: m2/s

2.1.9.Trabajo

Se puede definir como la aplicacin de una fuerza para causar elmovimiento de un cuerpo a travs de una distancia o en otras palabras es el efecto deuna fuerza sobre un cuerpo que se refleja en el movimiento de ste.

Donde:Tr = TrabajoF = Fuerzad = Distancia

Unidades: Sist. Internacional : N * m Joule (J)Sist. Tcnico : Kg * mSist. Ingls : lb/pie

2.1.10. Potencia


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=

Tr = F * d


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Casi todo trabajo se realiza durante un cierto tiempo finito. La potencia esla rapidez o tasa con la que el trabajo es realizado

Unidades: Sist. Internacional : J/s Watt (W)Sist. Tcnico : Kg * m

sSist. Ingls : lb/pie

s

Equivalencias: 1 HP = 76 Kg * ms

1 CV = 75 Kg * ms

1 HP = 745 Watt1 CV = 736 Watt

2.1.11. Caudal

Se define como el volumen de fluido que atraviesa una determinadaseccin transversal de un conducto por unidad de tiempo

Donde:Q = CaudalV = Volument = Tiempo

Unidades: lt/minm3/hGal/min

Equivalencias: 1 litro = 0,2642 galones


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Pot =F * d

t

Pot =Tr

t

Q = Vt


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2.1.12. DEFINICIN DE FLUIDOS

Es aquella sustancia que por efecto de su poca cohesin intermolecular,no posee forma propia y adopta la forma del envase que lo contiene. Los fluidos puedenclasificarse en gases y lquidos.

Gases

El aire que se emplea en las instalaciones neumticas tiene unacomposicin por unidad de volumen de 78% de nitrgeno, 20% de oxgeno, 1,3% degases nobles (helio, nen, argn, etc.) y en menores proporciones anhdrido carbnico,vapor de agua y partculas slidas. La densidad de este aire es de 1,293 Kg/m3

aproximadamente. Sin embargo este aire sigue una serie de leyes y tiene propiedadesmuy interesantes para las aplicaciones neumticas

El aire como todos los gases, es capaz de reducir su volumen cuando sele aplica una fuerza externa. Otro fenmeno en los gases es que al introducirlos en unrecipiente elstico, tienden a repartirse por igual en el interior del mismo, ya que entodos los puntos presentan igual resistencia ante una accin exterior tendiente adisminuir su volumen.

Tambin es comn a todos los gases su reducida viscosidad, que es loque le permite a stos fluir por las conducciones; as mismo los gases presentanvariaciones de la densidad al variar la temperatura, debido a que su masa permanececonstante al calentarlos, pero su volumen vara mucho.

Fluidos Hidrulicos

Misin de un fluido en oleohidrulica

1. Transmitir potencia2. Lubricar3. Minimizar fugas4. Minimizar prdidas de carga

Fluidos empleados

Aceites minerales procedentes de la destilacin del petrleo Agua glicol Fluidos sintticos Emulsiones agua aceite


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Generalidades

El aceite en sistemas hidrulicos desempea la doble funcin de lubricar ytransmitir potencia.

Constituye un factor vital en un sistema hidrulico, y por lo tanto, debe

hacerse una seleccin cuidadosa del aceite con la asistencia de un proveedortcnicamente bien capacitado.

Una seleccin adecuada del aceite asegura una vida y funcionamientosatisfactorios de los componentes del sistema, principalmente de las bombas y motoreshidrulicos y en general de los actuadores.

Algunos de los factores especialmente importantes en la seleccin delaceite para el uso en un sistema hidrulico industrial, son los siguientes:

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

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

2. El aceite debe tener una viscosidad adecuada para mantener las caractersticas delubricante y limitante de fugas a la temperatura esperada de trabajo del sistemahidrulico.

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

4. El aceite debe presentar caractersticas antiespumantes.

Para obtener una ptima vida de funcionamiento, tanto del aceite como delsistema hidrulico; se recomienda una temperatura mxima de trabajo de 65C.

2.2. PRINCIPIO DE PASCAL

La ley de Pascal, enunciada en palabras simples indica que: Si un fluidoconfinado se le aplican fuerzas externas, la presin generada se transmite ntegramentehacia todas las direcciones y sentidos y ejerce adems fuerzas iguales sobre reasiguales, actuando estas fuerzas normalmente en las paredes del recipiente


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F

Fluido


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Aplicacin de la Ley de Pascal por Bramah

En los primeros aos de la Revolucin Industrial, un mecnico de origenbritnico llamado Joseph Bramah, utiliz el descubrimiento de Pascal y por ende elllamado Principio de Pascal para fabricar una prensa hidrulica.

Bramah pens que si una pequea fuerza, actuaba sobre un reapequea, sta creara una fuerza proporcionalmente mas grande sobre una superficiemayor, el nico lmite a la fuerza que puede ejercer una mquina, es el rea a la cual seaplica la presin.

Esto se puede apreciar en el siguiente ejemplo

Qu fuerza F1 se requiere para mover una carga K de 10.000 kg?Considerar los datos del dibujo.

Como: p = FA

A2 = 10 cm p2 = 10.000 kgf => p2 = 1.000 kgf/cmK = 10.000 kgf 10 cm

Como en un circuito cerrado, de acuerdo al principio de Pascal, la presin es igual entodas direcciones normales a las superficies de medicin, se puede decir que la presinaplicada al rea 2 es igual que la aplicada al rea 1

p1 = p2F1 = 1.000 kgf/cm x 5 cm => F1 = 5.000 kgf


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F1

A1 = 5 cmA2 = 10 cm


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F = p x A

De esto se concluye que el rea es inversamente proporcional a la presin ydirectamente proporcional a la fuerza.

Para el ejemplo se tiene que el equilibrio se logra aplicando una fuerza menor que el

peso ya que el rea es menor que la que soporta el peso.

Un claro ejemplo de esto son las gatas hidrulicas.

2.3. PRINCIPIO DE CONTINUIDAD

La ley de continuidad est referida a lquidos, que como ya se sabe, sonincompresibles, y por lo tanto poseen una densidad constante, esto implica que si porun conducto que posee variadas secciones, circula en forma continua un lquido, porcada tramo de conduccin o por cada seccin pasarn los mismos volmenes por

unidad de tiempo, es decir el caudal se mantendr constante; entendiendo por caudal lacantidad de lquido que circula en un tiempo determinado. (Q= V/t)

A1x v1 = A2x v2 = A3x v3 = Constante; sta representa la expresin matemtica de laLey o principio de continuidad: las velocidades y las secciones o reas soninversamente proporcionales entre s.

Como habitualmente las secciones son circulares, podemos traducir laexpresin:

( x r12) x v1 = ( x r22) x v2Ejemplo:

Si se tiene que una bomba de una hidrolavadora entrega a una manguera de 5 cm dedimetro un caudal tal que la velocidad del flujo es de 76,3 m/min, al llegar a la boquillade salida sufre una reduccin brusca a 1 mm de dimetro. Cul es la velocidad desalida del agua?

Usando la ecuacin anterior, se tiene: V2 = ( xr12) x V1( x r22)


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1s

1s

1s

Q1, A

1

Q2, A

2

Q3, A

3

Q = AxV


24/130

V2 = ( x 2,52 cm2 ) x 76,3 m/min

( x 0,052 cm2 )

V2

= 190.750,0 m/min

2.4. ECUACIN DE LA ENERGA (TEOREMA DE BERNOULLI)

El fluido hidrulico, en un sistema que trabaja contiene energa bajo tresformas:

Energa potencial: que depende de la altura de la columna sobre el nivel dereferencia y por ende de la masa del lquido.

Energa hidrosttica: debida a la presin. Energa cintica: o hidrodinmica debida a la velocidad

El principio de Bernoulli establece que la suma de estas tres energasdebe ser constante en los distintos puntos del sistema, esto implica por ejemplo, que siel dimetro de la tubera vara, entonces la velocidad del lquido cambia. As pues, laenerga cintica aumenta o disminuye; como ya es sabido, la energa no puede crearseni destruirse, en consecuencia esta variacin de energa cintica ser compensada porun aumento o disminucin de la energa de presin. Lo antes mencionado, seencuentra resumido en la siguiente ecuacin:

Donde:h = AlturaP = Presin = Peso especfico del lquidov = Velocidadg = Aceleracin gravitatoria


ING. MECANICO

h P v2 2g+ + = Constante

Vf=?


25/130

y:

h = Energa potencialP/ = Energa de presinv2/2g = Energa cintica o de velocidad

Por lo tanto si se consideran dos puntos de un sistema, la sumatoria deenerga debe ser constante en condiciones ideales; as se tiene que:

En tuberas horizontales, se considera h1 = h2; por lo tanto:

E presin1 + E velocidad1 = E presin2 + E velocidad2

En la realidad, los accesorios, la longitud de la tubera, la rugosidad de latubera, la seccin de las tuberas y la velocidad del flujo provocan prdidas o cadas depresin que son necesarias considerar a la hora de realizar balances energticos, por lotanto la ecuacin se traduce en:

Condicin real y con altura cero, o sistema en posicin horizontal.

Prdidas regulares: estn relacionadas con las caractersticas propias de la tubera


ING. MECANICO

h1

P1

v1

2+ + =

2gh

2P

2v

2

2

2g+ +

h1

P1

v1

2+ + =

2gh

2P

2v

2

2

2g+ +0 0

P1

v1

2

+ =

2g

P2

v2

2

2g+ + Prdidas regularesysingulares


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Perdidas singulares: se refiere a las prdidas o cadas de presin que provocan losaccesorios. (Vlvulas, codos, reguladoras de presin, etc.)

Ejemplo:

Para ilustrar esta ecuacin lo haremos con el siguiente esquemaCul es la presin en el punto 2?

Se tienen los siguientes datos:

V1 = 67,3 m/minp1 = 3 barV2 = 683 m/min

= 1 kgf/ cm


ING. MECANICO

1

2


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Como ya vimos, en una disminucin de seccin de una caera la velocidad aumenta,pero Qu sucede con las presiones asociadas? Comparemos los puntos 1 y 2 a travsde la ecuacin de balance de energa.

g

vph

g

vph

22

2

222

2

11

1 ++=++

Como la altura se puede despreciar, la ecuacin queda

g

vp

g

vp

22

2

22

2

1 1 +=+

Despejando p2, queda:

+=

g

v

g

vpp

22

2

2

2

112

Reemplazando

3

2

222

2

222

3

2

2 /1/8,92

min/683

/8,92

min/3,67

/1

/3cmkgf

sm

m

sm

m

cmkgf

cmkgfp

+=

( ) 32 /166063 cmkgfcmcmcmp +=

22 /659 cmkgfp =

Por lo tanto, al aumentar la energa cintica (de movimiento) disminuyen el resto de lasenergas, en este caso la energa de presin, a tal grado que provoca un vacofacilitando la succin de otro elemento por el tubo dispuesto al centro de la garganta,este fenmeno se puede apreciar en los carburadores de automviles y en pistolas parapintar, entre otros ejemplos.

2.5. ECUACIN DE ESTADO

El estado de un sistema queda definido por el conjunto de valores queadquieren aquellas propiedades del sistema que pueden variar; por ejemplo, el estadode un automvil se define (entre otras) por su posicin geogrfica, velocidad,aceleracin, potencia del motor, cantidad de combustible en el estanque, nmero deocupantes, masa de la carga, etc.


ING. MECANICO


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Para un sistema complejo como el anterior, existir una gran cantidad devariables de estado. Por otro lado, sistemas ms simples tendrn por consiguientemucho menos variables de estado.

Ecuacin de estado de gases ideales

Las hiptesis bsicas para modelar el comportamiento del gas ideal son:

El gas est compuesto por una cantidad muy grande de molculas, que ademstienen energa cintica.

No existen fuerzas de atraccin entre las molculas, esto por que se encuentranrelativamente alejados entre s.

Los choques entre molculas y las paredes del recipiente son perfectamenteelsticos.

De lo recin sealado, la ms elemental de las hiptesis es que no existenfuerzas intermoleculares; por lo tanto, se est en presencia de una sustancia simple y

pura. La forma normal de la ecuacin de estado de un gas ideal es:

p * v = R * T Con R= 8,314 [J/ mol K]

Donde:p = Presin (Pascal = 1 N/m2)v = Volumen especfico (m3/mol)R = Constante universal de los gases idealesT = Temperatura (K)

La misma ecuacin se puede expresar en forma alternativa como:

p * V = n * R * T

Donde:V = Volumen total del sistema (m3)n = Nmero de moles en el sistema

2.6. LEY DE BOYLE MARIOTTE

Esta establece que si la temperatura y el nmero de moles de unamuestra de gas permanecen constantes, entonces el volumen de esta muestra serinversamente proporcional a la presin ejercida sobre l. Esto es:

P1 * V1 = P2 * V2


ING. MECANICO

P1 P2

F1

F2

P3

F2

V1 V

2V

3


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Proceso a temperatura constante

2.7. LEY DE GAY - LUSSAC

A presin constante, el volumen ocupado por una determinada masa de

gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. En trminos matemticos,podemos expresarla como:

2.8. LEY DE CHARLES

A volumen constante la presin absoluta de una masa de gas esdirectamente proporcional a la temperatura absoluta, de esta forma se tiene:

Ejercicios

Un recipiente tiene un volumen V1 = 0,3 m3 de aire a una presin deP1=2,2 bar. Calcule la presin, suponiendo que el volumen se reduce a la mitad y a lacuarta parte.

a) P1 * V1 = P2 * V2


ING. MECANICO

2,2 bar * 0,3 m3 = P2

* 0,3 m3

2

P2

= 2,2 bar * 0,3 m3 * 2 = 4,4 bar0,3 m3

V2

T2

V1

T1

=

P1

P2

T1

T2

=


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b) P1 * V1 = P2 * V2

Un recipiente que contiene un volumen V1 = 2 m3 de aire a una presin de300000 Pa se ha reducido en un 20%, permaneciendo constante su temperatura.Calcule en bar cunto ha aumentado la presin.

P1 * V1 = P2 * V2

V2 = 80% de V1 = 0.8 * 2 m3 = 1,6 m3

300000 Pa * 2 m3 = P2 * 1,6 m3

P2 = 3,75 bar

Un recipiente tiene un volumen V1 = 0,92 m3, se encuentra a una temperatura d 32C yuna presin P1 = 3 atm. Calcule el volumen cuando la temperatura es de 40C,sabiendo que su presin sigue siendo de 3 atm.


ING. MECANICO

2,2 bar * 0,3 m3 = P2 * 0,3 m34

P2

= 2,2 bar * 0,3 m3 * 4 = 8,8 bar0,3 m3

P2

= 300000 Pa * 2 m3 = 375000 Pa1,6 m3

V2

T2

V1

T1

=

V2

40C

0,92 m3 32C=

V2

40C * 0,92 m3

32C=

V2 = 1,15 m3

T1= 32C T

2= 40C


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3. UNIDAD III:

ELEMENTOS Y ACCESORIOS HIDRAULICOS Y NEUMATICOS

3.1. BOMBAS

Las bombas hidrulicas son los elementos encargados de impulsar elaceite o lquido hidrulico, transformando la energa mecnica rotatoria en energahidrulica.

El proceso de transformacin de energa se efecta en dos etapas:aspiracin y descarga.

Aspiracin

Al comunicarse energa mecnica a la bomba, sta comienza a girar y conesto se genera una disminucin de la presin en la entrada de la bomba, como eldepsito de aceite se encuentra sometido a presin atmosfrica, se genera entonces

una diferencia de presiones lo que provoca la succin y con ello el impulso del aceitehacia la entrada de la bomba.

Descarga

Al entrar aceite, la bomba lo toma y lo traslada hasta la salida y seasegura por la forma constructiva que el fluido no retroceda. Dado esto, el fluido noencontrar mas alternativa que ingresar al sistema que es donde se encuentra espaciodisponible, consiguindose as la descarga.

Clasificacin de las Bombas


ING. MECANICO

1 CaudalConstante (cilindrada constante)

Variable (Cilindrada variable)


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ING. MECANICO


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Cilindrada

Se refiere al volumen de aceite que la bomba puede entregar en cadarevolucin.

Donde:D = Dimetro mayor del engranajed = Dimetro menor del engranajel = Ancho del engranaje

Unidades: cm3/rev

Caudal Terico

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

Ideal)

Donde:C = Cilindrada (cm3/rev)N = Rpm (1/rev)


ING. MECANICO

2 Construccin

Engranajes

Paletas

Pistones

Dientes externosDientes internosLbulosRotor

DesequilibradasEquilibradas

AxialesRadiales

C = * (D2 - d2) * l

4

QT

= C * N


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ING. MECANICO


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Rendimiento Volumtrico

Donde:QR = Caudal RealQT = Caudal Terico

3.1.1. Bombas de desplazamiento positivo

Gracias al movimiento cclico constante de su parte mvil, una bomba dedesplazamiento positivo es capaz de entregar un caudal constante de lquido y soportar

(dentro de sus lmites) cualquier presin que se requiera.

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

Una bomba de desplazamiento positivo consiste bsicamente de unaparte mvil alojada dentro de una carcasa. La bomba mostrada en la figura tiene unmbolo como parte mvil. El eje del mbolo est conectado a una mquina de potenciamotriz capaz de producir un movimiento alternativo constante del mbolo. El puerto deentrada est conectado al depsito, en los puertos de entrada y salida, una bola permiteque el lquido fluya en un solo sentido a travs de la carcasa.


ING. MECANICO

V

= *

100

QR

QT

Bola

Salida

Entrada

Pistn

Carcasa


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Estas bombas las constituyen las del tipo oleohidrulico, es decir, bombasque adems de generar el caudal, lo desplazan al sistema obligndolo a trabajar, estefenmeno se mantiene an a elevadas presiones de funcionamiento.

Las bombas pueden clasificarse adems dependiendo de la forma en que

se desplaza la parte mvil de stas; si el desplazamiento es rectilneo y alternado,entonces se llamarn oscilantes, y si el elemento mvil gira se llamarn rotativas.

3.1.2. Bomba de engranajes de dientes externos

A consecuencia del movimiento de rotacin que el motor le provoca al ejemotriz, ste arrastra al engranaje respectivo el que a su vez provoca el giro delengranaje conducido (segundo engranaje). Los engranajes son iguales en dimensionesy tienen sentido de giro inverso.

Con el movimiento de los engranajes, en la entrada de la bomba seoriginan presiones negativas; como el aceite que se encuentra en el depsito est apresin atmosfrica, se produce una diferencia de presin, la que permite el traslado defluido desde el depsito hacia la entrada de la bomba (movimiento del fluido). As losengranajes comienzan a tomar aceite entre los dientes y a trasladarlo hacia la salida o

zona de descarga. Por efecto del hermetismo de algunas zonas, el aceite quedaimpedido de retroceder y es obligado a circular en el sistema


ING. MECANICO


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Ejercicio

Se tiene una bomba de engranajes de dientes externos cuyo dimetroexterior es de 27 mm y dimetro interior 20 mm y tiene un ancho de 12 mm. La bombafunciona a 1450 rpm. Determine el Caudal terico y el rendimiento volumtrico, si almedir el caudal real se obtiene un valor de 3,8 lt/min.

C = * (D2 d2) * l4

C = * (2,72 22) * 1,2 cm4

C = 3,10075 cm3/rev

QT = C * N

QT = 3,10075 cm3/rev * 1450 rev/min

QT = 4496,09 cm3/min

QT = 4,496 lt/min

V = QR * 100

QT

V = 3,8 lt/min * 1004,496 lt/min

V = 84,63%


ING. MECANICO


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3.1.3. Bomba de engranajes de dientes internos

Esta bomba la constituyen elementos como, engranajes de dientes externos (motriz),engranajes de dientes internos (conducido) y una placa en forma de media luna. Existeuna zona donde los dientes engranan completamente en la cual no es posible alojaraceite entre los dientes.

Al estar los engranajes ubicados excntricamente comienzan a separarsegenerando un aumento del espacio con lo cual se provoca una disminucin de presinlo que asegura la aspiracin de fluido. Logrado esto, el aceite es trasladado hacia lasalida, la accin de la placa con forma de media luna y el engrane total, impiden el

retrocesos del aceite.

3.1.4. Bomba de lbulo


ING. MECANICO


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Esta bomba funciona siguiendo el principio de la bomba de engranajes dedientes externos, es decir, ambos elementos giran en sentidos opuestos, con lo que selogra aumentar el volumen y disminuir la presin y por ello conseguir la aspiracin delfluido.

Por la forma constructiva de los engranajes el caudal desplazado puede

ser mayor. Se genera una sola zona de presin, por lo cual esta bomba constituye unadel tipo desequilibrada, y al no podrsele variar la cilindrada, se dice entonces que labomba es de caudal constante.

3.1.5. Bomba de paletas desequilibradas

Al girar el rotor dentro del anillo volumtrico y ubicado en forma excntrica a ste, segenera por lo tanto una cierta diferencia que permite en algunos casos controlar lacilindrada.

Gracias a la excentricidad se genera una zona que hace las veces decierre hermtico que impide que el aceite retroceda. A partir de esta zona y producto dela fuerza centrfuga, las paletas salen de las ranuras del rotor, ajustndose a lasuperficie interna del anillo, as entre cada par de paletas se crean cmaras que hacenaumentar el volumen y disminuir la presin, con lo que es posible asegurar el continuosuministro de aceite. El aceite es tomado en estas cmaras y trasladado a la zona dedescarga.

Al tener la bomba una sola zona de alta presin se originan fuerzas que noson compensadas, lo que indica que la bomba se trata de una bomba desequilibrada.


ING. MECANICO


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3.1.6. Bomba de paletas equilibradas

Se distingue en este tipo de bomba las siguientes situaciones:

Anillo volumtrico El rotor y el anillo estn ubicados concntricamente Posee dos zonas de aspiracin y dos de descarga, por lo tanto la aspiracin

y descarga se realiza dos veces en cada revolucin Su caudal es fijo Las fuerzas resultantes se anulan, por lo tanto la bomba es equilibrada

3.1.7. Bombas de Pistones


ING. MECANICO

l

V = A * l C = V * n QT = C * N


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Donde:n = nmero de cilindros

Si podemos actuar sobre la carrera del pistn podremos variar lacilindrada y como consecuencia, variar el caudal.

Ejercicio

Se tiene una bomba de pistones cuyos cilindros tiene un dimetro de12 mm y una carrera de 50 mm, la bomba gira a 1450 rpm y entrega un caudal de68 lt/min. Determine la cilindrara, el caudal terico, el rendimiento volumtrico y el largode la carrera, si disminuye el caudal terico en un 10%; la bomba la conforman 9cilindros.

Definicin

Estas bombas se emplean en gran cantidad dada la gran capacidad deotorgar trabajo y caudal con altos niveles de presiones. Existen dos tipos, y sudiferencia est dada por la posicin de los mbolos o pistones

Bomba de pistones axiales Bomba de pistones radiales

3.1.8. Bomba de pistones axiales

Al girar el eje, comunica un movimiento circular al bloque de cilindros. Este movimientoen conjunto con la inclinacin de la placa, determina que el pistn desarrolleinternamente en el cilindro un movimiento alternativo que permite el desarrollo de losprocesos de aspiracin y descarga.


ING. MECANICO


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En la primera parte del proceso, los pistones se retraen provocando unaumento de volumen y una disminucin de la presin con lo que se genera laaspiracin. En la segunda etapa, los pistones comienzan a entrar y con esto sedisminuye el volumen y como consecuencia se produce la descarga.

Si fuera posible variar la inclinacin de la placa, la bomba ser de caudal

variable.

3.1.9. Bomba de pistones radiales

El mecanismo de bombeo de la bomba de pistones radiales consiste en un barril decilindros, pistones, un anillo y una vlvula de bloqueo.

Este mecanismo es muy similar al de una bomba de paletas, slo que en

vez de usar paletas deslizantes se usan pistones.

El barril de cilindros que aloja los pistones est excntrico al anillo.Conforme el barril de cilindros gira, se forma un volumen creciente dentro del barrildurante la mitad de la revolucin, en la otra mitad, se forma un volumen decreciente. Elfluido entra y sale de la bomba a travs de la vlvula de bloqueo que est en el centrode la bomba.

3.2. TIPOS DE COMPRESORES

El compresor es una mquina cuyo objetivo es lograr que el aire a lasalida de sta tenga un nivel de presin mayor, este propsito lo lograr el compresor alabsorber una determinada cantidad de energa la que finalmente se transformarmediante algn mecanismo en energa de presin o energa neumtica.


ING. MECANICO


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El principio mediante el cual se logra el aumento de presin puede ser dedos tipos.

1. principio de desplazamiento2. principio dinmico

Principio de desplazamiento

Se refiere en este caso al hecho de que el aumento de presin se lograpor compresin, es decir, el compresor admite una cantidad de aire atmosfrico yposteriormente reduce su volumen, a causa de la reduccin del volumennecesariamente se eleva la presin.

Principio dinmico

En este caso el aumento de presin se logra de una manera diferente alingresar el aire al compresor, este le comunica una gran cantidad de energa cinticacon lo cual aumenta la velocidad del aire. A la salida del compresor por la construccininterna de ste, la velocidad disminuye, disminuyendo tambin la energa cintica. Estadisminucin permite que una parte de la energa se transforme en energa de presin oneumtica.


ING. MECANICO

Compresores de desplazamiento

Compresores alternativos Compresores rotativos

De pistn De diafragma Multicelular De tornillo Roots

Compresores dinmicos

Axial Radial


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3.2.1. Compresor de Pistn

Este compresor funciona en base a un mecanismo de excntrica que controla el

movimiento alternativo de los pistones en el cilindro. Cuando el pistn hace la carrerade retroceso aumenta el volumen de la cmara por lo que aumenta el volumen de lacmara, por lo que disminuye la presin interna, esto a su vez provoca la apertura de lavlvula de admisin permitiendo la entrada de aire al cilindro. Una vez que el pistn hallegado al punto muerto inferior inicia su carrera ascendente, cerrndose la vlvula deaspiracin y disminuyendo el volumen disponible para el aire, esta situacin origina unaumento de presin que finalmente abre la vlvula de descarga permitiendo la salidadel aire comprimido ya sea a una segunda etapa o bien al acumulador.

Es el compresor mas difundido a nivel industrial, dada su capacidad detrabajar en cualquier rango de presin. Normalmente, se fabrican de una etapa hastapresiones de 5 bar, de dos etapas para presiones de 5 a 10 bar y para presiones

mayores, 3 o mas etapas.Algunos fabricantes ya estn usando tecnologa denominada libre deaceite, vale decir, sus compresores no utilizan aceite lo que los hace muy apeteciblespara la industria qumico farmacutica y hospitales


ING. MECANICO


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3.2.2. Compresor de Diafragma (Membrana)

El movimiento obtenido del motor, acciona una excntrica y por su intermedio elconjunto biela pistn. Esta accin somete a la membrana a un vaivn de

desplazamientos cortos e intermitentes que desarrolla el principio de aspiracin ycompresin.

Debido a que el aire no entra en contacto con elementos lubricados, el airecomprimido resulta de una mayor pureza, por lo que lo hace especialmente aplicable enindustrias alimenticias, farmacuticas , qumicas y hospitales.

3.2.3. Compresor Multicelular (Aletas)

El rotor gira accionado por el eje del motor ubicado en forma excntrica en el interior deuna carcasa. Este rotor es provisto de un cierto nmero de aletas que se ajustan a lasuperficie interior de la carcasa por accin de la fuerza centrfuga, formando verdaderasclulas o cmaras que aumentan el volumen en una primera etapa. Este aumento de


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volumen conlleva una disminucin de la presin por lo cual se produce la aspiracin deaire desde la atmsfera.

En la otra parte del ciclo las cmaras comienzan a reducir paulatinamentesu volumen con lo cual se logra el aumento de presin.

Tiene la ventaja de generar grandes cantidades de aire pero con vestigiosde aceite, por lo que en aquellas empresas en que no es indispensable la esterilidadpresta un gran servicio, al mismo tiempo el aceite pulverizado en el aire lubrica lasvlvulas y elementos de control y potencia.

3.2.4. Compresor de Tornillo

Los tornillos del tipo helicoidal engranan con sus perfiles y de ese modo se logra reducirel espacio de que dispone el aire. Esta situacin genera un aumento de la presininterna del aire y adems por la rotacin y el sentido de las hlices es impulsado haciael extremo opuesto.

Los ciclos se traslapan, con lo cual se logra un flujo continuo. A fin deevitar el desgaste de los tornillos, estos no se tocan entre si, ni tampoco con la carcasa,lo cual obliga a utilizar un mecanismo de transmisin externo que permita sincronizar elmovimiento de ambos elementos.

Entrega caudales y presiones medios altos (600 a 40000m/h y 25 bar)pero menos presencia de aceite que el de paletas. Ampliamente utilizado en la industriade la madera, por su limpieza y capacidad.


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3.2.5. Compresor Roots

En este tipo de compresores el aire es tomado en la entrada por los denominadosmbolos rotativos y trasladado hasta la descarga, modificando ligeramente el volumen ypor lo tanto el nivel de presiones que se alcanza es relativamente bajo entre 1 y 2 bar.

Como ventaja presenta el hecho que puede proporcionar un gran caudal,lo que lo hace especial para empresas que requieren soplar, mover gran cantidad deaire, su uso es muy limitado.

El accionamiento tambin se asegura exteriormente, ya que por la formade los elementos y la accin del roce no es conveniente que los mbolos entren encontacto.

3.2.6. Compresor Axial

El proceso de obtener un aumento de la energa de presin a la salida delcompresor se logra de la siguiente manera. La rotacin acelera el fluido en el sentidoaxial comunicndole de esta forma una gran cantidad de energa cintica a la salida delcompresor, y por la forma constructiva, se le ofrece al aire un mayor espacio de modoque obligan a una reduccin de la velocidad. Esta reduccin se traduce en una


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disminucin de la energa cintica, lo que se justifica por haberse transformado enenerga de presin.

Con este tipo de compresor se pueden lograr grandes caudales (200.000a 500.000 m/h) con flujo uniforme pero a presiones relativamente bajas (5 bar).

3.2.7. Compresor Radial

En este caso, el aumento de presin del aire se obtiene utilizando el mismo principioanterior, con la diferencia de que en este caso el fluido es impulsado una o ms vecesen el sentido radial. Por efecto de la rotacin, los labes comunican energa cintica y lodirigen radialmente hacia fuera, hasta encontrarse con la pared o carcasa que lo retornaal centro, cambiando su direccin. En esta parte del proceso el aire dispone de unmayor espacio disminuyendo por tanto la velocidad y la energa cintica, lo que setraduce en la transformacin de presin. Este proceso se realiza tres veces en el casode la figura, por lo cual el compresor es de tres etapas. Se logran grandes caudales

pero a presiones tambin bajas. El flujo obtenido es uniforme.

3.2.8. Accionamiento del compresor

Normalmente la energa mecnica que requiere el compresor se obtienede un motor elctrico dadas las ventajas que presenta utilizar este tipo de energa.Generalmente el motor gira un nmero de rpm fijo por lo cual se hace necesario regularel movimiento a travs de un sistema de transmisin compuesto en la mayora de loscasos por un sistema de poleas y correas..

Aunque la aplicacin anterior es la mas difundida y utilizada

industrialmente, el elemento de accionamiento tambin puede ser un motor decombustin interna. Este tipo de energa es especialmente til para trabajos en terrenoen que no se cuenta con electricidad.


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3.2.9. Ubicacin de la estacin compresora

Esta debe ubicarse en un lugar cerrado, a fin de minimizar el factor ruido. El recintoadems debe contar con ventilacin adecuada y el aire aspirado debe ser lo masfresco, limpio y seco posible.

3.3. TRATAMIENTO DE AIRE

Deben eliminarse todas las impurezas del aire, ya se antes de suintroduccin en la red distribuidora o antes de su utilizacin. Las impurezas quecontiene el aire pueden ser:

Slidas. Polvo atmosfrico y partculas del interior de las instalaciones Lquidas. Agua y niebla de aceite Gaseosas. Vapor de agua y aceite

Los inconvenientes que estas partculas pueden generar son:

Slidas. Desgaste y abrasiones, obstrucciones en los conductos pequeos.Lquidas y gaseosas. El aceite que proviene de la lubricacin de los compresoresprovoca: formacin de partculas carbonases y depsitos gomosos por oxidacin ycontaminacin del ambiente al descargar las vlvulas. Por otro lado el agua en forma devapor provoca: oxidacin de tuberas y elementos, disminucin de los pasos efectivos


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de las tuberas y elementos al acumularse las condensaciones, mal acabado enoperaciones de pintura.En la actualidad se ha desarrollado y se est difundiendo cada vez con mayor velocidadlos compresores libre de aceite, especialmente desarrollado para la industria alimenticiay farmacutica, estos pueden ser del tipo pistn o tornillo, la gran ventaja de estosequipos es la entrega de un aire limpio, de alta pureza, pero siempre necesita un

sistema de filtracin posterior.3.3.1. Unidad preparadora de aire (UPA o FRL)

Es una unidad que acondiciona el aire para su utilizacin en los elementosde trabajo, es decir, realzale filtrado, drenajes de lquido, reduce la presin al nivelrequerido y lubrican el aire.

Consta de tres elementos bsicos que son:

1. Filtro con purga2. Vlvula reductora de presin

3. Lubricador

3.3.2. Filtrado del aire comprimido

En los procesos de automatizacin neumtica se tiende cada vez aminiaturizar los elementos (problemas de espacio), fabricarlos con materiales yprocedimientos con los que se pretende el empleo cada vez menor de los lubricadores.Consecuencia de esto es que cada vez tenga mas importancia el conseguir un mayorgrado de pureza en el aire comprimido, para lo cual se crea la necesidad de realizar un

filtraje que garantice su utilizacin. El filtro tiene por misin:

Detener las partculas slidas Eliminar el agua condensada en el aire

Filtros de aire

Los filtros se fabrican en diferentes modelos y deben tener drenajesaccionados manualmente, semiautomtica o automticamente.


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Los depsitos deben construirse de material irrompible y transparente.Generalmente pueden limpiarse con cualquier detergente.

Generalmente trabajan siguiendo el siguiente proceso: El aire entra en eldepsito a travs de un deflector direccional, que le obliga a fluir en forma de remolino.

Consecuentemente, la fuerza centrfuga creada arroja las partculas lquidas contra lapared del vaso y stas se deslizan hacia la parte inferior del mismo, depositndose enla zona de calma.

La pantalla separadora evita que con las turbulencias del aire retornen lascondensaciones. El aire contina su trayecto hacia la lnea pasando a travs delelemento filtrante que retiene las impurezas slidas. Al abrir el grifo son expulsadas alexterior las partculas lquidas y slidas en suspensin.

El agua no debe pasar del nivel marcado que normalmente traen loselementos, puesto que en la zona turbulenta el agua sera de nuevo arrastrada por el

aire.

3.3.3. Regulacin de la Presin

Los reguladores de presin son aparatos de gran importancia enaplicaciones neumticas. Normalmente son llamados mano reductores, que son enrealidad reguladores de presin.

Para su aplicacin en neumtica debemos entender su funcionamiento ycomportamiento ante las variaciones bruscas de presin de salida o frente a demandasaltas de caudal.

Reguladores de presin

Al ingresar el aire a la vlvula, su paso es restringido por el disco en laparte superior. La estrangulacin se regula por accin del resorte inferior.

El pasaje de aire reducido determina que la presin en la salida osecundario tenga un valor inferior.


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La presin secundaria a su vez acta sobre la membrana de manera talque cuando excede la presin del resorte se flecta y el disco superior baja hasta cerrartotalmente el paso de aire desde el primario. Si el aumento de presin essuficientemente alto, la flexin de la membrana permitir destapar la perforacin centralcon lo cual el aire tendr la posibilidad de escapar a la atmsfera aliviando la presin

secundaria. Cuando la presin vuelve a su nivel normal la accin del resortenuevamente abre la vlvula y la deja en posicin normal.

3.3.4. Lubricadores de aire comprimido

Son aparatos que regulan y controlan la mezcla de aire aceite. Losaceites que se emplean deben:

Muy fluidos Contener aditivos antioxidantes Contener aditivos antiespumantes No perjudicar los materiales de las juntas Tener una viscosidad poco variable trabajando entre 20 y 50 C No pueden emplearse aceites vegetales ( Forman espuma)

Este lubricador acta de la forma siguiente: el aire, previa filtracin y regulacin,entra en el aparato y pasa por la estrangulacin que le hace adquirir gran velocidad.


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Cuando se produce un consumo en la salida (S), el aire comprimido sepone en movimiento y como en el interior del depsito de aceite existe una presin (Pa),el aceite sube por el tubo y la cmara lo deposita (la vlvula de retencin cierra el pasodel aceite de la cmara al depsito)

El consumo hace que en P exista una presin esttica, y por lo tanto el

aceite cae hacia el estrangulamiento, donde la corriente de aire comprimido lo arrastra(en partculas pequeas, tanto mas pequeas cuanto mayor sea la velocidad de airecomprimido) en forma de niebla hacia la salida y las utilizaciones.


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3.4. ACUMULADORES

Los fluidos usados en los sistemas hidrulicos no pueden ser comprimidoscomo los gases y as almacenarse para ser usados en diferentes lugares o a tiemposdistintos.

Un acumulador consiste en un depsito destinado a almacenar unacantidad de fluido incompresible y conservarlo a una cierta presin mediante una fuerzaexterna.

El fluido hidrulico bajo presin entra a las cmaras del acumulador y haceuna de estas tres funciones: comprime un resorte, comprime un gas o levanta un peso,y posteriormente cualquier cada de presin en el sistema provoca que el elementoreaccione y fuerce al fluido hacia fuera otra vez.

Los acumuladores, en los cilindros hidrulicos se pueden aplicar como:

Acumulador de energa Antigolpe de ariete Antipulsaciones Compensador de fugas Fuerza auxiliar de emergencias Amortiguador de vibraciones Transmisor de energa de un fluido a otro

3.4.1. Acumulador de contrapeso


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Pistn

Pesos

Aceite


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El acumulador cargado por peso, ejerce una fuerza sobre el lquidoalmacenado, por medio de grandes pesos que actan sobre el pistn o mbolo. Lospesos pueden fabricarse de cualquier material pesado, como hierro, concreto e inclusoagua.

Generalmente los acumuladores cargados por peso son de gran tamao;

en algunos casos su capacidad es de varios cientos de litros. Pueden prestar servicio avarios sistemas hidrulicos al mismo tiempo y usualmente son utilizados en fbricas ysistemas hidrulicos centrales.

Su capacidad para almacenar fluidos a presin relativamente constante,tanto si se encuentran llenos como casi vacos, representa una ventaja con respecto aotros tipos de acumuladores que no poseen esta caracterstica. La fuerza aplicada porel peso sobre el lquido es siempre la misma independiente de la cantidad de fluidocontenido en el acumulador.

Una circunstancia desventajosa de los acumuladores cargados por peso

es que generan sobrepresiones. Cuando se encuentran descargando con rapidez y sedetienen repentinamente, la inercia del peso podra ocasionar variaciones de presinexcesivas en el sistema. Esto puede producir fugas en las tuberas y accesorios,adems de causar la fatiga del metal, lo cual acorta la vida til de los componentes.

3.4.2. Acumulador cargado por muelle

En los acumuladores cargados por resorte, la fuerza se aplica al lquidoalmacenado por medio de un pistn sobre el cual acta un resorte. Suelen ser mspequeos que los cargados por peso y su capacidad es de slo algunos litros.Usualmente dan servicio a sistemas hidrulicos individuales y operan a baja presin enla mayora de los casos.


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Pistn

Muelle

Aceite

Orifico de respiracin


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Mientras el lquido se bombea al interior del acumulador, la presin delfluido almacenado se determina por la compresin del resorte. Si el pistn se moviesehacia arriba y comprimiera diez pulgadas al resorte, la presin almacenada sera mayorque en el caso de un resorte comprimido tan slo cuatro pulgadas.

A pesar de los sellos del pistn, cierta cantidad de fluido almacenado

podra infiltrarse al interior de la cmara del resorte del acumulador. Para evitar laacumulacin de fluido, un orificio de respiracin practicado en la cmara permitir ladescarga del fluido cuando sea necesario.

3.4.3. Acumulador de Pistn

Un acumulador de tipo pistn consiste en un cuerpo cilndrico y un pistnmvil con sellos elsticos. El gas ocupa el volumen por encima del pistn y secomprime cuando el fluido entra al interior del cuerpo cilndrico. Al salir el fluido delacumulador la presin del gas desciende. Una vez que todo el lquido ha sidodescargado, el pistn alcanza el final de su carrera y cubre la salida manteniendo el gas

dentro del acumulador.

3.4.4. Acumulador de gas no separado

Los acumuladores de gas no separado consisten en un depsito en el que se coloca unvolumen de fluido y a continuacin se le da la presin al gas. Normalmente se instalan


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Pistn

Nitrgeno

Aceite

N2

Aceite Gas


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en circuitos donde el volumen de aceite tiene un mximo y un mnimo dentro delacumulador.

Este acumulador es sencillo de construccin, econmico y se puederealizar para caudales medianos. Tiene el inconveniente de que existe el peligro de queel gas se mezcle con el aceite.

3.4.5. Acumulador de Diafragma

El acumulador de tipo diafragma se compone de dos hemisferios metlicos atornilladosjuntos, pero cuyo volumen interior se halla separado por un diafragma de hule sinttico,el gas ocupa el hemisferio superior. Cuando el fluido entra en el espacio inferior, el gasse comprime. Al descargar todo el lquido, el diafragma desciende hasta la salida ymantiene el gas dentro del acumulador.

Este tipo de acumuladores son para caudales relativamente pequeos ypresiones medias.

3.4.6. Acumulador de vejiga


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Aceite

GasVejiga

Aceite

GasGas

Diafragma


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El acumulador de tipo vejiga se compone de un casco de metal en cuyo interiorse encuentra una vejiga de hule sinttico que contiene al gas. Cuando el fluido entra alinterior del casco, el gas en la vejiga se comprime.


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La presin disminuye conforme el fluido sale del casco, una vez que todoel lquido ha sido descargado, la presin del gas intenta empujar la vejiga a travs de lasalida del acumulador. Sin embargo, una vlvula colocada encima del puerto de salida,interrumpe automticamente el flujo cuando la vejiga presiona el tapn de la misma.

Observaciones

No cargar nunca un acumulador con oxgeno o con aire. Descargar la presin hidrulica antes de quitar el acumulador. Antes de despiezar el acumulador quitar presin hidrulica y presin de gas

3.5. DEPSITO O TANQUE

La funcin natural de un tanque hidrulico es contener o almacenar elfluido de un sistema hidrulico.

En qu consiste un tanque hidrulico

En un sistema hidrulico industrial, en donde no hay problemas de espacioy puede considerarse la obtencin de un buen diseo, los tanques hidrulicos consisten

de cuatro paredes (normalmente de acero), un fondo con desnivel, una tapa plana conuna placa para montaje, cuatro patas, lneas de succin, retorno y drenaje; tapn dedrenaje, indicador de nivel de aceite; tapn para llenado y respiracin; una cubierta deregistro para limpieza y un tabique separador o placa deflectora.


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Aspiracin Retorno

Tapa limpieza

Cmara deaspiracin Cmara de

retornoTabiqueseparador


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Adems de funcionar como un contenedor de fluido, un tanque tambinsirve para enfriar el fluido, permitir asentarse a los contaminantes y el escape del aireretenido.

Cuando el fluido regresa al tanque, una placa deflectora bloquea el fluidode retorno para impedir su llegada directamente a la lnea de succin. As se produce

una zona tranquila, la cual permite sedimentarse a las partculas grandes de suciedad,que el aire alcance la superficie del fluido y da oportunidad de que el calor se disipehacia las paredes del tanque.

La desviacin del fluido es un aspecto muy importante en la adecuadaoperacin del tanque. Por esta razn, todas las lneas que regresan fluido al tanquedeben colocarse por debajo del nivel del fluido y en el lado de la placa deflectoraopuesto al de la lnea de succin.

3.5.1. Tipos de tanques

Los tanques industriales vienen en una amplia variedad de estilos entrelos cuales est el tanque con arreglo en L, el superior y el convencional. El tanqueconvencional es el que se usa ms frecuentemente en la industria. Los tanquessuperiores y con arreglo en L, ejercen una carga positiva de fluido sobre la bomba.


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Bomba

Tanque

Arreglo en L

Bomba

Superior


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3.6. VALVULAS

Los sistemas neumticos e hidrulicos lo constituyen:

Elementos de informacin rganos de mando Elementos de trabajo

Para el tratamiento de la informacin y rganos de mando es precisoemplear aparatos que controlen y dirijan el flujo de forma preestablecida, lo que obligaa disponer de una serie de elementos que efecten las funciones deseadas relativas alcontrol y direccin del flujo del aire comprimido o aceite.

En los principios del automatismo, los elementos reseados se mandanmanual o mecnicamente. Cuando por necesidades de trabajo se precisaba efectuar elmando a distancia, se utilizaban elementos de comando por mbolo neumtico (servo).

Actualmente, adems de los mandos manuales para la actuacin de estoselementos, se emplean para el comando procedimientos servo-neumticos y electro-neumticos que efectan en casi su totalidad el tratamiento de la informacin y de laamplificacin de seales.

La gran evolucin de la neumtica y la hidrulica ha hecho, a su vez,evolucionar los procesos para el tratamiento y amplificacin de seales, y por tanto, hoyen da se dispone de una gama muy extensa de vlvulas y distribuidores que nospermiten elegir el sistema que mejor se adapte a las necesidades.

Hay veces que el comando se realiza neumticamente o hidrulicamente yotras nos obliga a recurrir a la electricidad por razones diversas, sobre todo cuando lasdistancias son importantes y no existen circunstancias adversas.

Las vlvulas en trminos generales, tienen las siguientes misiones:

Distribuir el fluido Regular caudal Regular presin

3.6.1. Vlvulas distribuidoras

Son vlvulas de varios orificios (vas) los cuales determinan el camino elcamino que debe seguir el fluido bajo presin para efectuar operaciones tales comopuesta en marcha, paro, direccin, etc.


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Pueden ser de dos, tres, cuatro y cinco vas correspondiente a las zonasde trabajo y, a la aplicacin de cada una de ellas, estar en funcin de las operacionesa realizar.

Representacin esquemtica

Hay que distinguir, principalmente:

1. Las vas, nmero 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 va, segn necesidades de trabajo.

Clasificacin de las vlvulas direccionales

3.6.2. Vlvula de asiento esfrico y de Disco plano

Las vlvulas de asiento presentan el problema de que el accionamiento enuna de las posiciones de la vlvula debe vencer la fuerza ejercida por el resorte yaquella producto de la presin. Esto hace necesario una fuerza de accionamientorelativamente alta.

En general presentan un tipo de respuesta pequea, ya que un cortodesplazamiento determina que pase un gran caudal.

Vlvula 3/2 de asiento esfrico


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VALV. DE ASIENTO

VALV. DE CORREDERA

Esfrico

Disco Plano

Longitudinal

Corredera y Cursor

Giratoria

T A P


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3.6.3. Vlvula de Corredera

Una vlvula de corredera consiste en un cuerpo que en su interiorcontiene una parte mvil y una serie de pasajes internos. La parte mvil puede (al

adoptar diversas posiciones) desconectar o comunicar entre si, de diversas formas, aestos pasajes internos. La parte mvil la constituye una pieza torneada que puededeslizarse (como si fuera un pistn) dentro de una cavidad cilndrica que tiene el cuerpode la vlvula. La forma de esta parte mvil en el caso de las vlvulas direccional seasemeja a un grupo de varios mbolos pequeos, unidos a un eje que los atraviesa porel centro y que los mantiene separado entre s. En ingls este tipo de obturador recibeel nombre de spool.

Funcionamiento de la vlvula

La vlvula en estudio, corresponde a una vlvula distribuidora de

corredera 4/2, lo que significa que posee 4 vas (A, B, P y T) y 2 posiciones (con elconmutador hacia la derecha y con el conmutador hacia la izquierda).

En la primera posicin (figura 1) el conmutador comunica la lnea depresin P con la lnea de trabajo A y la lnea de trabajo B queda comunicada contanque T, por lo tanto el fluido que proviene de la bomba se dirige hacia A y el fluido deB retorna al tanque o depsito del sistema.

En la segunda posicin (figura 2) ocurre exactamente lo contrario, la lneade presin P queda comunicada con la lnea de trabajo B y la lnea de trabajo A secomunica con tanque T.


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A B

P TFigura 1

A B

P T

Figura 2

Pasaje APasaje B

Cuerpo de laVlvula

Pasaje hacia labomba

Pasaje hacia eltanque


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3.6.4. Vlvula de corredera y cursor

En este tipo de vlvula, la comunicacin entre las distintas conexiones serealiza gracias a la accin de un cursor. La ventaja en la utilizacin de este elemento,radica en el hecho de que el resorte lo apoya continuamente, supliendo el desgastenatural del cursor por efecto del rozamiento interno, en la vlvula vista anteriormente, el

rozamiento no es compensado de manera que el desgaste de la corredera puedepermitir la filtracin a otras conexiones.

En este tipo de vlvulas, las fuerzas de accionamiento soncomparativamente pequeas, comparadas con las vlvulas de asiento.

3.6.5. Vlvula giratoria o rotativa

Las vlvulas distribuidoras hasta ahora vistas son de inversin axial.Existe otra configuracin, que es la inversin rotativa. La figura siguiente, muestra una

vlvula de tres vas y dos posiciones. El rotor gira 180 para carga o descarga delaceite.


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A R B

Z P Y

A

PT


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3.6.6. Centros de las vlvulas direccionales

Centro cerrado

En este tipo de centro, todas las vas permanecen cerradas, lo que impide,por ejemplo, mover el vstago del cilindro manualmente. Adems ya que la lnea de

presin est cerrada el fluido no encuentra ms alternativa que seguir al estanque o a laatmsfera en caso del aire a travs de la vlvula de seguridad. Esta situacin origina losiguiente: el aceite debe vencer la resistencia que opone el resorte de dicha vlvula porlo cual se eleva la presin hasta el nivel mximo, punto en el cual la vlvula se abre ypermite la descarga de la bomba a alta presin.

Centro Tandem

Aqu, en la posicin central de la vlvula direccional, se bloquean lasconexiones de trabajo, por lo tanto el sistema no puede ser movido manualmente.

Por otro lado, las conexiones de presin y tanque, estn comunicadas, loque permite que la bomba en esta posicin descargue directamente al depsito y a bajapresin.

La reaccin del sistema, cuando se ubica en una posicin de trabajo espor lo tanto mas lenta que en el caso anterior.

Centro Semiabierto

La posicin central de la vlvula direccional, mantiene comunicadas laslneas de trabajo con la lnea de tanque, por lo que se encuentran a baja presin, elvstago puede ser movilizado manualmente.

La conexin de presin se encuentra bloqueado por lo que el aceite notiene mas alternativa que seguir hacia el depsito a travs de la vlvula de seguridad,elevndose por lo tanto la presin y se dice entonces que la bomba descarga a altapresin.

Centro Abierto

En este caso todas las vas estn comunicadas, lo que significa en otraspalabras, comunicadas con la lnea de tanque, es decir, a baja presin. Dada estasituacin, la bomba descarga tambin a baja presin.

La reaccin del sistema es ms lenta que en todos los casos anteriores.


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3.6.7. Accionamiento de las vlvulas

Estos estn referidos a la forma o el medio que se utiliza para desplazar elconmutador dentro de la vlvula o el elemento de cierre. Pueden ser mecnicos (comomuelles, rodillos, rodillos abatibles), manuales (pulsadores, palancas, pedales) yadems accionados neumtica e hidrulicamente.

En los accionamientos del tipo mecnico y manual, es necesario aplicaruna fuerza directamente sobre el conmutador ya sea con palancas resortes o pedales,entre otros, en cambio en los accionamientos neumticos y/o hidrulicos es la presinde un fluido que acta sobre el conmutador la que genera la fuerza necesaria paraprovocar el desplazamiento, por otro lado puede generar tambin fuerza, la depresindel fluido para desplazar el conmutador.

3.6.8. Vlvulas Reguladoras de Caudal

Las aplicaciones de los reguladores de caudal (tambin reguladores deflujo) no estn limitadas a la reduccin de la velocidad de los cilindros o actuadores engeneral, pues adems tienen gran aplicacin en accionamientos retardados,temporizaciones, impulsos, etc. Los reguladores de caudal pueden se unidireccionalesy bidireccionales.

En los reguladores bidireccionales el flujo es regulado en cualquiera de lasdos direcciones. Tienen su principal aplicacin cuando se precisa idntica velocidad enuno y otro sentido del fluido.

Hay otros casos en los que se precisa que la vena fluida sea susceptible

de regularse en una direccin, pero que quede libre de regulacin en la direccincontraria. En estos casos se recurre al empleo de reguladores de caudalunidireccionales.

Las vlvulas reguladoras bidireccionales, representan en palabrassimples, una estrangulacin en el conducto por el cual fluye el fluido, con lo cual se lerestringe el paso, sin embargo la vlvula de regulacin unidireccional, est constituida asu vez, por otras dos vlvulas; una de retencin y otra que permite regular el caudal.

3.6.9. Vlvula de retencin (check, clapet, de bloqueo o antirretorno)

Es una vlvula que permite la circulacin del fluido en un solo sentido, enla direccin contraria se cierra impidiendo el paso. La obturacin del paso puedelograrse con una bola, disco, cono, etc., impulsada por la propia presin de trabajo obien con la ayuda complementaria de un muelle.


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Algunas vlvulas reguladoras de caudal, se pueden diferenciardependiendo de la forma que tenga el elemento de cierre o de regulacin del fluido. Asse tiene, entre otras:

3.9.10. Vlvula de compuerta

La trayectoria que sigue el flujo cuando atraviesa por una vlvula decompuerta siempre es recta y pasa justo por el centro de sta. El tamao del orificio semodifica haciendo girar el vstago de la vlvula, accin que mueve una compuerta ocua que se interpone en la trayectoria del flujo.

Las vlvulas de compuerta no estn diseadas para regular caudal, perose les usa con este fin cuando slo se requiere una regulacin gruesa del caudal.

3.6.11. Vlvula de esfera

La trayectoria a travs de una vlvula de esfera no es recta; despus deentrar en el cuerpo de la vlvula, el flujo gira 90 y pasa a travs de una abertura, en laque se asienta un tapn o una esfera. La distancia entre tapn (o esfera) y asiento sepuede variar a voluntad, lo que permite regular el tamao del orificio.


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Esquena de vlvula antirretorno


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3.6.12. Vlvula de aguja

Despus de entrar en el cuerpo de una vlvula de aguja, el flujo gira 90 ypasa a travs de una abertura que es el asiento de la punta cnica de una barracilndrica. En este caso el tamao del orificio se regula variando la posicin relativa dela punta cnica respecto a su asiento. El tamao del agujero se puede variar de maneramuy gradual gracias a un tornillo de paso muy pequeo que tiene el vstago de la

vlvula, y a la forma de cono que tiene la punta de la barra cilndrica.

La vlvula de aguja es el orificio variable que se usa con mayor frecuenciaen los sistemas industriales.

3.6.13. Vlvulas de presin

Las vlvulas de presin ejercen influencia sobre la presin del fluido o bienreacciona frente a valores de presin determinados.

Las principales vlvulas de presin son:

1. Vlvula reguladora de presin (reductora de presin)2. Vlvula de secuencia (control de presin)3. Vlvula de sobrepresin (de seguridad)

3.6.13.1. Vlvula reguladora de presin

Una vlvula reguladora de presin tiene por misin mantener en lneasistema un valor de presin constante an si la red de alimentacin tiene presiones devalor oscilante y consumos variables.


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PT

A


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Campo de aplicacin

Alimentacin centralizada de instalaciones de aire comprimido Unidad de mantenimiento de un sistema Regulacin de fuerzas en cilindros Regulacin de los torques en motores En todos los lugares donde se requiera una presin constante para

realizar un trabajo seguro y confiable

Un regulador de presin funciona en un solo sentido, debe prestarseatencin a una conexin correcta.

3.6.13.2. Vlvula de secuencia

Una vlvula de secuencia tiene por funcin, luego de alcanzar cierta presin entregaruna seal de salida. Esta seal de salida puede estar dentro del campo de laspresiones bajas o normales, y tambin puede ser elctrica. La presin de respuesta deuna vlvula de secuencia, generalmente es regulable.

3.6.13.3. Vlvula de seguridad


ING. MECANICO

T


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Existe una verdadera confusin con la vlvula de seguridad, de descarga, dealivio, limitadora, sobrepresin, etc. Esto es debido a que cada fabricante las nombra deuna manera y, aunque en realidad las vlvulas tienen diferente nombre, stas son lasmismas.

La vlvula de seguridad es el elemento indispensable en las instalaciones

hidrulicas y es el aparato que ms cerca debe ponerse de la bomba, su misin eslimitar la presin mxima del circuito para proteger a los elementos de la instalacin.

Esta vlvula, tambin conocida como VLP, acta cuando se alcanza elvalor de la presin regulada en el resorte.

3.7. TEMPORIZADOR

El temporizador neumtico, es una unidad formada por tres elementosbsicos:

Una vlvula direccional Una vlvula reguladora de caudal unidireccional Un acumulador

La regulacin del tiempo se logra estrangulando el paso del fluido quellaga por la lnea Z al acumulador. Cuando la cantidad de aire que ha ingresado alacumulador genera una presin suficiente para vencer el resorte se acciona la vlvuladireccional para bloquear la seal de presin y establecer comunicacin entre A y R.

Cuando la lnea Z se pone en descarga, el fluido sale del acumulador a

travs del conducto que en primera instancia cerraba la membrana flexible (antirretorno)en lugar de seguir por la estrangulacin ya que esto significa un mayor esfuerzo.

El temporizador de la figura es normalmente abierto y cuando acta, cortala seal de presin.


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P

A

R

Z


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El temporizador normalmente cerrado, cuando acta comunica seal depresin a la lnea A.

3.8. FLUJOMETROS O CAUDALIMETROS

Los medidores de caudal en lnea han sido diseados para realizarcomprobaciones del caudal circulante en los circuitos hidrulicos. Pueden ser instaladosen forma fija o ser utilizados como aparato de control porttil, dentro del servicio demantenimiento, para realizar comprobaciones y detectar las posibles fallas existentesen el circuito. No deben instalarse en lneas donde el caudal de aceite puede serreversible.

Proporciona una lectura directa del caudal, sin necesidad de conexiones

elctricas o dispositivos especiales. Se puede montar en cualquier posicin, aunque espreferible montarlos horizontalmente.

El caudalmetro tipo rotmetro lleva un peso (indicador) que al serarrastrado por el fluido, marca en una escala en lt/min o gal/min. No deben colocarse enlugares donde el aceite circule en ambos sentidos. Para facilitar su montaje, llevan unaflecha indicando el sentido en que circula el fluido.

Un tipo de caudalmetro ms preciso es el de tipo de turbina; en stos, el

paso del aceite hace girar una turbina que manda una seal elctrica a un sensor y unconvertidor transforma la seal en lt/min o gal/min, ejemplo de este tipo de medidor esel de la red pblica de agua potable.

3.9. MANOMETROS

Un manmetro es un dispositivo que mide la intensidad de una fuerzaaplicada (presin) a un lquido o gas. Estos pueden ser de dos clases:

1. Los que equilibran la presin desconocida con otra que se conoce. A este tipo

pertenece el manmetro d

Manual Hid y Neum 2011 Cms Correo.

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