SISTEMAS HIDRAULICOS

Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz

Programa Educativo:

Técnico Superior Universitario en Mantenimiento Industrial

Sistemas Hidráulicos Manual de Asignatura

Autor: Ing. Miguel Ángel Huerta Pérez Julio 2010

Mantenimiento Industrial Página 2

Manual de Asignatura de Sistemas Hidráulicos

Introducción

Bienvenido a la asignatura de Sistemas Hidráulicos, actualmente en la industria la

aplicación de los sistemas hidráulicos es fundamental en los diferentes procesos productivos,

como sistemas hidráulicos estacionarios lo encontramos aplicados en la industria automotriz

mediante los trabajo de prensado para obtener los lienzos que conforman un automóvil, en la

industria azucarera, mediante los volcadores hidráulicos que permiten las descarga rápida y

segura de los vehículos, también tiene una amplia gama de aplicaciones como hidráulica móvil

en la maquinaria pesada como motoconformadoras, montacargas, alzadoras cañeras, etc.

El objetivo principal de la asignatura es la adquisición de las competencias siguientes:

en el saber diseñará sistemas hidráulicos y electrohidráulicos para realizar trabajo en procesos

y operaciones de la industria, mediante la selección de componentes, la elaboración de

diagramas, el uso de manuales del fabricante y el cumplimiento de normas de seguridad.

Mediante el conocimiento de los principios de física aplicados a los sistemas hidráulicos,

deberá comprenderse el correcto funcionamiento de los equipos para adecuada selección.

En el aspecto práctico deberá identificar la simbología hidráulica de acuerdo a la norma,

para aplicarla al diseño de circuitos hidráulicos y electrohidráulicos.

La comprobación de los diseños se realizará en los tableros de entrenamiento en

hidráulica, con fundamento en los circuitos diseñados, tomando en consideración las normas de

higiene y seguridad aplicables a sistemas sujetos a presión hidráulica.

En el saber hacer mediante las sesiones prácticas el alumno evidenciará el

conocimiento teórico aplicado al diseño, montaje y comprobación práctica de circuitos

hidráulicos y electrohidráulicos, evaluando tu desempeño mediante una lista de cotejo, de igual

manera los ejercicios propuestos en este manual.

El ser será evaluado mediante una guía de observación comprendiendo las siguientes

actitudes: responsabilidad para el logro de las competencias y objetivos de cada tema de la

asignatura, capacidad de análisis ante la solución de un problema, el orden con el que realiza la

secuencia de trabajo y de procedimientos de las tareas encomendadas y la iniciativa para el

respeto a la normas de higiene y seguridad industrial.



Índice Introducción..........................................................................................................................2

Índice .....................................................................................................................................3

UNIDAD 1

PRINCIPIOS DE LA HIDRÁULICA ........................................................................................4

1.1. Conceptos de Hidráulica ..................................................................................................4

1.2. Conversiones Relacionadas con la Hidráulica .................................................................8

1.3. Características de los Fluidos 12

UNIDAD 2

BOMBAS HIDRÁULICAS ....................................................................................................19

2.1. Funcionamiento de las Bombas Hidráulicas ..................................................................19

2.2. Mantenimiento a Bombas Hidráulicas ............................................................................30

UNIDAD 3

CIRCUITOS HIDRÀULICOS ................................................................................................36

3.1. Simbología Hidráulica ....................................................................................................36

3.2. Circuitos Hidráulicos ......................................................................................................41

UNIDAD 4

CIRCUITOS ELECTROHIDRÁULICOS ...............................................................................46

4.1. Simbología de Elementos Electrohidráulicos 47

4.2. Circuitos y componentes electrohidráulicos 57

BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................59

ANEXOS ..............................................................................................................................60

Practicas 61

Lista de Cotejo 71

Registro de desempeño, producto y actitud 72

Ejercicios Propuestos para Fluid Sim H 73



Desarrollo. Objetivo de la asignatura: El alumno diseñará sistemas hidráulicos y electrohidráulicos para realizar trabajo en procesos y operaciones de la industria, mediante la selección de componentes, la elaboración de diagramas, el uso de manuales del fabricante y el cumplimiento de normas de seguridad. Unidad Temática I. Principios de la hidráulica Objetivo de la unidad: El alumno seleccionará el diámetro de la tubería que suministre fluidos, mediante principios

físicos de la hidráulica y características de los equipos, para proporcionar el caudal requerido

en un proceso industrial.

Resultado del aprendizaje: Seleccionará el diámetro de una tubería sustentándola en la solución de problemas prácticos de

un proceso industrial relacionados con los conceptos, leyes y principios de: Flujo turbulento

Flujo laminar, Caudal, Presión, Densidad, Trabajo, Potencia, Gasto, Volumen.

Tema 1.1 Conceptos de hidráulica. Saber. Concepto de flujo en tuberías.-

Flujo Turbulento. En mecánica de fluidos, se llama flujo turbulento o corriente turbulenta al movimiento de un

fluido que se da en forma caótica, en que las partículas se mueven desordenadamente y las

trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos aperiódicos, como

por ejemplo el agua en un canal de gran pendiente.



Distribución de velocidades al interior de un tubo con flujo turbulento

Flujo laminar. Es uno de los dos tipos principales de flujo en fluido Se llama flujo laminar o corriente laminar, al tipo de movimiento de un fluido cuando éste es perfectamente ordenado,

estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en láminas paralelas sin entremezclarse

si la corriente tiene lugar entre dos planos paralelos, o en capas cilíndricas coaxiales como, por

ejemplo la glicerina en un tubo de sección circular. Las capas no se mezclan entre sí.

Flujo laminar de un fluido perfecto en torno al perfil de un objeto

DEFINICIÓN DE CAUDAL O FLUJO. CAUDAL Se define el caudal como el volumen de fluido que fluye en la unidad de tiempo. En el sistema

internacional S.I., la unidad de medida es el m3 /s, pero se utilizan también otras unidades de

menor magnitud como el l /min o en el sistema inglés el pie3 /min o cfm.

Los medidores de flujo se utilizan para indicar la cantidad de flujo de un fluido. Se emplean para

indicar el flujo de potencia hidráulica que se requiere en las máquinas.

VOLUMEN CAUDAL = TIEMPO

LITROS / MINUTO, METRO3 / HORA, PIE3 / MINUTO GALONES / MINUTO



PRESION Se define como la FUERZA POR UNIDAD DE AREA. Por ejemplo, dentro de una jeringa que

contenga aire, la presión a la que este estará sometido, es la relación entre la fuerza que se

aplica sobre el émbolo y el área del mismo, es decir:

PRESION = Fuerza/Área

Gráfica de las diferentes presiones

Clasificación de la presión: Presión Atmosférica se origina por el peso de las capas de aire de la atmósfera. Varía según

las condiciones climáticas y según la altura sobre el nivel del mar. Su valor allí es de 1.013 bar o

760 mm de Hg (mercurio), se mide con un aparato llamado Barómetro por lo que se le llama

también Presión Barométrica.

Presión Relativa o Sobre Presión, es la que se origina en una tubería por compresión del fluido

allí conducido. Es la presión que comúnmente se mide y controla en un sistema neumático o

hidráulico. Para medirla se utiliza el manómetro de allí que también se le llama Presión

Manométrica.

Presión Absoluta es la que se toma como punto de referencia al cero absoluto y corresponde

a la suma algebraica de la Presión Atmosférica y la Presión Relativa.

Subpresión o Presión de Vacío, cuando el valor de la Presión Relativa está por debajo de la

atmosférica. En este caso corresponde a la presión de succión en un compresor, en un

ventilador o en una bomba hidráulica.



Físicamente hay solamente una clase de Presión y esa es la que comienza desde 0 ó vacío absoluto. Todo por encima de cero ( 0 ) es presión y correctamente llamada presión absoluta.

La presión atmosférica normal es usada como factor de referencia, por lo cual, se usan las

palabras presión positiva ó presión negativa. El vacío se emplea como técnica para el

transporte de materiales.

La presión que comúnmente se utiliza es la relativa o manométrica. Para medirla se usa entre

otros el manómetro de tipo tubo Bourdon.

Densidad: La densidad de una sustancia D expresa la masa contenida en la unidad de volumen. Su valor

se determina dividiendo la masa de la sustancia entre el volumen que ocupa:

D = m / V Donde: D = densidad de la sustancia en g / cm3, Kg / m3, lbm / ft 3, lbm / pulg 3

m= masa contenida en g o Kg, libra

V= volumen que ocupa esa sustancia en cm3, m3, ft 3, pulg 3

Peso específico: El peso específico de una sustancia se determina dividiendo su peso entre el volumen que

ocupa:

Pe = P / V

Pe = peso específico de la sustancia, en N / m3, Lbf / ft 3, Lbf / pulg 3

P = peso de esa sustancia, en N, Lbf

V = volumen que ocupa esa sustancia en cm3, m3, ft 3, pulg 3

Trabajo: Su definición más simple es fuerza X distancia = N X m = Joule Potencia: Se define como el resultado de dividir el trabajo entre la unidad de tiempo respectivo.



Potencia = trabajo / tiempo También muy importante es definir: Potencia = Presión X caudal Medición del volumen total; algunos medidores son diseñados para indicar directamente el

volumen total, V, que pasa a través del medidor. El volumen, V, es derivado del flujo volumétrico

en un cierto tiempo. Estas operaciones normalmente afectan la incertidumbre de la medición.

Gasto másico; se define como la relación de cambio de la masa con respecto al tiempo.

m = m

t

Saber Hacer. Mediante una visita a una empresa, por equipos de alumnos, deberán. Identificar, en procesos

industriales los fenómenos de: Flujo laminar, Flujo turbulento, Caudal. Presión, Peso específico,

densidad, Trabajo, Potencia, Gasto, Volumen y sus equipos de medición, evaluándose con una

lista de cotejo ver anexo 1.

Tema 1.2. Conversiones relacionadas con la hidráulica. Saber.

Identifica las equivalencias de los diferentes sistemas de unidades, Sistema Ingles y Sistema

internacional (SI) empleados en la hidráulica.

SISTEMA INGLÉS

El sistema Inglés permanece hasta nuestros días gracias a que en la celebración de la

Conferencia General de Pesos y Medidas de 1889 los miembros del reino unido no participaron,

Joule / seg Btu / min Kcal / hr.

= N m3 N X m joule ___ X ___ = ________ = ______ = watt m2 seg seg seg



negándose a adoptar el Sistema Internacional en su país y sus colonias, incluyendo también los

Estados Unidos, quienes ya utilizaban el sistema inglés por haber sido una colonia inglesa

durante algunos siglos.

Factores de Conversión de Caudal. Presión, Peso Específico, Densidad, Trabajo, Gasto, Volumen. Factores de Conversión de Caudal:

1 cm cúbico/seg. cm3/s = 0.000035300000000000004 pie cúbico/seg. Ft3/s

1 cm cúbico/seg. cm3/s = 0.001 litro segundo l/s

1 cm cúbico/seg. cm3/s = 0.000001 metro cúbico/seg. m3/s

1 pie cúbico/seg. Ft3/s = 28300 cm cúbico/seg. cm3/s

1 pie cúbico/seg. Ft3/s = 1 pie cúbico/seg. Ft3/s

1 pie cúbico/seg. Ft3/s = 28.32 litro segundo l/s

1 pie cúbico/seg. Ft3/s = 0.028300000000000002 metro cúbico/seg. m3/s

1 litro segundo l/s = 1000 cm cúbico/seg. cm3/s

1 litro segundo l/s = 0.0353 pie cúbico/seg. Ft3/s

1 litro segundo l/s = 0.001 metro cúbico/seg. m3/s

1 metro cúbico/seg. m3/s = 1000000 cm cúbico/seg. cm3/

Factores de Conversión de Presión.

1 Pascal (Pa) = 1 N / m2

1 bar = 10 000 Pa

1 bar = 1.019716 kg/cm2

1 bar = 14.50 PSI

1 kg/cm2 = 0.980 bar

1 kg/cm2 = 98066.5 Pa

1 kg/cm2 = 14.22334 PSI

1 PSI = 0.06894757 bar

1 PSI = 0.07030696 kg/cm2

1 PSI = 6894.757 Pascal



Factores de Conversión de Peso Específico:

1 lb/pie3 =157.1 N/m3 1KN/m3= 6.366 lb/pie3

I lb/plg3=0.2714 MN/m3 - 1MN/m3= 3.684 lb/plg3

1 N/m3 =0.0063658826658753 lbf/ft3

1kgf/cm³ = 1000 gf/cm³

1gf/cm³= 9806.65N/m³

Factores de Conversión de: Densidad.

1 gramo/cm3 = 1000 1 Kilogramo/m3

1 Kilogramo/m3 = 0.001 gramo/cm3

1 Kilogramo/m3 = 0.06242796 pound/foot3

1 Kilogramo/m3 = 3.612729e-005 pound/inches3

Factores de Conversión de Trabajo:

1 lb/plg= 0.113 J 1 J= 8.851 lb/plg

1 lb/pie= 1.356 J 1 J=0.7376 lb/pie

1 BTU= 1055J 1 J=9.478*10-4 BTU

1 KW/Hr=3.6 M J 1 J=0.2778*10-6 KW/Hr

1 W/s= 1 J 1 J =1 W/s

Factores de Conversión de Gasto:

1 metro3/minuto = 35.31467 pie3/ minuto

1 metro3/minuto = 15850.32 galón/hora

1 metro3/minuto = 264.1721 galón por minuto

1 pie3/ minuto = 28.31685 litros/minuto

1 galón por minuto = 3.785412 litros/minuto

Factores de Conversión de Volumen:

1 metro3 = 1 000 litros

1 galón = 3.785412 litros



1 litro = 0.2641721 galón

1 pie3= 28.31685 litros

1 metro3 = 264.1721 galones

1 metro3 = 35.31467 pie cubico

Ejercicios Resueltos de Conversión de Unidades. CAUDAL 225 cm3 /seg A ft3/seg = 0.007942500000000002 ft3/s

1 cm3/s = 0.000035300000000000004 Ft3/s

225 cm3/s = X

382 l/s A m3/s = 0.382 m3/s

1 l/s = 0.001 m3/s

382 l/s= X

PRESIÓN 26 bar a Pa = 2600000 Pa 45 psi a Pa= 310264 pascal Pa

1 bar = 100 000 Pa 1 PSI = 6894.757 Pascal

26 bar = x 45 PSI = X

PESO ESPECÍFICO

56 gf/cm³ a N/m³ = 549172.4 N/m³ 40 lb/ft3 a N/m3 = 6284 N/m3

1 gf/cm³ = 9806.65 N/m³ 1 lb/ft3 = 157.1 56 gf/cm³ = x 40 lb/ft3 = x

DENSIDAD 36 g/cm3 A kg/m3= 36000 kg/m3 90 kg/dm3 A g/l = 90000 g/l

1 g/cm3 = 1000 Kilogramo/m3 1 kg/dm3 = 1000 gramo litro g/l

36 g/cm3 = X 90 kg/ dm3 = X TRABAJO

78 lb/pie A J= 105.768 J 21 BTU A J= 22155



1 lb/pie= 1.356 J 1 BTU= 1055J

78 lb/pie = X 21 BTU= X

GASTO 56 metro3/minuto A pie3/ minuto = 1977.62152 pie3/ minuto

1 metro3/minuto = 35.31467 pie3/ minuto

56 metro3/minuto = X

20 galones por minuto A litros/minuto = 75.70824 litros/minuto

1 galón por minuto = 3.785412 litros/minuto

20 galones por minuto = X

VOLUMEN

84 galones a litros = 317.9746 l

1 galón = 3.785412 litros

84 galones = x

49 pie3 a l = 1387.52565 l

1 pie3 = 28.31685 litros

49 pie3 = x

Saber hacer. Realizar conversiones con las unidades de Caudal. Presión, Peso específico, densidad,

Trabajo, Gasto, Volumen y Densidad.

Ejercicios Propuestos de Conversión de Unidades. Realiza las siguientes conversiones: 10 bares a PSI 25 Kg/cm2 a PSI 160 000 Pa a bar



Tema 1.3 Características de los fluidos. Saber. Características de los Fluidos Hidráulicos.

En principio, cualquier líquido es apropiado para transmitir energía de presión. No

obstante, el líquido utilizado en un sistema hidráulico tiene que cumplir con ciertas condiciones

adicionales, por lo que no hay muchas alternativas.

El agua genera problemas de corrosión, ebullición, congelación y viscosidad.

Los líquidos elaborados en base a aceites minerales (también llamados aceites hidráulicos) cumplen con prácticamente todos los requisitos normales (que se plantean, por

ejemplo, en las máquinas-herramientas). En consecuencia, son los más difundidos en los

sistemas hidráulicos.

Es necesario utilizar líquidos difícilmente inflamables. Todas estas aplicaciones

albergan el peligro de provocar un incendio si un fluido de aceite mineral escapa por una fuga o

rotura de conducto y entra en contacto con partes metálicas muy calientes.

Funciones de los Fluidos.

Los fluidos utilizados en sistemas hidráulicos tienen que cumplir funciones muy diversas:

Transmitir la presión

Lubricar las partes móviles de los equipos

Refrigerar, es decir, derivar el calor producto de la transformación de energía (pérdidas de

presión)

Amortiguar vibraciones causadas por picos de presión

Proteger contra la corrosión

Eliminar partículas abrasivas

Transmitir señales

La selección que se haga y el cuidado que se tenga del fluido hidráulico de una

máquina, ejercerán un efecto importante sobre el rendimiento de ésta, así como por lo que



respecta a la duración de los elementos hidráulicos. Con la palabra fluido daremos a entender

el fluido hidráulico, ya que se trata de un petróleo de composición especial o de alguno de los

fluidos también especiales, resistentes a la combustión, que son a veces compuestos sintéticos.

Transmisión de potencia.

Como medio de transmisión de potencia, el líquido debe fluir con facilidad a través de las

líneas y orificios de los elementos. La excesiva resistencia al flujo crea pérdidas de potencia

considerables. El fluido debe ser también tan incomprensible como sea posible, a fin de que

cuando se arranque una bomba o se conmute de posición una válvula, la acción sea

instantánea.

Lubricación.

En la mayoría de los elementos hidráulicos la lubricación interna la proporciona el fluido.

Los elementos de la bomba y otras piezas sujetas a desgaste se deslizan entre sí con una

película de aceite de por medio. A fin de que el elemento tenga una larga duración el aceite

debe contener los aditivos necesarios para garantizar buenas características contra el

desgaste. No todos los aceites hidráulicos contienen dichos aditivos.

Sellamiento.

En muchos casos, el fluido es el único sello contra la presión en el interior de un componente hidráulico. No se cuenta con ningún anillo sellador entre el carrete cuerpo de la

válvula, que reduzca la fuga de aceite desde el paso de alta presión hacia el paso de baja

presión. Son el estrecho ajuste mecánico y la viscosidad del aceite los factores que determinan

el porcentaje de fuga que existirá.

Enfriamiento. La circulación del aceite a través de las líneas y alrededor de las paredes del depósito,

hace que ceda el calor que se genera en el sistema.

Requisitos de calidad.

Además de estas funciones primarias, al fluido hidráulico se le puede exigir un gran

número de otros requisitos de calidad. He aquí algunos de ellos:



Evitar la oxidación

Evitar la formación de sedimentos, gomosidades y barnices,

Inhibir la espuma,

Mantener su propia estabilidad y por ende, reducir el costo de¡ cambio de aceite,

Mantener un cuerpo relativamente estable en todo un amplio porcentaje de temperaturas,

Evitar la corrosión y la picadura,

Separar el agua,

Compatibilidad con sellos y empaques.

Estos requisitos de calidad son a menudo resultado de composiciones especiales y

pueden no estar presentes en todos los fluidos.

Definición de fluido. Un fluido es un medio continuo, homogéneo y que se deforma continuamente cuando se le

sujeta a un esfuerzo cortante, sin importar la magnitud de este.

Así se reúne bajo el término de fluidos, materiales de apariencia muy diferente, como el agua,

aceite, aire, gas natural en condiciones normales.

Sus propiedades comunes son:

Toman casi inmediatamente la forma del recipiente que los contiene.

Las fuerzas de atracción provocan que se suelden casi instantáneamente.

Viscosidad.

La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido que fluye; o bien, la medida inversa de

su fluidez. Si un líquido fluye con facilidad, su viscosidad es baja, se puede decir también que

el fluido es delgado o que tiene poco cuerpo.

Un líquido que fluye con dificultad posee una alta viscosidad, Se dice que es grueso o de

mucho cuerpo.

Viscosidad absoluta (Poise)

El método de laboratorio para medir la viscosidad absoluta se basa en considerar a ésta como

la resistencia que ofrece cuando se mueve una capa de líquido al desplazarla sobre otra capa



del mismo fluido. (En el sistema métrico la fuerza se expresa en dinas y el área en centímetros

cuadrados).

Viscosidad cinemática. (Centistokes)

El concepto de viscosidad cinemática ha surgido del uso de la potencia de un líquido para

producir un flujo a través de un tubo capilar. Al dividir el coeficiente de viscosidad absoluta

entre la densidad del líquido se obtiene lo que se denomina viscosidad cinemática. En el

sistema métrico la unidad de viscosidad se llama Stoke y tiene las unidades de centímetros

cuadrados por segundo. A la centésima parte de un Stoke se le llama centistoke.

He aquí las conversiones entre viscosidad absoluta y cinemática:

DensidadCentistokeCentipoise

DensidadCentipoiseCentistoke

Viscosidad Relativa o SUS (Segundos Saybolt Universal)

Para la mayor parte de los fines prácticos bastará conocer la viscosidad relativa del fluido. Esta

se determina midiendo el tiempo que tarda en fluir una cantidad específica del fluido a través de

un orificio estándar de dimensiones también específicas, a una temperatura establecida. Se

utilizan diversos métodos, pero el comúnmente aceptado en este país es el viscosímetro

Saybolt.

El tiempo que tarda la cantidad medida de líquido en fluir por el orificio se determina mediante

un cronómetro. La viscosidad en Segundos Saybolt Universales (SUS) es igual al tiempo en

segundos que transcurre en la operación.

Punto de fluidez.

El punto de fluidez es la temperatura más baja a la que puede fluir un líquido. Esta es una

especificación muy importante en los casos en que el sistema hidráulico va a quedar expuesto a

temperaturas sumamente bajas. Como regla general, el punto de fluidez debe estar 20 grados

F- abajo de la temperatura más baja que se espera encontrar.



Resistencia a la inflamación.

El punto de inflamación es la temperatura a la cual el aceite despide suficientes vapores que se

inflaman cuando una llama abierta es aplicable. Cuando la concentración de vapores en la

superficie es lo suficientemente grande a la exposición de una llama, resultará fuego tan pronto

como los vapores se enciendan.

Ley de Pascal.

Enuncia que la presión dentro de un recipiente cerrado es la misma, independientemente de su

forma y tamaño.

Principio de Bernoulli. El principio de Bernoulli afirma que la presión interna de un líquido disminuye a medida que

su velocidad aumenta. Saber Hacer:

Mediante un experimento de laboratorio, el alumno deberá identificar los diferentes tipos de

fluidos, a partir de su viscosidad, utilizando recipientes de refresco de igual volumen, pero con

diferentes fluidos y aceites, tomando el tiempo de vaciado de cada recipiente, entregando un

reporte al finalizar el experimento.

Cuestionario: I. Relaciona la definición correcta de la columna de la derecha, con el concepto Correspondiente de la columna de la izquierda.

( ) Presión atmosférica 1.Es el instrumento que mide la presión por debajo de la presión atmosférica

( ) Caudal volumétrico 2. Se le define como la masa de una sustancia por unidad de volumen

( ) Trabajo 3. Se le define como la fuerza aplicada por la distancia

( ) Ley de Boyle-Mariotte 4. Son las siglas de libras/pulg2

( ) Manómetro 5. Es la presión que existe en el lugar geográfico donde se haga la medición.

( ) PSIA 6. Es la ley que indica que los procesos se desarrollan a temperatura constante

( ) Presión Manométrica 7. Esta ley enuncia que los procesos se desarrollan a presión constante.

( ) Ley de gay-Lussac 8. Se le define como volumen por la unidad de tiempo

( ) Ley de Pascal 9. Es la ley que nos indica que dentro de un recipiente a presión la presión es la misma en cualquier punto del mismo

( ) PSI 10. Es la presión que se mide dentro de un recipiente a presión



( ) Densidad ( ) Vacuometro Problemas Propuestos: Principios de Pascal 1. Si en una prensa hidráulica el émbolo más chico tiene un diámetro de 3 cm. y el émbolo más grande

es de 40 cm., ¿qué fuerza resulta en el émbolo grande, cuando en el pequeño se aplica una fuerza de 180 N?

Problemas de Caudal 2. Calcular el tiempo que tardará en llenarse una alberca cuya capacidad es de 40 m3, si se alimenta recibiendo un gasto de 10 l / s. 3. Calcular el diámetro que debe tener una tubería para que el gasto sea de 0.02 m3 / s, a una velocidad de 1.5 m / s.



Unidad Temática 2 Bombas hidráulicas Objetivo de la Unidad. El alumno elaborará un programa de mantenimiento para bombas hidráulicas con base en el

manual de operación correspondiente y aplicando las normas de seguridad para su óptimo

funcionamiento.

Resultado de Aprendizaje.

A partir de un caso, elaborará un programa de Mantenimiento para diferentes tipos de bombas

hidráulicas de acuerdo al manual de operación correspondiente:

Tema 2.1. Funcionamiento de las bombas hidráulicas.

Saber. Principios de Operación de las Diversas Bombas Hidráulicas.

La bomba es probablemente, el componente más importante y menos entendido de un

sistema hidráulico. Su función es convertir la energía mecánica en energía hidráulica al

empujar el fluido hidráulico dentro del sistema. Sin embargo, todas las bombas caen en una de

las dos categorías, hidrodinámicas o hidrostáticas.

Hidrodinámicas.

Las bombas hidrodinámicas o de desplazamiento no positivo, tales como las de diseño

de turbina o centrífugas, se usan principalmente para transferir fluidos en donde la única

resistencia encontrada es la creada por el peso y la fricción del mismo fluido.

Hidrostáticas. Las bombas hidrostáticas o de desplazamiento positivo dan una cantidad específica de

fluido por cada carrera, revolución o ciclo. Su salida exceptuando las pérdidas por fuga es

independiente a la presión de salida haciéndolas ideales para usarlas para transmitir potencia.

Características de la Bomba.



Generalmente las bombas están catalogadas por su máxima capacidades presión

operante y su salida en gpm (galones por minuto) a un impulso de velocidad específico.

Características de presión. El porcentaje de presión de una bomba es determinado por el fabricante basado en un

cálculo razonable de durabilidad en el uso bajo condiciones especificadas. Es importante saber

que no hay un factor estándar de seguridad en las industrias en estos porcentajes. Operar la

bomba a presiones más altas puede desgastarla o causarle daños mayores.

Desplazamiento.

La capacidad de flujo de la bomba es lo que se llama su desplazamiento por revolución

o por su salida en gpm.

Desplazamiento es el volumen de líquido transferido en una revolución. Es igual al

volumen de una cámara bombeadora multiplicado por el número de cámaras que pasan por la

salida por revolución. El desplazamiento se expresa en pulgadas cúbicas por revolución.

La mayoría de las bombas tienen un cierto desplazamiento que no puede ser cambiado

excepto cuando se reemplazan ciertas partes. Sin embargo, es posible en algunas variar el

tamaño de la cámara bombeadora y por eso su desplazamiento por medio de controles

externos.

Abastecimiento en gpm.

Una bomba puede tener un suministro nominal de unidad de 10 gpm. Realmente puede

bombear más que eso bajo condiciones sin carga y menos que eso a su porcentaje de presión

operante. Su abastecimiento también es proporcional al impulso de velocidad del eje. La

mayoría de los fabricantes dan una tabla o gráfica mostrando los abastecimientos de la bomba

y los caballos de fuerza requeridos bajo pruebas en condiciones específicas relacionadas con la

velocidad del impulso y presiones.

Eficiencia volumétrica. En teoría, una bomba abastece una cantidad igual de fluido a su desplazamiento en

cada ciclo o revolución. En realidad, la salida actual se reduce por las fugas intensas o

deslizamientos. Cuando la presión aumenta, las fugas que regresan de la salida a la entrada o

al drenaje aumentan y la eficiencia volumétrica disminuye.



La eficiencia volumétrica es igual a la salida real dividida por la salida teórica. Se expresa como

porcentaje:

Por ejemplo: si teóricamente una bomba debiera abastecer 10 gpm pero abastece sólo 9 gpm

a 1000 psi, su eficiencia volumétrica a esa presión es de 90 %.

Eficiencia = 9 / 10 = 0.9 o 90%

Clasificación de las Bombas

Tipos de Bombas Hidráulicas

Algunos tipos de bombas

· Bomba de émbolo

· Bomba de lóbulos



· Bomba de émbolos radiales

· Bomba peristáltica

· Bomba centrífuga



· Bombas de paletas

· Bomba centrífuga para grandes caudales



Cuando se quiere clasificar el tipo de bomba hidráulica se recomienda consultar los

siguientes factores:

• Amplitud de presión: Se constituyen en los límites máximos de presión con los cuales

una bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son Lb/plg2.

• Volumen: La cantidad de fluido que una bomba es capaz de entregar a la presión de

operación. Las unidades son gal/min.

• Amplitud de la velocidad: Se constituyen en los límites máximo y mínimo en los cuales

las condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirán a la bomba funcionar

satisfactoriamente. Las unidades son r. p. m.

• Eficiencia mecánica: Se puede determinar mediante la relación entre el caballaje

teórico a la entrada, necesario para un volumen específico en una presión específica y el

caballaje real a la entrada necesario para el volumen específico a la presión específica.

• Eficiencia volumétrica: Se puede determinar mediante la relación entre el volumen

teórico de salida a 0 lb/plg2 y el volumen real a cualquier presión asignada.

• Eficiencia total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecánica

y a la eficiencia volumétrica.

Para que la clasificación de los diferentes tipos de bombas sea más amena se presenta

a continuación una tabla donde se muestran los criterios de clasificación de cada una de éstas.

BOMBAS Amplitud Presión

Volumen

Amplitud Velocidad

Eficiencia Volum.

Eficiencia Total

Bomba de engrane Baja Presión

0 Lb/plg2 5 Gal/min 500 rpm 80 % 75 – 80 %

Bomba engrane 1500 Lb/plg2

1500 Lb/plg2

10 Gal/min 1200 rpm 80 % 75 – 80 %

Bomba engrane 2000 Lb/plg2

2000 Lb/plg2

15 Gal/ min 1800 rpm 90 %

80 - 85%

Bomba Paleta equilib. 1000

Lb/plg2

1000 Lb/plg2

1.1 – 55 Gal/min 1000 rpm > 90 % 80 – 85 %



Bomba Pistón Placa empuje

angular

3000 Lb/plg2 5000 Lb/plg2

2 – 120 Gal/min

7.5 – 41 Gal/min

1200–1800

rpm

90 %

90 %

> 85 %

> 80 %

Diseño Dynex 6000 – 8000 Lb/plg2

2.9 – 4.2 Gal/min

1200 – 2200 rpm

90 % > 85 %

BOMBAS DE VOLUMEN FIJO O BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO FIJO.

Estas bombas se caracterizan porque entregan un producto fijo a velocidad constante.

Este tipo de bomba se usa más comúnmente en los circuitos industriales básicos de aplicación

mecánica de la hidráulica.

Bombas de engranes o piñones.

La bomba de engranes se denomina también "caballo

de carga" y se puede asegurar que es una de las más

utilizadas. La capacidad puede ser grande o pequeña y su

costo variará con su capacidad de presión y volumen. Además

la simplicidad de su construcción permite esta ventaja de

precio. En este tipo de bombas de engrane, el engranado de

cada combinación de engranes o dientes producirán una

unidad o pulso de presión.

Bombas de engranes de baja presión.

Su funcionamiento es a grandes rasgos el siguiente: La flecha impulsora gira, los dos

piñones como están engranados, girarán en direcciones opuestas. La rotación es hacia el

orificio de entrada desde el punto de engrane. Conforme los dientes de los dos piñones se

separan, se formará una cavidad y se producirá un vacío en el orificio de entrada. Este vacío

permitirá a la presión atmosférica forzar el fluido al lado de entrada de la bomba.

Bombas de engranes de alta presión.

Los factores que mejoran la capacidad de una bomba para desarrollar un vacío alto en

la admisión, también producirán incrementos muy favorables en la eficiencia volumétrica y total

de la bomba.

2.1 Bomba de engranes



Bombas de engranes de 1500 lb/plg2. (Tándem)

También se les conoce como bombas de la serie "Comercial D". En este tipo de bombas

se incorporan engranes dentados rectificados con acabados lisos y con tolerancias muy

cerradas. Estos engranes tienen el contorno de los

dientes diseñado para mejorar la eficiencia de la bomba y

disminuir el nivel de ruido en la operación.

Bomba de engranes de 2000 lb/plg2.

La bomba Comercial de la serie H esta indicada para tener un valor de presión máximo

de 2000 lb/plg2, y para la mayoría de las bombas de la serie H es una versión mejorada y más

pesada que la unidad de serie D. Los fundamentos de operación son casi idénticos, pero

ninguna de las partes son intercambiables entre estos dos tipos de diseños.

El funcionamiento con las cargas mayores a presión de 2000 lb/plg2, ha exigido el uso

de cajas mucho más gruesas y resistentes. El cojinete impulsor principal TIMKEN es el único

ofrecido en este tipo de bombas. Los tamaños de engranes y cojinetes han sido aumentados

hasta el máximo que el espacio permite, y dichos engranes han sido modificados de la forma de

engranes rectos de la serie D a engranes helicoidales.

2.3 Bomba Comercial en Tándem de la serie H.

2.2 Bomba de engranes en Tándem Comercial Serie D.



Bomba de engranes de 2000 lb/plg2 – Serie 37-X.

Los cambios de diseño en el modelo 37-X confirman la existencia de la zona crítica

analizada en relación con los diseños de la serie D y serie H. Cojinetes verdaderamente

masivos de trabajo pesado y del tipo de baleros de corona han sustituido a los cojinetes de

aguja marcados como inadecuados.

Bombas de paletas.

Bombas de paletas desequilibradas o de eje excéntrico.

Con este diseño un rotor ranurado es girado por la flecha impulsora. Las paletas planas

rectangulares se mueven acercándose o alejándose de las ranuras del rotor y siguen a la forma

de la carcasa o caja de la bomba. El rotor está colocado excéntrico con respecto al eje de la

caja de la bomba.

La rotación en el sentido de las manecillas del reloj del rotor en virtud de la mayor área

que hay entre dicho rotor y la cavidad de la caja, producirá un vacío en la admisión y la entrada

del aceite en los volúmenes formados entre las paletas.

Bombas de paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presión. (Vickers)

La compañía Vickers Incorporated ha sido acreditada por haber desarrollado el diseño

de bomba de paletas equilibrada.

El balance hidráulico logrado en este diseño, permite a los cojinetes de las flechas

dedicarse a la carga de impulsión de la bomba. La carga hidráulica o de presión esta

equilibrada y queda completamente contenida dentro de la unidad de cartucho de la bomba. La

unidad de cartucho esta compuesta por, dos bujes, un rotor, doce paletas, un anillo de leva y

una espiga de localización.

Bombas de Paletas equilibradas de 2000 lb/plg2 de presión. (Denison)

Las bombas de paletas Denison emplean la misma condición de equilibrio descrita en el

análisis de las bombas de paletas Vickers mediante la incorporación de dos orificios de

admisión o entrada y de dos orificios de salida con una separación de 180.

Bombas de pistón

Las bombas de pistón generalmente son consideradas como las bombas que

verdaderamente tienen un alto rendimiento en las aplicaciones mecánicas de la hidráulica.



Algunas bombas de engranes y de paletas funcionarán con valores de presión cercanos a los

2000 lb/plg2, pero sin embargo, se les consideraran que trabajan con mucho esfuerzo. En

cambio las bombas de pistón, en general, descansan a las 2000 lb/plg2 y en muchos casos

tienen capacidades de 3000 lb/plg2 y con frecuencia funcionan bien con valores hasta de

5000lb/plg2.

Bomba de Pistón Radial.

La bomba de pistón radial, aloja los pistones deslizantes dentro de un bloque del cilindro

que gira alrededor de un perno o clavija estacionaria o flecha portadora.

En las bombas de pistón radial se logra una eficiencia volumétrica alta debido a los

ajustes estrechos de los pistones a los cilindros y por el cierre adecuado entre el bloque del

cilindro y el perno o clavija alrededor del cual gira.

Bombas de Pistón Axial.

Las bombas de pistón axial son las bombas más comunes que se encuentran. Las

bombas de pistón axial derivan su nombre del hecho que los pistones se mueven dentro y fuera

sobre un plano paralelo al eje de la flecha impulsora.

2.4 Bombas rotativas de pistones axiales

Bombas de Pistón de Barril angular. (Vickers)

Las varillas del pistón van conectadas al pistón con una junta socket de bola y también

el bloque del cilindro o barril va conectado a la flecha de impulsión por una junta combinada

universal de velocidad constante de tipo Williams.



Las cargas para impulsión de la bomba y las cargas de empuje por la acción del bombeo

van soportadas por tres cojinetes de bolas de hilera simple y un cojinete de bolas de hilera

doble.

Bomba de Pistón de Placa de empuje angular (Denison)

El diseño de este tipo de bombas incorpora zapatas de pistón que se deslizan sobre la

placa de empuje angular o de leva.

Esta bomba debe llenarse con aceite antes de arrancarla.

La contaminación causará raspaduras y pérdida ligera de eficiencia. La falta de

lubricación causará desgaste.

Bomba Diseño Dynex.

La placa de empuje angular se llama placa excéntrica, dicha placa va acuñada a la

flecha impulsora y esta soportada por cuatro hileras de cojinetes de bolas. Las principales

cargas de empuje de bombeo están a cargo de cojinetes colocados a cada lado de la placa

excéntrica.

Bombas de volumen variable.

La acción de bombeo de las bombas de volumen variable es a grandes rasgos similar a

la acción de bombeo de las bombas de volumen fijo.

Los volúmenes variables para bombas de engranes únicamente son utilizables si se

varía la velocidad de impulsión de la bomba. El factor de escape uniforme prohíbe la eficiencia

constante con velocidad variable y elimina a las bombas de engranes para uso potencial de

volumen variable.

Saber Hacer.

Mediante un estudio de caso propuesto por el profesor, el alumno deberá seleccionar la bomba

hidráulicas de acuerdo a su aplicación y características técnicas, de cualquiera de los siguientes

tipos de bombas:

-Bomba de Engranes.

-Bomba de Pistones.

-Bomba de Paletas.

Consideraciones para la selección de una bomba hidráulica.



1. Indicar al proveedor de bombas la naturaleza exacta del líquido a manejar.

2. Especificar los gastos o caudales máximos y mínimos que pueden llegar a necesitarse, y la

capacidad normal de trabajo.

3. Dar información semejante relativa a la presión de descarga o planos, y datos para

calcularla.

4. Proporcionar al proveedor un plano detallado del sistema de succión existente o deseado.

5. El proveedor necesita saber si el servicio es continuo o intermitente.

6. Indicar de que tipo o tipos de energía se dispone para el accionamiento.

7. Especificar as limitaciones del espacio disponible.

Asegurarse de que se consiguen las partes de repuesto

Cuestionario: I. Coloca en la columna de la derecha el nombre del tipo de compresor que representa

el símbolo observadas en el video y apuntes

Tema 2.2. Mantenimiento a bombas hidráulicas Saber.

Mantenimiento de bombas hidráulicas

Generalidades



Bomba en planta y vista frontal.

Introducción:

Durante muchos años en todas las ramas de la industria se le ha prestado una atención

especial al mantenimiento preventivo de bombas de parte del personal de operaciones y

mantenimiento

Uno de los objetivos de un programa de mantenimiento, es presentar directamente al personal

de operación y de mecánica la situación relativa en cuanto a materiales y repuestos.

Un programa se basa en el reconocimiento del papel clave que el operador puede jugar en la

práctica del mantenimiento preventivo. Es obvio que el operador es el primero en percibir signos

de daños, ya sean ruidos u otra clase de anomalías en el equipo.

Sugerencias relativas al mantenimiento

Un sistema de bombeo no se mantiene sólo. La frecuencia de mantenimiento no es la misma

para todas las bombas, sino que varía con las condiciones del servicio. Una bomba que maneje

líquidos limpios, no corrosivos, requiere mucho menos mantenimiento que una bomba del

mismo tamaño y tipo que tenga que manejar líquidos corrosivos o arenisca.

Una inspección periódica resulta económica en comparación con las apagadas forzosas

debidas a daños o fallas de las diferentes partes de la bomba. Las inspecciones de la bomba

deben hacerse bimestral o anualmente, según la clase de servicio; mientras más pesado sea el

servicio más frecuentemente debe ser la inspección. La inspección debe ser completa y debe

incluir un chequeo cuidadoso de las tolerancias entre las partes giratorias y las estacionarias,



así como el estado en que se encuentran todas las partes expuestas a roce o a daños

causados por arenisca y/o corrosión.

Mantenimiento de la bomba

Si se siguen unas cuantas instrucciones al armar y desarmar la bomba se pueden economizar

tiempo, trabajo y problemas. Estas instrucciones son aplicables a toda clase de bombas.

Procedimientos Preventivos antes y después del mantenimiento. Al desarmar la bomba

1. No es necesario desconectar la tubería de succión o de descarga ni cambiar la posición de

la bomba.

2. La tubería auxiliar debe desconectarse sólo en los puntos en que sea necesario para quitar

una parte, excepto cuando hay que quitar la bomba de la base.

3. Después de haber desconectado la tubería, debe amarrarse un trapo limpio en los extremos

o aberturas del tubo para evitar la entrada de cuerpos extraños.

4. Emplear siempre un extractor para quitar un acople del eje.

5. Las camisas del eje tienen roscas para apretarle en sentido contrario a la rotación del eje.

Después de desarmar la bomba

Antes de hacer la inspección y el chequeo, limpie las partes cuidadosamente. Los residuos

gomosos y espesos pueden quitarse a vapor. El lodo, el coque o depósitos de sustancias

extrañas similares a las anteriores pueden quitarse por medio de un chorro de arena, trabajo

que se hace cuidadosamente para que no forme huecos ni dañe las superficies labradas de la

máquina.

Re ensamblaje

La bomba hidráulica es una máquina construida con precisión. Las tolerancias entre las partes

giratorias y las estacionarias son muy pequeñas y debe ejercerse el mayor cuidado para

ensamblar adecuadamente sus partes con el objeto de conservar estas tolerancias. El eje debe

estar completamente recto y todas las partes deben estar absolutamente limpias. Un eje torcido,



mugre o lodo en la cara del eje impulsor, o sobre la camisa de un eje puede ser causa de fallas

o daños en el futuro.

Los impulsores, las camisas del espaciador y las del eje constituyen un ensamblaje resbaladizo

bastante ajustado al eje. Debe usarse una pasta delgada de aceite al ensamblar estas partes

en el eje.

Acople de bomba hidráulica

Los acoples de bomba, excepto los de tipo roscado, constituyen un ajuste que se encogerá

ligeramente sobre el eje; con el objeto de ensamblar el acople con facilidad y precisión, el

acople debe expandirse calentándolo a 300°F, en un baño de aceite y ensamblarse con el eje

mientras está caliente.

Aalgunas reglas y recomendaciones para el mantenimiento de bombas hidráulicas.

Las siguientes reglas, evidentemente fundamentales, ayudarán a obtener el servicio más

seguro, el mantenimiento más económico, y la mayor vida posible para las bombas hidráulicas.

El mantenimiento adecuado no comienza con la reparación o la reposición de las piezas

dañadas, sino con una buena selección e instalación, es decir, evitando que haya que reponer o

reparar. Estas reglas estarán basadas en cuatro temes diferentes: Selección, instalación,

operación y mantenimiento.

Instalación

1. Las bases de las bombas deben ser rígidas.

2. Debe cimentarse la placa de asiento de la bomba.

3. Comprobar el alineamiento entre la bomba y su sistema de accionamiento.

4. Las tuberías no deben ejercer esfuerzos sobre la bomba.

5. Usar tuberías de diámetro amplio, especialmente en la succión.

6. Colocar válvulas de purga en los puntos elevados de la bomba y de las tuberías.

7. Instalar conexiones para altas temperaturas (según el uso).

8. Disponer de un abastecimiento adecuado de agua fría.

9. Instalar medidores de flujo y manómetros adecuados.



Operación

No debe mermarse nunca la succión de la bomba para disminuir el gasto o caudal.

La bomba no debe trabajar en seco.

· No debe trabajarse una bomba con caudales excesivamente pequeños.

· Efectuar observaciones frecuentes.

· No debe pretenderse impedir totalmente el goteo de las cajas de empaque.

· No debe usarse agua demasiado fría en los rodamientos enfriados por agua.

· No debe utilizarse demasiado lubricante en los rodamientos.

· Inspeccionar el sistema (según su uso).

Mantenimiento y reparación

· No debe desmontarse totalmente la bomba para su reparación.

· Tener mucho cuidado en el desmontaje.

· Es necesario un cuidado especial al examinar y reacondicionar los ajustes.

· Limpiar completamente los conductos de agua de la carcaza y repintarlos.

· Al iniciar una revisión total deben tenerse disponibles juntas nuevas.

· Estudiar la erosión la corrosión y los efectos de cavitación en los impulsores.

· Verificar la concentricidad de los nuevos anillos de desgaste antes de montarlos en los

impulsores.

· Revisar todas las partes montadas en el rotor.

· Llevar un registro completo de las inspecciones y reparaciones.

Programación del mantenimiento

El mantenimiento programado lo podemos dividir en dos partes:

· Mantenimiento preventivo.

· Mantenimiento predictivo.

Ambos sistemas están basados en revisiones periódicas programadas a los equipos pero se

diferencian fundamentalmente en los medios que se utilizan para las revisiones y en las

frecuencias de éstas. Mientras el mantenimiento preventivo elabora una orden de trabajo para

que una bomba hidráulica se saque de servicio, se desacople, se desarme, se examinen

rodamientos, el eje, el impulsor, los anillos de desgaste, la carcaza, el acople, etc., como una

revisión anual; el mantenimiento predictivo saca una orden bimestral ordenando observar la

bomba en operaciones normales, comprobar la temperatura de los rodamientos, tanto en la



bomba como en el motor, hacer un análisis de vibraciones en cada apoyo de los elementos en

rotación ( de este análisis se obtiene el estado de los rodamientos, el alineamiento del eje, el

posible desbalanceo del impulsor debido a desgastes internos, posibles torceduras en el eje de

la bomba.

Mantenimiento preventivo

· Frecuentemente no necesita programación.

· No necesita equipos especiales de inspección.

· Necesita personal menos calificado.

· Menos costoso de implementar.

· Da menos continuidad en la operación.

· Menos confiabilidad (aunque es alta).

· Más costoso por mayor mano de obra.

· Más costoso por uso de repuestos.

Mantenimiento predictivo

· Siempre que hay un daño necesita programación.

· Necesita equipos especiales y costosos.

· Necesita personal más calificado.

· Costosa su implementación.

· Da más continuidad en la operación.

· Más confiabilidad.

· Requiere menos personal.

· Los repuestos duran más.

Saber Hacer:

El alumno deberá determinar el tipo de mantenimiento adecuado al tipo de bomba y a su tiempo

de uso, tomando dos equipos de referencia, uno que sea parte del sistema de bombeo de las

instalaciones de la universidad y otro mantenimiento lo deberá obtener mediante una visita de

campo a una empresa, entregando las siguientes evidencias:

-Cronograma de actividades.

-Recurso humano requerido.

-Recursos financieros



Unidad Temática 3. Circuitos Hidráulicos.

Objetivo de la Unidad: El alumno construirá circuitos hidráulicos, a través de diagramas y principios de operación para

su aplicación industrial con base en las normas de seguridad.

Resultado del Aprendizaje: A partir de un caso, construirá un circuito hidráulico utilizando:

Válvulas: Direccionales, Caudal, Presión, Alivio, Anti retorno (check).

Actuadores: Doble efecto, Motores Hidráulicos, Límites de carrera Mecánicos.

Y lo documentará en un reporte que incluya:

- diagramas hidráulicos, con la simbología e interpretación correspondiente.

- justificación de equipos seleccionados, con base en la aplicación y los manuales del f

fabricante.

En su caso, fallas detectadas en los circuitos.

Tema 3.1. Simbología Hidráulica. Saber Elementos de control

Válvulas de vías

Las válvulas de vías pueden ser de dos, tres, cuatro o más orificios. Cada orificio es una

vía (sin incluir los pilotajes).

Para representar las válvulas se utilizan símbolos; éstos de ninguna manera representan el sentido constructivo del elemento, su labor es únicamente dar una idea de su funcionamiento.



Válvulas de Vías: Símbolos de Conmutación

Estas válvulas se representan por medio de cuadros

La cantidad de cuadros indica la cantidad de posiciones que puede tener la válvula

En el interior de estos cuadros se representan de una manera esquemática, por medio de flechas el sentido de circulación del aire a presión.

Cuando no hay flujo de aire, se representa por medio de líneas transversales.

La unión de las canalizaciones es representada por un punto.

La otra posición se obtiene por la traslación lateral de los cuadros coincidente son las conexiones

Las posiciones pueden ser diferenciadas por números o letras.

Simbología de conmutación en válvulas La designación de una válvula está en función de su cantidad de vías y la cantidad de

posiciones que pueda tener.

Una válvula que tenga en su símbolo dos cuadros, dos posiciones, tres conexiones, tres

vías, la designación se hace de la siguiente manera: Válvula 3/2. Para las válvulas de dos

posiciones, la de reposo está indicada por el cuadro de la derecha. En el caso de una válvula

de tres posiciones, la posición central representa el estado de reposo. Si en la posición de

reposo existe flujo de aire se dice que se trata de una válvula normalmente abierta (N.A.) y si no

existe flujo se trata de una válvula normalmente cerrada (N.C.).

Para evitar errores en el montaje de estos elementos, los orificios para las conexiones,

se identifican por letras, o bien, por medio de números:



ORIFICIOS NÚMEROS LETRAS Alimentación 1 P

Utilización 2, 4, 6 A, B, C Escapes 3, 5 R, S Pilotajes 12, 14 Y, Z

Nomenclatura de válvulas

Clasificación y descripción de válvulas



Los tipos de accionamiento de válvulas neumáticas dependen de las exigencias que plantee el

sistema:

Accionamiento mecánico, Accionamiento neumático,

Accionamiento eléctrico, Combinación de tipos de accionamiento.

TIPOS DE ACCIONAMIENTO Accionamiento Manual

General

Por Pulsador

Por Palanca

Por Palanca con Enclavamiento

Por Pedal

Accionamiento Mecánico

Recuperación por Muelle

Centrado por Muelle

Por Rodillo

Por Rodillo con Retorno en Vacío

Accionamiento Neumático Accionamiento Directo (aplicación de presión)

Accionamiento indirecto (Válvula auxiliar servopilotada)

Accionamiento Eléctrico

Con una Bobina

Con Doble Bobina

Accionamiento Combinado Doble Bobina con Válvula auxiliar y accionamiento

Manual Auxiliar

Tipos de accionamientos de válvulas



Las válvulas de cierre bloquean, estrangulan o modifican el paso del aire.

Válvula de antirretorno

Válvula selectora (función O)

Válvula de simultaneidad (función Y)

Válvula de estrangulación y retención

Válvula de escape rápido

Las válvulas de presión influyen en la presión, o bien son accionadas por medio de la presión.

Existen diferentes clases de válvulas:

Válvula reguladora de presión

Válvula limitadora de presión

Válvula de secuencia

Tipos de válvulas, símbolo y descripción



Tema 3.2 Circuitos Hidráulicos. Saber:

VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN DE 2 VÍAS.

VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN DE 3 VÍAS.

VÁLVULA LIMITADORA DE PRESIÓN.



VÁLVULA REGULADORA DE CAUDAL.

Saber Hacer: Tomando como fundamento el siguiente caso, resolverlo de acuerdo a los requerimientos del

planteamiento.



Unidad Temática 4. Circuitos Electrohidráulicos.

Objetivo de la Unidad: El alumno construirá circuitos electrohidráulicos, a través de diagramas y principios de

operación para su aplicación industrial utilizando las normas de seguridad

Resultado del Aprendizaje: A partir de un caso, construirá unos circuitos electrohidráulicos para una aplicación específica

utilizando:

Electroválvulas:

relés.

-Temporizadores.

-Contadores.

-Lámpara de señalización.

-botones Pulsadores.

sensores:

-límite

-Inductivos.

-Capacitivos.

-Ópticos.

-Magnéticos.

Y lo documentará en un reporte que incluya:

diagramas hidráulicos, con la simbología e interpretación correspondiente

justificación de equipos seleccionados, con base en la aplicación y los manuales del

fabricante.

En su caso, fallas detectadas en los circuitos



Tema 4.1. Simbología de elementos electrohidráulicos. Saber: Fundamentos de control eléctrico Es diferente la alimentación de tensión alterna y la alimentación de tensión continua.

Tensión Alterna:

- Es suministrada por la red

- Trifásica o monofásica

- Tensión sinusoidal de frecuencia fija

- Amplitud relativamente constante

- La tensión puede modificarse por medio de transformadores

Tensión Continua:

- Es suministrada por fuentes de alimentación

-

Tipos de accionamiento

Los tipos de accionamiento para los elementos de maniobra son:

- Accionamiento manual

- Accionamiento mecánico

- Relé

- Campo magnético



Tipos de accionamiento de los elementos de maniobra

Los tipos de accionamiento más frecuentemente empleados son

- Botones pulsadores

- Palancas de rodillo

- Interruptores basculantes

Se representan dos tipos de accionamiento:

- Pulsador, como conmutador

- Interruptor basculante con muesca, como contacto de trabajo

Letra distintiva en esquemas de conexiones eléctricas: S (S1, S2,...)

Signos gráficos de contactos y maniobra para bobinas magnéticas y relés. En

electroneumática y electrohidraúlica, la bobina magnética es el elemento que hace que la

válvula conmute. Letra distintiva en esquemas de conexiones eléctricas: Y (Y1, Y2,...) Un relé

activa 1, 2 ó más contactos. El relé también puede ser un elemento activado en función del

tiempo o de la temperatura. Letra distintiva en esquemas de conexiones eléctricas: K (K1,

K2,...).



El relé.

En la práctica, la construcción de un relé puede ser muy diferente. Su funcionamiento,

sin embargo, es básicamente igual:

- Al aplicar tensión a la bobina del relé a través de los contactos A1 y A2 fluye corriente

eléctrica a través de los devanados. Se forma un campo magnético que atrae el inducido

contra el núcleo de la bobina.

- La conexión de mando 1 queda conectada con la conexión de mando 4.

- Al retirar la tensión un resorte devuelve el inducido a su posición básica.

- La conexión de mando 1 queda conectada con la conexión de mando 2.

Un relé puede tener varios contactos de maniobra, que pueden activarse

simultáneamente. En lo referente a su forma ejecución, por ejemplo:

- Relés polarizados

- Relés de impulsión

- Relés temporizados

- Termo relés



La función lógica Y (AND)

La función lógica Y consta, como mínimo, de dos elementos de maniobra conectados en

serie:

- La función lógica Y puede tener dos o más entradas. Puede ser una combinación de

interruptores y sensores.

- La función se representa por medio de un símbolo lógico con dos entradas y una salida.

- Para accionar la salida es necesario que existan las dos señales de entrada.



La función lógica O (OR)

La función lógica O consta, como mínimo, de dos elementos de maniobra conectados en

paralelo:

- La función lógica O puede tener dos o más entradas. Puede ser una combinación de



- Para accionar la salida basta con que exista una señal de entrada.

Sensores Electrónicos con Salida Transistorizada:

1. Inductivos y magnéticos: detectan metales.

2. Capacitivos: detectan todo tipo de materiales.

3. Fotoeléctricos.

Estos presenta salidas de dos, tres y cuatro hilos, a continuación se muestra un ejemplo

de conectividad de sensores con salida de tres hilos:



Tema 4.2 Circuitos y componentes electrohidráulicos. Saber Dispositivos eléctricos de salida

Suministran señales acústicas:

- por ejemplo bocinas, sirenas

- letra distintiva en esquemas de conexiones: H (H1, H2, ...)

Suministran señales ópticas:

- p.ej. lámparas, LED

- letra distintiva en esquemas de conexiones: H (H1, H2, ...)

Suministran trabajo:

- p.ej. en electromotores

- letra distintiva en esquemas de conexiones: M (M1, M2, ...)

La función lógica Y (AND)

La función lógica Y consta, como mínimo, de dos elementos de maniobra conectados en

serie:

- La función lógica Y puede tener dos o más entradas. Puede ser una combinación de



- Para accionar la salida es necesario que existan las dos señales de entrada.



La función lógica O (OR)

La función lógica O consta, como mínimo, de dos elementos de maniobra conectados en

paralelo:

- La función lógica O puede tener dos o más entradas. Puede ser una combinación de



- Para accionar la salida basta con que exista una señal de entrada.

Saber Hacer: Tomando como fundamento el siguiente caso, resolverlo de acuerdo a los requerimientos del

planteamiento, transfiriendo su solución a mando electrohidráulico.



Realizar la práctica 2 y 3 que se encuentran en la sección de anexos.

Cuestionario: I. Coloca la descripción correcta de cada válvula la derecha de cada símbolo, de acuerdo al

número de vías, posiciones y estado de reposo. En la simbología de mandos, escribe el

nombre correcto de cada uno de ellos:



Bibliografía

Curso de Hidráulica para la Formación Profesional. Festo. Curso de Neumática para la Formación Profesional. Festo. Manual de Hidráulica Industrial. Vicmex. Neumática e Hidráulica Industrial. Editorial: Paraninfo.



Anexos EVIDENCIAS



NOMBRE DE LA ASIGNATURA CARRERA PLAN DE ESTUDIO

SISTEMAS HIDRÁULICOS

Mantenimiento

Industrial

2009

PRÁCTICA Nº LABORATORIO DE Electrohidráulica DURACIÓN (HORA)

1 Electrohidráulica

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

Mandos eléctricos para el control de las electroválvulas.

4

1 INTRODUCCIÓN Conocimiento general de los componentes hidráulicos. Interpretando la simbología correspondiente en un diagrama esquemático, para su instalación correspondiente.

2 OBJETIVO (COMPETENCIA) Diferenciar entre mando directo e indirecto de un circuito básico electrohidráulico para el control de un actuador lineal y otro rotatorio.

3 FUNDAMENTO Interpretación de simbología hidráulica norma DIN 1550, interpretación de control eléctrico, norma europea. 4 PROCEDIMIENTO (DESCRIPCIÓN)

A EQUIPO NECESARIO MATERIAL DE APOYO Pinzas de corte. Alambre calibre 18 o cables banana. Multímetro.

Tabla de símbolos de hidráulica

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Procedimiento: Enumera el material a utilizar según diagrama del sistema hidráulico y eléctrico que se presenta en la Fig. 1: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ De acuerdo a los circuitos proporcionados, deberán conectarse, con el 100% de indicaciones de la simbología.



Medidas de seguridad a considerar: Para los circuitos hidráulicos:

La bomba hidráulica de suministro de caudal y presión apagada antes de realizar conexiones.

Verificar que las conexiones no se encuentran flojas (mangueras). Uso de lentes industriales. Al momento de suministrar energía hidráulica mantenerse retirado del circuito. Subir poco a poco la presión de suministro.

Para los circuitos eléctricos:

Área de trabajo despejada. Niveles de Tensión correctos. En el caso de trabajar con tensión alterna, verificar que el nivel de Tensión entre el

neutro y tierra física sea lo más cercano a cero. Conductores bien aislados. Evitar que las conexiones queden flojas.

Verificar conexiones correctas. CÁLCULOS Y REPORTES Reportar funcionamiento de cada circuito proporcionado

5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES Indicar los resultados de cada operación de circuito

6 ANEXOS

PREGUNTAS 1. Explica que es un accionamiento directo 2. Que diferencia a un mando indirecto de uno directo. 3. Cual fue el valor del voltaje utilizado en los componentes electrohidráulicos. 4. Que tipo de corriente se utilizo en la práctica. 5. Que significa el término mono estable.

7 REFERENCIAS Manual de trabajo de hidráulica de FESTO



Descripción: En esta práctica se contemplan dos mandos eléctricos diferentes para el control de las electroválvulas que gobiernan los actuadores hidráulicos. Se resalta la importancia del relé eléctrico en la realización del accionamiento indirecto.

Fig. 1 Sistema eléctrico - hidráulico

Resultados y conclusiones de la práctica por parte del alumno. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________





Mantenimiento

Industrial

2009

PRÁCTICA

Nº LABORATORIO DE Electrohidráulica DURACIÓN (HORA)

2 Hidráulica


Concepto de la presión hidráulica.

4

1 INTRODUCCIÓN Comprobación del concepto de presión en un circuito hidráulico.

2 OBJETIVO (COMPETENCIA) Diferenciar entre el funcionamiento de la bomba como generadora de caudal y como generadora de presión, definir caudal y presión hidráulica.




DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Procedimiento: Enumera el material a utilizar según diagrama del sistema hidráulico y eléctrico que se presenta en la Fig. 2: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ De acuerdo a los circuitos proporcionados, deberán conectarse, con el 100% de indicaciones de la simbología.



Medidas de seguridad a considerar: Para los circuitos hidráulicos:








6 ANEXOS

PREGUNTAS 1. Que función tiene una válvula limitadora de presión en un circuito hidráulica 2. Menciona el valor de la presión de trabajo. 3. Que significa el termino ·check” en hidráulica. 4. Como se realiza la calibración de una VLP en un circuito hidráulico. 5. Indica en que momento existe un valor de cero presión en el cilindro de D.E. cuando se

retrae o cuando se extiende.

7 REFERENCIAS Manual de trabajo de hidráulica de FESTO Descripción.

Simula primeramente los circuitos hidráulico y eléctrico utilizando el fluid sim hidráulica.

Arma ambos circuitos y comprueba su funcionamiento.



Aquí se aprecia cuando la bomba trabaja como generadora de caudal y cuando trabaja como

generadora de presión. Para el caso generador de caudal la presión dependerá de las

resistencias internas y externas, es decir, de la carga (simulada con la VLP válvulas limitadoras

de presión). Solo la bomba funcionará como generador de presión cuando abra la válvula de

seguridad.

Fig. 2

Resultados y conclusiones de la práctica por parte del alumno. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________





Mantenimiento

Industrial

2009

PRÁCTICA Nº LABORATORIO DE Electrohidráulica DURACIÓN (HORA)

3 Electrohidráulica


Mando de control con diferentes funciones lógicas:

“O”, “Y”, “O”, “Nand”, 4

1 INTRODUCCIÓN Conocimiento general de los componentes hidráulicos. Interpretando la simbología correspondiente en un diagrama esquemático, para su instalación correspondiente.

2 OBJETIVO (COMPETENCIA) Realizar controles de mandos indirectos para el control de actuadores lineales implementando funciones lógicas eléctricamente




DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Procedimiento: Enumera el material a utilizar según diagrama del sistema hidráulico y eléctrico que se presenta en la Fig. 3 ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ De acuerdo a los circuitos proporcionados, deberán conectarse, con el 100% de indicaciones



de la simbología. Medidas de seguridad a considerar: Para los circuitos hidráulicos:








6 ANEXOS

PREGUNTAS 1. Para un sistema de arranque de una máquina en la que el operador debe tener las dos

manos accionando dos botones pulsadores, que circuito de arranque recomiendas. 2. Cuando recomendarías utilizar un botón con retención. 3. En que aplicaciones se utilizan los botones pulsadores normalmente cerrados. 4. Que describe el termino memorización de señal y como se construye.

7 REFERENCIAS Manual de trabajo de hidráulica de FESTO Descripción:

Simula primeramente los circuitos hidráulico y eléctrico.



Arma ambos circuitos y comprueba su funcionamiento. En este circuito se desarrolla la función lógica “Y” que permitirá, en este caso, el avance del cilindro solamente si los dos pulsadores están pulsados simultáneamente.

Fig. 1 En este circuito se desarrolla la función lógica “O” que nos permitirá en este caso, el avance del cilindro solamente cuando los dos pulsadores no este accionados.

Fig. 2



Se considera que en la bobina Y1 la tensión de 0V (DC) es el estado “1”(o de activación del actuador) y que 24V (DC) será el estado “0”(O desactivación del actuador).

Fig. 3

Resultados y conclusiones de la práctica por parte del alumno. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



Lista de Cotejo de práctica de Hidráulica: Lista de Cotejo de la asignatura de: Hidráulicos: Carrera: Mantenimiento Industrial Parcial: ____ Grupo: MI 4º “ ”

Profesor: ____________________ Cuatrimestre: Sep.-Dic. 2010



Universidad Tecnológica del Centro de Veracruz Carrera de Mantenimiento Industrial

Sistemas Hidráulicos Prácticas de Laboratorio: Registro de Desempeño, Producto y Actitud

Alumno:

Grupo:

Aspecto a evaluar Práctica / Fecha de Realización

Actitud 12. Puntualidad

El alumno se presenta dentro de la tolerancia establecida en las políticas de curso y reglamentos vigentes.

2. Trabajo en equipo El alumno participa activamente en su equipo.

3. Respeto El trato hacia los demás es correcto y respetuoso.

4. Limpieza y orden El área de trabajo se mantiene limpia y en orden, en particular al concluir la práctica.

5. Material Se inicia la práctica con el material solicitado completo.

12. Equipo y herramientas Se inicia la práctica con el equipo y herramientas solicitadas completas.

12. Medidas de seguridad Se siguen las medidas de seguridad en el uso de herramientas y en particular en el uso de la electricidad.

Desempeño 12. Procedimiento para armado

de circuito El procedimiento seguido para armar el circuito facilita el logro del resultado, la verificación, diagnóstico y corrección de fallas.

9. Procedimiento para verificar funcionamiento del circuito Se comprende lo que debe realizar el circuito, y en consecuencia la verificación del funcionamiento se hace de manera eficiente y efectiva.

10. Procedimiento para diagnóstico y corrección de fallas Cuando el circuito no funciona se emplea el equipo y los métodos adecuados para diagnosticar y corregir las fallas.

Producto 11. Presentación del circuito El circuito final está bien distribuido y funcionando.

12. Circuito en operación El circuito realiza la operación para la cual fue diseñado y construido.

Resultado



Se recomienda dictaminar C (competente) cuando se tengan al menos 10 valores C en la columna. Observaciones:

Nombre y firma del evaluador

Ejercicios propuestos para simularlos en el software de fluid sim hidráulico.

Ejercicio 1



Ejercicio 2



Ejercicio 3



Ejercicio 4



Ejercicio 5

SISTEMAS HIDRAULICOS

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