Fluidos hidráulicos Clasificación fluidos hidráulicos

Fluidos hidráulicos n Requisitos n n n n n n n n Transmitir energía con baja pérdida y elevada respuesta. Lubricar las partes en movimiento relativo. Poseer una viscosidad adecuada. Mantener limpios los órganos mecánicos y protegerlos de la corrosión. Poseer una buena conductividad térmica. No ser peligroso. Poseer elevada estabilidad química. Ser poco inflamable. Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Clasificación fluidos hidráulicos n Agua industrial: cuando se quiere atenuar el poder oxidante del fluido base: Normal n Aceite 3­5% n Si se quiere ¯ el pto de congelación ® 10­12% aceite. n n Aceites: Son de base mineral n Son mejorados con aditivos especiales
n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 1 Clasificación fluidos hidráulicos n Fluidos sintéticos a base de agua: n Emulsiones de agua en aceite: aceite emulsionable y aditivos: antioxidantes, antidesgaste, etc. n Agua industrial: cuando se quiere atenuar el poder oxidante del fluido base: n n n n Aceites: n n n n Normal Aceite 3­5% Si se quiere ¯ el pto de congelación ® 10­12% aceite. Son de base mineral Son mejorados con aditivos especiales Soluciones agua­glicol: 40% glicol y 60% agua + aditivos especiales. Fluidos sintéticos no acuosos: n n n Fosfato ésteres simples o clorados. Hidrocarburos clorados. Silicato ésteres. Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Clasificación fluidos hidráulicos n DIN 51524 y DIN 51525 los aceites hidráulicos son divididos por sus características y composición: n n n n n HL HLP HV H (Hidraúlico)+aditivos+código viscosidad(DIN 51517) HLP 68: n n n n H: aceite hidráulico L: con aditivos para protección de corrosión y/o estabilidad P: aditivos para reducir o incrementar su habilidad para portar cargas. 68: código de viscosidad según DIN 51517
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 2 Clasificación fluidos hidráulicos Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Clasificación fluidos hidráulicos Fluidos hidráulicos sintéticos: compuestos químicos con vapores de baja inflamabilidad n Líquidos HF n Estándar VDMA en hojas 24317 y 24320
n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 3 Fluidos hidráulicos: viscosidad Es lo que más distingue a unos fluidos hidráulicos de otros. n DIN 51524 n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Fluidos hidráulicos: viscosidad
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 4 Fluidos hidráulicos: viscosidad Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Fluidos hidráulicos: viscosidad
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 5 Tuberías hidráulicas n 3 tipos de líneas de conducción: n Tubos de gas: Hierro n Acero (sin soldadura­>sistemas hidráulicos) n Tubos milimétricos n Mangueras flexibles n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Tubos de gas: espesores
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 6 Tubos de gas: espesores América: ANSI:10­160 Europa: DIN 2440 DIN 2441 ISO R­65 Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Tubos de gas: roscas
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 7 Tubos de gas: racores Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Tubos milimétricos Pueden doblarse de cualquier forma n Son más fáciles de trabajar. n Pueden utilizarse una y otra vez. n Generalmente el nº de uniones es reducido. n En los sistemas de bajo volumen: aguantan presiones y caudales más elevados con dimensiones y pesos menores. n Inconveniente: CAROS
n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 8 Tubos milimétricos: dimensiones Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Tubos milimétricos: racores
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 9 Manguera flexible Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Manguera flexible: consideraciones n Normas para factor de seguridad: n Si la presión es de 0 ­70 kp/cm 2 : 8 a 1. 2 n 70 ­175 kp/cm : 6 a 1. 2 n > 175 kp/cm : 4 a 1. n &
Presion de Ruptura (PR) Factor de Seguridad (FS)= &
Presion de funcionamiento (PF) Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 10 Consideraciones sobre el material n Tubos milimétricos mejor que los tubos de gas: n n n n n Mejor cierre. Facilidad reemplazo. Mantenimiento rápido. Inconveniente: COSTE n n n Mangueras: n n n Racores: acero. Debe evitarse: elementos galvanizados. n Aplicaciones móviles. Cortas distancias. Amortiguar puntas de presión. n Excepto en aspiración, retorno, drenaje ­> hierro maleable. Zinc: reacciona con aditivos. Debe evitarse: cobre: n n Vibraciones lo endurecen. Disminuye la vida del aceite. Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Montaje tuberías rígidas SI NO
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 11 Montaje tuberías flexibles Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Tuberías P(atm) 25 50 100 Hasta 200 >200 V(m/s) 2,5 a 3 3,5 a 4 4,5 a 6 5 a 6 Velocidad: v=0,03 p(400­p) (m/s) Diámetro: d i = 4, 6
Q (mm) v d i = 1,9 Q (mm) 6 p<200 atm p³200 atm
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 12 Tuberías Conducciones retorno: 2 m/s Conducciones de aspiración: 1,5 m/s Rendimiento en la tubería: p E p A h R = p A = p E + p perd p perd = D p = p A - pE p perd = å pi , perd ∼ 3­5% Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Pérdida de carga en tubería recta æ r × v 2 ö
Dp = l × l × ç
÷
è 2 × d ø
v = velocidad de circulación del líquido
r » 920 kg/m 3 = densidad del aceite l = longitud del tubo d = diámetro de paso (interior) del tubo
l = coeficiente de flujo (adimensional)
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 13 Pérdida de carga en tubería recta Regimen laminar
l » 60­80 d i Regimen turbulento
l » 20­30 d i Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Pérdida de carga en accesorios Dp = x (
l × v 2 ) 2 g
x= coeficiente de resistencia. Depende: •Tipo tubería •Rugosidad •Nº de Reynolds
x Para codo de 90º según Chaimowitsch
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 14 Instalación hidráulica
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Fugas n Disminuyen: n n Energía disponible. Tipos: Internas: Favorecen la lubricación. n Externas. n n Pueden ser controladas ­> juntas: n Planas n O­Ring. n n b × h3 × Dp Q =
1.2 ×h × l
Estáticas: Dinámicas: Labiadas. n De paquete. n O­Ring
n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 15 Junta plana Se montan sobre caras planas de conexiones embridadas. n Según normas n UNE 19.680 y 19.681. n DIN 2690 y 2691. n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Junta plana: fallos n Los fallos en las uniones de brida se pueden producir por el fallo de cualquiera de sus componentes: la brida, n los tornillos n o la junta. n n La consecuencia de un mal funcionamiento es una fuga en la unión.
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 16 Junta plana: fallos n Fallos debidos a los tornillos n n Los tornillos insuficientemente apretados son la causa más común de fallos en las uniones, esto puede ser el resultado de: n n n n n n un montaje incorrecto un fallo del tornillo el auto­aflojamiento del tornillo la fatiga o relajación a lo largo del tiempo Si los tornillos se aprietan excesivamente, la unión puede fallar debido a un aplastamiento de la junta, incremento de la fatiga e incluso se puede acelerar la corrosión de la brida. El fallo del tornillo se produce cuando la carga aplicada supera la resistencia límite del tornillo. Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Junta plana: fallos n Fallos debidos a la junta n n n n n n n n elección de una junta incorrecta para las condiciones de trabajo elección de un espesor de junta incorrecto, especialmente en juntas blandas funcionamiento fuera de las condiciones normales de operación, o flexión de las tuberías juntas dañadas en el almacenamiento, manipulación o instalación juntas aplastadas por una carga excesiva durante el montaje deterioro a lo largo del tiempo juntas reutilizadas reajuste del apriete tras exposición a temperaturas de Departamento de Ingeniería Mecánica servicio (elevadas)
Neumática y oleohidráulica 17 Junta plana: fallos n Fallos debidos a la brida ­> es bastante inusual, pero pueden darse como resultado de: superficies de la brida dañadas n bridas deformadas n bridas no paralelas n Corrosión n falta de limpieza en las bridas n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Junta tórica n n n n n Forma simple y práctica. Fácil aplicación y seguridad en la estanqueidad. Su montaje es sumamente fácil y puede ser empleada, tanto en su estanqueidad estática como en dinámica, No requiere manutención posterior, ni regulación alguna. Pueden emplearse en presiones y temperaturas muy severas.
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 18 Junta labiada n Construidas: n n n n Elastómero. Tejido revestido de elastómero. Actúan en un solo sentido. Aptas para movimientos alternativos Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Junta de empaquetadura n n n n Anillos estancos prensados en dirección axial. Se dilatan en sentido radial. Para aplicaciones hidráulicas pesadas. Forma anillos variada.
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 19 Juntas: inconvenientes n Extrusión n Torsión n Vuelco n Montaje erróneo anillos prisioneros n Rozamiento: PTFE Dilatación Desgaste n n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Cavitación Fenómeno que produce que en un líquido se forme una bolsa de de vapor que vuelve a condensarse. n Efectos negativos: n Dificulta el flujo de la vena líquida. n Produce ruido y vibraciones en la bomba. n Provoca la erosión de los órganos de la bomba. n Corrosión en los órganos de la bomba por el oxígeno contenido en las burbujas gaseosas.
n Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica 20 Cavitación p A v 2 B p B =
+
+ Z B + h '+ h ''+ h ''' g
2g g
pB p A v 2 B =
- ZB - h '- h ''- h ''' M g
g
2g p
p p Para evitar la cavitación: B > C + r g
g
g
B Z B A Z=0 p c = presión parcial del gas liberado (N/m 2 ) p r = presión parcial del vapor (N/m 2 ) pc + p r p A v 2 B =
- Z - h '- h ''- h ''' g
g 2g B H asp = ZB =
p A v 2 B pc + p r - h '- h ''- h ''' g 2g g
Departamento de Ingeniería Mecánica Neumática y oleohidráulica Cavitación n Medidas a tomar para evitar la cavitación: Disminuir la altura de aspiración. n Aumentar el diámetro de la tubería de aspiración. n Disminuir las pérdidas de carga n Tubería recta y corta n Reducir la presencia de curvas, válvulas, filtros etc. n n Recalentar el fluido.
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