bloque iii. neumática e hidráulica

BLOQUE III. NEUMÁTICA E HIDRÁULICA
INTRODUCCIÓN
En este bloque se va a realizar el estudio de la neumática y de la hidráulica (Oleo
Hidráulica).
En la neumática se trabaja con aire a presión para posteriormente obtener un trabajo en
los elementos actuadores.
En la Hidráulica se sustituye el aire comprimido líquidos no compresibles como el
aceite o agua (prácticamente sin uso), pero su objetivo es el mismo, obtener un trabajo.
1º) NEUMÁTICA CONCEPTOS PREVIOS.
1.1)
Densisdad y composición del aire.
Densidad = relación entre la masa y el volumen. La densidad es igual a la masa entre el
volumen. daire =1,29 kg/m3.
Composición del aire atmosférico:
78% Nitrógeno
20% Oxígeno
1,3% Gases Nobles (Argón, Neón, Helio, Kriptón)
Cantidades menores de vapor de agua y CO2
1.2)
Presión.
La presión se define como fuerza que ejerce un fluido por unidad de superficie
p=
F
S
Sus unidades fundamentales son:
Pascal.
Atm
Kgf/ cm2
N/ m2
(atmósfera)
Kp/ cm2
1
105
0,9879
1,020
10 -5
1
0,9879*
10-5
1.020*
bar
bar
Pascal.
2
N/ m
10-5
1
Atm
(atmósfera)
Kgf/ cm2
2
Kp/ cm
1,013
0,9807
1.013
*105
9,8070
*105
1
1.0333
0,9678
1
Normalmente se suele redondear a los siguientes valores:
1 atmósfera = 1 bar = 1 kg/cm2 = 105 Pa. Pero cuando se haga A DE INDICARSE EN
EL PROBLEMA.
A la hora de trabajar en neumática debemos tener presente la existencia de tres
presiones:
Presión Atmosférica: Corresponde a la fuerza ejercida por la columna de aire
existente sobre una determinada superficie.
Presión relativa: Es la presión a la que va a estar trabajando la instalación
neumática.
Presión absoluta. Es la suma de ambas.
La presión relativa se mide con un manómetro, de ahí que en ocasiones se llame presión
manométrica.
La presión atmosférica se mide con un barómetro, por eso en ocasiones se llama presión
barométrica.
Ejemplo: Un manómetro marca 4 bar, la presión Absoluta será de 5 bar, ya que
tomamos la atmosférica 1 bar.
1.3)
Caudal
Caudal (Q): es la cantidad de fluido que atraviesa una determinada sección por unidad
de tiempo:
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Q=
V (volumen) S (sec ción) L(longitud )
=
= Sv(velocidad )
t (tiempo)
t
El caudal se expresa en m3/s, m3/hora, l/s y l/minuto.
Es importante repasar que en unidades de volumen para ir a un múltiplo inferior se
multiplica por 103 y para pasar a un múltiplo superior se multiplica por 10-3.
Un litro equivale a 1dm3.
1.4)
Ley de la continuidad.
Si en un conducto por el que circula un fluido, se disminuye o aumenta su sección, el
caudal que atraviesa dos secciones diferentes es el mismo.
S2
S1
Sentido
circulación
del fluido
Como no hay pérdidas de fluido se cumple que:
Q1 = Q2
Es decir S1*V1 = S2*V2
Luego si S1 es mayor que S2, sacamos la conclusión de que el fluido se acelera cuando
la conducción se estrecha y se ralentizará cuando la conducción se ensanche.
1.5)
Potencia de un fluido.
Es la presión que ejercemos multiplicada por el caudal. P = Qp
Si sustituimos el caudal y la presión por su expresión:
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P = (F/S) * S*v = F *v midiéndose en Watios (W)
1.6)
Ley de los gases perfectos
pV = nRT
presión (P)
volumen (V)
temperatura (T)
número de moles (n)
Constante universal de los gases perfectos (R)
Para este caso: p = presión (atm); V = volumen (litros) ; n = mol;
(atm*l)/(ºK*mol) T = temperatura (ºK)
R = 0.082
En esta fórmula y en todas las que se deriven de ella, hay que utilizar presión
absoluta.
1.7)
Ley de Boyle-Mariotte.
Si se comprime un gas a temperatura constante, el producto de la presión y volumen
inicial es igual al producto de la presión y volumen final.
P1*V1 = P2* V2 =N*R*T
Siempre en esta fórmula se emplea la presión absoluta.
1.8)
Ley de gay Lussac.
A presión constante, el volumen ocupado por un gas es proporcional a su temperatura
absoluta.
V1/V2 = T1/T2
A volumen constante, la presión de un gas es proporcional a su temperatura absoluta.
P1/P2 = T1/T2
EN ESTAS FÓRMULAS SIEMPRE PRESIÓN Y TEMPERATURA EN
CONDICIONES NORMALES
1.9)
Humedad atmosférica:
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Es el contenido de vapor de agua que hay en el aire. Al comprimir el aire, similar a
cuando apretamos una esponja, el agua se condensa. Este agua es extremadamente
perjudicial para la instalación por lo que debe ser purgado.
1.10) Efecto Venturi
Las partículas de un fluido que pasan por un estrechamiento aumentan su velocidad,
pero disminuye su presión. A esta pérdida de presión se le denomina efecto Venturi.
1.11) Ventajas aire comprimido
- Es abundante (disponible de manera ilimitada).
- Transportable (fácilmente transportable, además los conductos de retorno son
innecesarios).
- Se puede almacenar (permite el almacenamiento en depósitos).
- Resistente a las variaciones de temperatura.
- Es seguro, antideflagrante (no existe peligro de explosión ni incendio).
- Limpio (lo que es importante para industrias como las químicas, alimentarias, textiles,
etc.).
- Los elementos que constituyen un sistema neumático, son simples y de fácil
comprensión.
- La velocidad de trabajo es alta.
- Tanto la velocidad como las fuerzas son regulables de una manera continua.
- Aguanta bien las sobrecargas (no existen riesgos de sobrecarga, ya que cuando ésta
existe, el elemento de trabajo simplemente para sin daño alguno).
1.12) Desventajas
-Necesita de preparación antes de su utilización (eliminación de impurezas y humedad).
-Debido a la compresibilidad del aire, no permite velocidades y posiciones de los
elementos de trabajo regulares y constantes.
-Los esfuerzos de trabajo son limitados (de 20 a 30000 N).
-Es ruidoso, debido a los escapes de aire después de su utilización.
- Es costoso. Es una energía cara, que en cierto punto es compensada por el buen
rendimiento y la facilidad de implantación.
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2º) PREPARACIÓN Y DEPURACIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO.
OBJETIVO: Comprimir y limpiar el aire de partículas: polvo, agua, óxidos y otras
impurezas además de lubricar los distintos componentes de la instalación.
COMPUESTO POR:
COMPRESOR
REFRIGERADOR
ACUMULADOR
FILTRO
REGULADOR
LUBRICADOR
2.1) Compresor.
Símbolo:
Máquinas que elevan la presión del aire desde la presión atmosférica (1 bar hasta la
presión de trabajo, de 6 a 12 bares). Transforman la energía mecánica en potencia
neumática, mediante la compresión del aire.
Los compresores se dividen en dos categorías principales: Los alternativos (basados en
el movimiento de biela manivela) y los rotativos.
Están unidos solidariamente con el eje de un motor eléctrico que les proporciona la
energía y movimiento.
En la entrada de aire del compresor existe un filtro que elimina impurezas.
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2.1.1) Compresores alternativos.
COMPRESOR DE PISTÓN MONOFÁSICO:
El motor eléctrico mueve el sistema biela-manivela que transforma el movimiento
circular del eje del motor en alternativo del pistón.
El aire a presión atmosférica entra por la válvula de admisión que está abierta y la de
escape cerrada cuando el émbolo desciende provocando una depresión.
Al ascender el émbolo comprime el aire que es expulsado por la válvula de escape,
estando cerrada la de admisión.
El aire puede llegar a calentarse por encima de los 100ºC.
Pueden comprimir el aire hasta unos 10 bares.
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COMPRESOR DE PISTÓN BIFÁSICO:
Se utilizan cuando se necesita mayor presión.
En una primera etapa se comprime hasta 8bar y en una segunda puede llegar a 25bar.
Al aumentar la presión se generan mayores temperaturas.
Al aumentar la temperatura pueden generarse gotas, ya que aire y agua no están en
equilibrio. El agua podría entrar en el compresor, arrastrar el aceite y oxidar el pistón
aumentando el rozamiento.
Por ello es necesario refrigerar el aire al pasar de la etapa de baja presión a la de alta
presión.
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2.1.2) Compresores rotativos.
Aumentan la presión del aire mediante el giro de un rotor.
COMPRESORES ROTATIVOS DE PALETAS
El rotor, excéntrico, tiene unas paletas radiales que presionan las paredes de la cámara
de compresión cuando giran por acción de la fuerza centrífuga.
Entre cada dos paletas se crea una pequeña cámara de compresión que va comprimiendo
el aire.
Son más silenciosos que los alternativos, pero alcanzan presiones inferiores de unos 4
bar. Proporcionan un caudal casi constante.
COMPRESORES ROTATIVOS DE TORNILLO:
Son relativamente nuevos y caros, pero debido a su
bajo desgaste, a largo plazo son ventajosos.
Son silenciosos y se consiguen presiones hasta 14
bar y un caudal de 400 m3/min. Necesitan aceite
lubricante, que además cierra herméticamente
ambos tornillos.
El funcionamiento se basa en el giro de dos tornillos
helicoidales que comprimen el aire que ha entrado
por el orificio de aspiración y lo expulsan hacia el
orificio de salida.
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TURBOCOMPRESORES
Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados para
grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en circulación por
medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en una
energía de compresión.
La rotación de los alabes acelera el
aire en sentido axial de flujo.
Turbo compresor Axial
La rotación acelera el fluido en el sentido axial
comunicándole de esta forma una gran cantidad
de energía cinética a la salida del compresor, y
por la forma constructiva, se le ofrece al aire un
mayor espacio de modo que obligan a una
reducción de la velocidad. Esta reducción se
traduce en una disminución de la energía
cinética, lo que se justifica por haberse
transformado en energía de presión.
Con este tipo de compresor se pueden lograr
grandes caudales (200.000 m³/h) con flujo
uniforme pero a presiones relativamente bajas (5
bar).
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Turbo compresor Radial
En este caso, el aumento de presión del
aire se obtiene utilizando el mismo
principio anterior, con la diferencia de
que en este caso el fluido es impulsado
una o más veces en el sentido radial.
Por efecto de la rotación, los álabes
comunican energía cinética y lo dirigen
radialmente hacia fuera, hasta
encontrarse con la pared o carcasa que
lo retorna al centro, cambiando su
dirección. En esta parte del proceso el
aire dispone de un mayor espacio
disminuyendo por tanto la velocidad y
la energía cinética, lo que se traduce en
la transformación de presión. Este
Aceleración progresiva de cámara a cámara en proceso se realiza tres veces en el caso
de la figura, por lo cual el compresor es
sentido radial hacia afuera; el aire en
circulación regresa de nuevo al eje. Desde aquí de tres etapas. Se logran grandes
caudales pero a presiones también
se vuelve a acelerar hacia afuera.
bajas. El flujo obtenido es uniforme.
Permite obtener presiones y caudales
muy elevados de hasta 220.000
m3/hora a 300 bar.
Compresor de émbolo
Compresor de husillo o Roots
Símbolo de compresor
Compresor de paletas
Compresor de tornillo
Turbocompresor
2.2) Refrigerador.
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2.2) Refrigerador.
Cuando el aire sale del compresor, está saturado de agua y a una temperatura cercana a
35ºC. Mientras circula por los conductos se va enfriando y condensando agua. Esta
agua almacenada puede dañar los componentes de la instalación. Para evitar esto se
realiza una extracción del agua mediante refrigeración.
Para compresores de baja presión no se utilizan. Estos últimos llevan solamente aletas
de refrigeración.
Refrigeran el aire hasta dejarlo en 25ºC.
El agua condensada se recoge en la parte inferior.
Se trata de un intercambiador de calor. Se hace circular el aire caliente por el interior de
tubos y por el exterior circula agua fría a contracorriente.
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3) Acumulador.
Es un depósito que almacena aire comprimido. Es necesario para que la presión se
mantenga constante.
Llevan un componente que pone en marcha y detiene el compresor para mantener la
presión.
El depósito se suele denominar calderín. Es necesario para absorber los picos de
demanda que puedan producirse durante el servicio por encima de la capacidad de
producción del compresor.
2.4) filtro
Retiene las impurezas que lleva el aire: polvo, óxidos,
etc.
Un disco deflector superior hace que el aire gire.
Debido a la fuerza centrífuga las partículas sólidas y el
agua se proyectan contra la pared interna de la cuba y
van a la parte inferior.
El deflector inferior sirve para que las partículas
depositadas en el fondo no sean arrastradas por el aire.
El aire pasa hacia la derecha a través del filtro para
pequeñas partículas. Tiene 50 micras de espesor y se
puede lavar.
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2.5) Regulador de presión.
Proporciona una presión constante aunque a su entrada se produzcan variaciones de
presión.
Tornillo de
regulación
Psecundaria
Pmuelle
Compara la
presión de entrada
con la señal de
salida
Al aumentar la presión secundaria porque no hay consumo, desplaza la membrana hacia
abajo haciendo que el émbolo baje también cerrando el paso del aire.
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2.6) Lubricador.
El mejor sistema para lubricar los elementos en contacto con aire comprimido para
disminuir la oxidación y el rozamiento es utilizar el aire como elemento lubricador, para
lo cual se introduce en el aire un lubricante adecuado.
Los lubricadores neumáticos introducen una fina niebla de aceite en el conducto de aire
comprimido y es el aire el que transporta el aceite hacia los elementos neumáticos.
El aire entra por la abertura E y sale por S. En el depósito que contiene el aceite
lubricante existe una presión igual a la de entrada, E, puesto que el depósito D y la
entrada se comunican por el orificio A.
Al circular un cierto caudal de aire por el lubricador, éste levanta la válvula V y por
efecto Venturi se reduce la presión en la cámara de salida S, haciéndose menor que en la
de entrada. Esta diferencia de presiones obliga al aceite a subir por el tubo B hasta la
boca C, donde el mismo aire comprimido lo pulveriza.
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2.7) Unidad de mantenimiento o acondicionamiento
Normalmente, estos tres últimos elementos, se encuentran integrados en la denominada
unidad de mantenimiento o acondicionamiento(filtro, regulador y lubricador FRL), cuyo
símbolo es:
2.8) Distribución aire comprimido
Red de distribución: Conjunto de tuberías que distribuyen el aire comprimido.
Se dimensionan (se calcula su diámetro) en función del volumen de aire, pérdida de
presión admisible, presión de trabajo, longitud, accesorios (codos, derivaciones,..).
Se fabrican en acero y se pintan de azul oscuro. Para evitar los condensados, las
derivaciones a la máquina se conectan en la parte superior de la tubería principal . Esta
tiene una pendiente del 2 % para dirigir los condensados hacia los purgadores.
2%
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3º) HIDRAÚLICA Y OLEOHIDRÁULICA. CONCEPTOS PREVIOS
(MECÁNICA DE FLUIDOS).
3.1) Ventajas e inconvenientes entre neumática e hidráulica.
Las principales diferencias entre la neumática y la hidráulica son:
• En neumática se trabaja con aire comprimido y en hidráulica con líquidos como
el agua y el aceite.
• El aire es compresible y el líquido incompresible, por lo tanto en los circuitos
neumáticos se emplearán compresores y en los hidráulicos bombas.
• Al no ser compresible el líquido, va a permitir que se consigan posiciones
exactas en la salida de los vástagos de los cilindros y una mejor regulación de la
velocidad.
• La neumática presenta una serie de limitaciones a partir de ciertas fuerzas. En
neumática las presiones normales de trabajo son del orden de 6 a 10 bares. Para
presiones mayores se necesitarían componentes neumáticos de gran tamaño. En
los sistemas hidráulicos que pueden trabajar con presiones por encima de los
200 bares
• El líquido utilizado en los sistemas hidráulicos se denomina aceite hidráulico. A
diferencia del aire necesita un circuito de retorno.
• Son más contaminantes los sistemas hidráulicos que los neumáticos, ya que los
primeros trabajan normalmente con aceites hidráulicos.
• La hidráulica permite obtener mayores esfuerzos con componentes más
pequeños.
Es importante destacar que las fórmulas estudiadas en neumática de densidad, presión,
caudal, ley de la continuidad, efecto Venturi y potencia, son válidas y aplicables en
hidráulica, NO ASÍ LAS LEYES DE BOYLE MARIOTTE Y GAY LUSSAC,
DEBIDO A QUE ESTÁN BASADAS EN LA LEY DE LOS GASES PERFECTOS.
3.2) Viscosidad.
Es la propiedad de los fluidos que define la resistencia que tienen las moléculas al
deslizarse unas sobre otras.
A causa de la viscosidad, es necesaria una fuerza para que una capa de fluido se deslice
sobre otra.
La viscosidad absoluta o dinámica tiene la siguiente unidad:
En sistema c.g.s es el poise = gr/(cm*s)
En sistema internacional : Kg/(m*s)
3.3) Número de Reynolds
Antes de definir el número de Reynolds, debemos conocer que es el régimen o flujo
laminar y turbulento:
Régimen laminar
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Se produce cuando las moléculas del fluido se desplazan dentro de una conducción de
forma ordenada. Dicho técnicamente: Se dice que un fluido fluye laminarmente, cuando
cada capa de fluido se desliza con independencia de las demás y cada partícula de esta
capa pasa por el sitio exacto por el que pasó la anterior, siguiendo idénticas trayectorias
que se denominan líneas de flujo.
Régimen turbulento
Se produce cuando las moléculas del fluido se desplazan dentro de una conducción de
forma desordenada, debido a la existencia de obstáculos que varían las líneas de flujo.
Si existen cambios de sección en el conducto por el que fluye el fluido, se pueden
producir turbulencias por los cambios de velocidad y presión.
Las fuerzas de inercia, Fi = m · a tiende a provocar la turbulencia y las fuerzas viscosas
Fu la amortiguan.
Se denomina número de Reynolds ( Re ):
Re es un número adimensional.
Para un conducto con sección circular toma la forma:
Se ha determinado, de forma experimental, que para un número de Re < 2000 tenemos
un régimen laminar y para un número de Re > 2000 tenemos un régimen turbulento.
3.4) Principio de Pascal
la presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de
paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en
todos los puntos del fluido.
18
En cuanto a los desplazamientos de los émbolos, como el volumen de líquido que sale
del cilindro 1 es igual al que entra en el cilindro 2
ELEMENTO ACTAUDOR HIDRÁULICO: LA PRENSA HIDRÁULICA
19
3.5 Teorema de Bernouilli
Si un líquido fluye de forma constante y en régimen laminar a través de una tubería de
diámetro variable y sin pérdidas:
“La energía en cualquier punto del conducto es la misma”
¿QUÉ CONCLUSIONES PODEMOS SACAR DE ESTE TEOREMA?
Si consideramos dos secciones en un mismo conductor (A1 y A2), podemos establecer
el balance energético en cada sección:
Energía estática (potencial): depende de la masa y la posición relativa de esa masa.
Luego para la sección A1 tendremos una energía estática de Ep = m*g*h1 y para la
sección A2 será de Ep = m*g*h2
Energía hidrodinámica (cinética) : es debida a la energía cinética del fluido, por lo
tanto depende de la velocidad.
Para la sección A1 tendremos una energía hidrodinámica de Ec= 1/2*(m*v12) y para la
sección A2 será de Ec= 1/2*(m*v22)
Energía hidrostática (debida a la presión): Según se estudió en el apartado 1.5 la
potencia de un fluido era:
P = F (Fuerza) * v (velocidad)
Y sabemos a su vez que la energía es igual a:
E = P (Potencia) * t (tiempo)
Luego tendremos una energía debido a la presión de:
E = F*v*t
Si sustituimos la velocidad por espacio partido tiempo (l/t) tendremos:
E = F * (l/t) * t
Simplificando tendremos que E = F * l
Si ahora sustituimos la fuerza por F = p (presión) * S (sección) (despejando de la
fórmula de presión) obtenemos:
E=p*S*l
20
Y como sabemos, sección (superficie) por longitud es volumen, luego la energía
hidrostática, debido a la presión es:
Eh = V * p
Si sumamos la energía en cada sección tenemos que:
(m*g*h1) + 1/2*(m*v12) + V * p1 = m*g*h2 + 1/2*(m*v22) + V * p2
Considerando que la conducción es horizontal, h1 = h2, la expresión nos quedaría:
1/2*(m*v12) + V * p1 = 1/2*(m*v22) + V * p2
Si sustituimos la masa por m = ρ (densidad) * V (volumen). Nos basamos en la fórmula
de la densidad.
1/2*(ρ*V*v12) + V * p1 = 1/2*(ρ*V*v22) + V * p2
Podemos simplificar en cada término el volumen, quedando la siguiente expresión:
1/2*(ρ*v12) + p1 = 1/2*(ρ*v22) + p2
Luego esta expresión quedará:
p1 - p2 = 1/2* ρ (v22 - v12)
Como conclusión de este principio podemos decir que si aumenta la velocidad al
pasar el fluido por una sección menor, debe disminuir su presión y viceversa, ES
EL LLAMADO EFECTO VENTURI.
3.6 Golpe de ariete.
Se produce cuando una cantidad de líquido, que circula por un conducto con velocidad
v, es detenido por el cierre brusco de una válvula, lo que provoca que aumente
enormemente su presión en función de la masa de líquido detenida, dando lugar a
grandes tensiones en la tubería que puede provocar la rotura de esta.
3.7 Cavitación.
Cuando la presión del aceite, en una determinada sección de la conducción, desciende
por debajo de la presión de vapor del aceite (presión a la cual se evapora), en el aceite se
producen una burbujas (cavidades de ahí su nombre). Estas cavidades, se desplazan
junto con el resto del fluido e implotan, causando arranque de metal y ondas de presión
que viajan por el fluido.
El proceso físico de la cavitación es casi exactamente igual que el que ocurre durante la
ebullición. La mayor diferencia entre ambos consiste en cómo se efectúa el cambio de
fase. La ebullición eleva la presión de vapor del líquido por encima de la presión
ambiente local para producir el cambio a fase gaseosa, mientras que la cavitación es
causada por una caída de la presión local por debajo de la presión de vapor.
La cavitación es, en la mayoría de los casos, un suceso indeseable. En dispositivos
como hélices y bombas, la cavitación puede causar mucho ruido, daño en los
componentes y una pérdida de rendimiento.
21
Este fenómeno es muy estudiado en ingeniería naval durante el diseño de todo tipo de
barcos debido a que acorta la vida útil de algunas partes tales como las hélices y los
timones.
Se denomina corrosión por cavitación al efecto indeseable producido.
3.8) Ventajas e inconvenientes de la circuitos hidráulicos.
VENTAJAS:
• Los aceites utilizados son incompresibles, por ello: Permite una buena
regulación y responde bien ante pequeños esfuerzos.
• Es fácilmente transportable mediante tuberías.
• Fácil instalación.
• Permite alcanzar presiones muy elevadas, realizando esfuerzos más grandes que
con la utilización de la neumática con secciones de conducto inferiores.
• El fluido empleado tiene una vida útil muy prolongada.
• Son instalaciones menos ruidosas que las neumáticas, ya que el aceite tras pasar
por el elemento actuador se recoge para volver a ser utilizado.
INCONVENIENTES:
• Es contaminante, debido a los aceites empleados.
• Algunas de las características de los aceites varían con la temperatura
(viscosidad), por lo que ha de invertirse en equipos que la regulen.
• Los aceites empleados son caros.
• Es inflamable.
• No es desechable.
• No admite sobrecargas.
22
4 PREPARACIÓN DEL FLUIDO HIDRÁULICO.
Una instalación hidráulica puede llevar los siguientes elementos:
ALTA
PRESIÓN
MOTOR
BOMBA
VÁLVULAS DE DISTRIBUCIÓN,
REGULACIÓN Y CONTROL
REFRIGERADOR
(INTERCAMBIADOR)
DEPÓSITO
El depósito puede llevar
un calentador en forma
de resistencia.
ELEMENTOS
ACTUADORES
BAJA
PRESIÓN
Los elementos que intervienen en preparar el fluido y mantenerlo en condiciones de uso
son:
1. BOMBA
2. REFRIGERADORES Y CALENTADORES
3. DEPÓSITO
4. FILTROS
5. ELEMENTOS DE CONTROL (manómetros, termómetros, indicadores de
nivel, presostatos y termostatos).
23
4.1 Bombas hidráulicas.
Las bombas oleohidráulicas o hidráulicas convierten la energía mecánica en potencia hidráulica
con la presión y caudal apropiados para la instalación. Constan de los siguientes componentes:
Motor, bomba, depósito, filtro, manómetro y válvulas.
A su vez las tenemos de los siguientes tipos.
DE PISTONES
RADIALES
BOMBA DE
PISTONES
BOMBAS
HIDRÁULICAS
BOMBAS
ROTATIVAS
DE PISTONES
AXIALES
DE ENGRANAJES
DE TORNILLO
DE PALETAS
BOMBA DE PISTONES:
Ventaja: se pueden alcanzar las presiones más elevadas: hasta 700 bar.
Inconveniente: la cilindrada es pequeña, de 0,5 a 100cm3.
BOMBA DE PISTONES RADIALES:
Consta de una carcasa y un rotor donde van montados los pistones en estrella.
Se puede modificar la cámara variando la excentricidad, con lo que se modifica la
carrera de los pistones y por tanto, el caudal.
Los pistones absorben el aceite en el movimiento de bajada y lo expulsan al subir.
Este mecanismo es muy parecido al de la bomba de paletas, sólo que en lugar de paletas
se usan pistones. http://www.youtube.com/watch?v=4hWZ40120BQ
24
Según el rotor con cilindros gira se forma un volumen creciente durante la mitad de
revolución, en la otra mitad se forma un volumen decreciente
El fluido entra y sale de la bomba a través de las válvulas de bloqueo que están en el
centro de la bomba.
BOMBAS DE PISTONES AXIALES :
http://www.youtube.com/watch?v=8Nh0CUzMghI&feature=fvw
En esta bomba el bloque de cilindros va montado sobre el eje de accionamiento, con el que gira
solidario
Los pistones se mueven dentro de las correspondientes perforaciones del bloque de cilindros,
paralelos al eje longitudinal del mismo. Las cabezas de los pistones se apoyan sobre una placa
inclinada que se llama placa oscilante.
http://www.youtube.com/watch?v=SnfHt34-Dn8
http://www.metacafe.com/watch/1245355/hidraulica_hidrotransmision_de_pistones_co
mo_funciona/
BOMBAS ROTATIVAS:
BOMBA DE ENGRANAJES:
A pesar de su bajo rendimiento es la más empleada por su sencillez y economía.
La cámara se forma entre los flancos de los dientes de dos engranajes limitados por la
pared interna de la carcasa.
25
http://www.lightmypump.com/images/gear-pump3.gif
http://www.metacafe.com/watch/1926702/motor_hidraulico_de_engranajes_como_func
iona/
BOMBA DE TORNILLO:
Constituidas por dos o tres
tornillos helicoidales que
engranan entre sí.
El tornillo motor transmite el
movimiento a los otros y el
aceite sufre una traslación
axial.
El caudal se conduce de
forma uniforme y sin
vibraciones.
Por ello son bombas muy
silenciosas.
http://www.youtube.com/watch?v=dMed25Jg3uk&feature=player_embedded
BOMBA DE PALETAS:
El rotor, excéntrico, tiene unas
paletas radiales que presionan las
paredes de la cámara cuando
giran por acción de la fuerza
centrífuga.
Entre cada dos paletas se crea
una pequeña cámara que va
recogiendo el aceite.
26
Son muy silenciosos y proporcionan un caudal casi constante.
SIMBOLOGÍA DE LAS BOMBAS:
BOMBA NO REVERSIBLE
BOMBA REVERSIBLE
BOMBA NO REVERSIBLE
DE CAUDAL VARIABLE
BOMBA REVERSIBLE
DE CAUDAL VARIABLE
27
4.2 Refrigeradores y calentadores.
Como se ha comentado en anteriores apartados, determinadas características delos
líquidos varían con la temperatura, por lo que conviene equipar las instalaciones
hidráulicas con equipos que la mantengan en valores apropiados.
Para enfriar el aceite están los refrigeradores, que son intercambiadores de aceite-agua o
bien aceite-aire, y se suelen colocar a la entrada del depósito.
Para calentar el líquido se emplear calentadores. Son resistencias eléctricas que
normalmente se sitúan en el interior de los depósitos.
Refrigerador
calentador
4.3 Depósito.
Los depósitos pueden encontrarse a presión atmosférica, o bien a presión. También
dependen de cómo se conecten los conductos a el.
Depósito a presión atmosférica con los
conductos por encima del fluido
Depósito a presión atmosférica con los
conductos por debajo del fluido
Depósito a presión
Depósito con carga
28
4.4 Filtros.
Los filtros sirven para eliminar las impurezas del fluido y así evitar los siguientes
problemas:
• Deterioro de la bomba.
• Deterioro de las válvulas.
• Envejecimiento prematuro del aceite empleado.
• Bajo rendimiento.
Los filtros en teoría, deben ponerse justo delante de cada elemento importante del
sistema hidráulico, pero la práctica lleva a colocarlos en lugares estratégicos de la
instalación. El lugar donde se sitúa el filtro dentro de la instalación da lugar a su
nombre. Así tendremos:
• Filtros de aspiración: Están colocados en la línea de aspiración que va del
depósito a la bomba.
• Filtros de presión: Están instalados en el circuito de presión, justo después de la
bomba.
• Filtros de retorno: El aceite empleado en los elementos actuadores del circuito,
es recogido y llevado nuevamente al depósito. Los filtros de retorno pueden
situarse tras cada elemento actuador del sistema o bien justo delante del
depósito.
• Filtros de aire y llenado: Se sitúan en los depósitos a presión atmosférica y
elimina las partículas que pueda tener el aire atmosférico.
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