TEMA 8 PRINCIPIOS DE HIDRAULICA.doc

7/25/2019 TEMA 8 PRINCIPIOS DE HIDRAULICA.doc

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SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL

1. CIRCUITOS HIDRÁULICOS:

1.1 PRINCIPIOS FÍSICOS FUNDAMENTALES:

La hidráulica se basa en los principios de la hidrostática y la hidrodináica !ue constituyen la ecánica de"luidos#

Coo se sabe$ los l%!uidos no son copresibles &en t'rinos prácticos($ al contrario de lo !ue ocurre con los)ases$ carecen de "ora propia y adoptan la !ue tiene el recipiente donde se introducen#

Adeás$ si sobre una asa l%!uida se e*erce una "uer+a$ 'sta se transite a todos sus puntos# As%$ la "uer+a ,&"i)# -$ A($ aplicada al 'bolo A$ ori)ina una presi.n !ue se transite en todas direcciones y cuyo /alor esid'ntico en cual!uier punto# Esta presi.n debe ser contrarrestada por las paredes del recipiente$ coo lo prueba el e0periento !ue se ilustra en la "i)# -$ 1#

Figura 1 : Principio !"ico.

1.# MA$NITUDES FÍSICAS:

Las a)nitudes básicas del Sistea Internacional &S#I#( epleadas en hidráulica son2 %ongi&u'( )aa&i*)po + &*)p*ra&ura. Las unidades respecti/as son2 el etro (m), el 3ilo)rao (kg), el se)undo &s ) y e4el/in (K) o el )rado Celsius (°C).

De ellas se deri/an las deás a)nitudes iportantes en hidráulica2 !u*r,a( up*r!ici*( -o%u)*n( cau'a%pr*in + -*%oci'a'.

As%$ por e*eplo$ la unidad de "uer+a se deduce de la ".rula de Ne5ton F / ) 0 a# La ecuaci.n dediensiones es$ por tanto , 6 3)#7 8s9 # La unidad deri/ada de "uer+a$ a la !ue llaaos N*&on ( N ) es por consi)uiente2 - N 6 - 3) 0 8s9#

-




#.1 UNIDAD DE PRESI2N:

La presi.n es la "uer+a aplicada en la unidad de super"icie# La unidad de presi.n S#I# es el Paca% , !ue es la presi.n e!ui/alente a - N89 &/'ase Capitulo !ue trata sobre Eleentos de Neuática$ donde se e0plicanestos conceptos(#

#.# Tran)iin 3i'r4u%ica '* !u*r,a :

Si se tienen dos cilindros de distinta secci.n unidos entre s% y se aplica una "uer+a ,- &"i)# 2) al 'bolo deenor de ellos$ se tiene !ue la presi.n en cada uno de a!u'llos$ es2 ,- ,9

:- 6 :9 6A- A9

Figura # : Tran)iin 3i'r4u%ica '* !u*r,a.

Coo las presiones :- y :9 deben ser i)uales$ resulta2

,- ,9 6 A- A9

La ecuaci.n resultante es el "undaento de la prensa hidráulica y perite auentar la "uer+a aplicadaincreentando la secci.n del cilindro en la !ue se e*erce la resistencia# Es decir$ el auento de la "uer+a es proporcional al increento de la secci.n#

E5*)p%o 1 : Dado un cilindro de una prensa$ cuya secci.n es de 9 c9$ sobre el !ue se e"ect;a una "uer+ade <= N$ se desea saber cuál será la "uer+a resultante en el otro cilindro si la secci.n del iso es de 9==

9



SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIALc9# ,-7A9 <=N 7 9==c9

,9 6 6 6 <===N A- 2cm2

:or un tubo de secciones desi)uales A1( A#( A6.... circula una /ena l%!uida &"i)# 3). Si esta circulaci.n escontinua$ por cada trao de tuber%a pasarán los isos /ol;enes de li!uido por unidad de tiepo#

Figura 6 : L*+ '* circu%acin.

El caudal 7 !ue "luye por el tubo es el /oluen de l%!uido !ue circula por 'l en la unidad de tiepo2

> 6 ? t

Ahora bien$ el /oluen 8 es tabi'n i)ual al área de cada secci.n ultiplicada por la lon)itud .

Sustituyendo 8 por su /alor$ se tiene2

> 6 A 7 s t

:ero coo s8t es la /elocidad del l%!uido$ resulta "inalente2

> 6 A 7 /

Coo los caudales deben ser i)uales en cada secci.n$ las /elocidades deben /ariar proporcionalente a

ellas2

A- 6 /9

A9 /-

#.6 ENER$ÍA HIDRÁULICA :

@




Una asa l%!uida en o/iiento tiene una deterinada ener)%a total$ copuesta de tres ener)%as parciales 2

• En*rg"a *&4&ica : Es la debida al peso y depende de la altura de la coluna l%!uida sobre el plano de re"erencia !ue se toe#

• En*rg"a 3i'ro&4&ica : Es la debida a la presi.n y depende de la presi.n e0istente#• En*rg"a 3i'ro'in4)ica : Debida al o/iiento# ?aria con la /elocidad de la asa l%!uida#

En la .leo hidráulica se puede desestiar la ener)%a estática$ por!ue los circuitos oleohidráulicos no presentan )eneralente )randes desni/eles de construcci.n &por e*eplo$ ás de 9= (#

La ener)%a hidrodináica es tabi'n pe!uea y puede desestiarse por!ue la asa de aceite o/ida por lostubos relati/aente estrechos &en )eneral de enos de B= de diáetro( es pe!uea y su /elocidad es des.lo al)unos etros por se)undo$ o incluso enos# La ener)%a de un li!uido oleohidráulico resulta$ pues$realente de su presi.n#

#.9 ROAMIENTO ; CIRCULACI2N :

La ener)%a hidráulica no puede transitirse sin nin)una p'rdida por las tuber%as# En las paredes del tubo yen el l%!uido iso se produce ro+aiento$ !ue a su /e+ )enera calor# La ener)%a hidráulica se con/ierte as%

en ener)%a t'rica# Una p'rdida de ener)%a hidráulica si)ni"ica una p'rdida de presi.n del l%!uidohidráulico#

En todos los lu)ares an)ostos del sistea hidráulico$ el l%!uido hidráulico pierde presi.n# Esta p'rdida de presi.n se debe al ro+aiento del edio !ue circula y se denoina p &"i)# B , A(#

Esta p'rdida de presi.n en los estrechaientos$ debido a !ue la ener)%a de presi.n se con/ierte en ener)%at'rica$ se pro/oca a /eces deliberadaente &por e*eplo$ en la /ál/ula reductora de presi.n(#

Si se interrupe la circulaci.n$ el li!uido se para# Estando en estado de reposo$ no se produce nin);nro+aiento# Coo consecuencia$ la presi.n es la isa delante y detrás del punto de estran)ulaci.n &"i) . B1(#

Figura 9 : Ro,a)i*n&o + circu%acin.

Los l%!uidos se trasladan por un tubo$ hasta deterinadas /elocidades$ de odo lainar es decir se);ncapas paralelas relati/aente uni"ores &"i)# <$ A(# La capa interior es la ás rápida$ ientras !ue lase0teriores están te.ricaente paradas y pe)adas a las paredes del tubo# Si la /elocidad de circulaci.n crece

B



SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIALhasta alcan+ar un /alor cr%tico$ la corriente lainar se /uel/e turbulenta &"i)# <$ 1(#

Con ello auentan la resistencia de circulaci.n y las p'rdidas hidráulicas# :or esta ra+.n$ )eneralente noes con/eniente !ue la corriente sea turbulenta# La /elocidad cr%tica tiene un /alor "i*o !ue depende de la/iscosidad del l%!uido a presi.n y del diáetro del tubo# Su /alor puede calcularse y no deber%a sersobrepasado en una instalaci.n hidráulica#

Figura <: E!*c&o '* %a -*%oci'a' '* circu%acin.

9#< ,LUIDOS IDRULICOS F SUS :RINCI:ALES CARACTERISTICAS 2

Los "luidos utili+ados en las instalaciones hidráulicas tienen !ue cuplir los ob*eti/os para los !ue han sidocreados# La transisi.n de la "uer+a aplicada a los isos es caracter%stica "undaental# Laincopresibilidad ha de ser prácticaente nula$ con el "in de !ue la acci.n sea instantánea# Deben teneraplia "acilidad para lubricar las pie+as ./iles de todo el circuito$ adeás de e/itar la o0idaci.n y lacorrosi.n# Otra caracter%stica iportante es la capacidad de disipaci.n del calor )enerado por los"rotaientos#

#.<.1 8icoi'a' :

Se de"ine coo la edida de la resistencia !ue opone un l%!uido a "luir# In"luye en esta caracter%stica lateperatura$ siendo ás "luidos &enos /iscosos( con"ore la teperatura auenta#

Atendiendo a la teperatura$ la /iscosidad se ide en )rados En)ler &E=(# Es decir$ es el cuociente entre eltiepo !ue tarde en "luir un aceite por un ori"icio calibrado y el !ue tarda el a)ua a una teperaturadeterinada2

tE= 6 G

t-

La /iscosidad tabi'n se ide por n;eros &< H$ -= H$ 9= H$ @=$ B=$ <=$ etc#$ se);n nora SAE(# Es decir$el "luido es ás denso con"ore la nueraci.n /a subiendo#

<




#.<.# ÍNDICE DE 8ISCOSIDAD :

El %ndice de /iscosidad tiene coo "inalidad la edida de la /ariaci.n de la densidad de un l%!uido cuandola teperatura /ar%a# As%$ se dice !ue los aceites de enor /ariaci.n de la /iscosidad con la teperaturatienen un %ndice de /iscosidad alto#

#.= >o)?a 3i'r4u%ica : u &ipo

Las bobas hidráulicas son eleentos esenciales en las instalaciones# Son las ipulsoras del caudalhidráulico$ capaces de con/ertir la "uer+a ecánica en "uer+a hidráulica#

Las bobas hidráulicas se di/iden en dos tipos$ atendiendo al caudal !ue otor)an2

• 1obas de caudal "i*o#

• 1obas de caudal /ariable#

#.=.1 >o)?a '* cau'a% !i5o :

Estas bobas siepre conceden el iso caudal es decir$ el iso /oluen de aceite por unidad detiepo# Solaente /ariará el caudal cuando se /ar%e la /elocidad de )iro# eneralente su uso estádestinado para ba*as presiones o para sisteas au0iliares#

#.=.# >o)?a '* cau'a% -aria?%* :

Las bobas de caudal /ariable tienen la propiedad de poder /ariar el caudal eitido sin disinuir la/elocidad de )iro#

Son las ás epleadas en los sisteas hidráulicos odernos# Se utili+an para presiones superiores a las !ue pueden otor)ar las bobas de caudal "i*o#

Las bobas hidráulicas$ atendiendo a su "ora constructi/a$ se di/iden en tres tipos2

• 1obas de en)rana*es#

• 1obas de paletas#

• 1obas de pistones#

#.=.6 >OM>AS DE EN$RANA@ES :

Son las ás sencillas y econ.icas# Aun!ue son de caudal "i*o se utili+an ucho en los andos hidráulicos!ue no necesiten /ariaci.n de caudal# Un e*eplo de su "ora constructi/a es el de la "i)# J# La ruedadentada A$ ipulsada en el sentido de la "lecha$ arrastra la rueda 1 haci'ndola )irar en sentido opuesto#

La cáara < tiene counicaci.n con el dep.sito de aceite# Al )irar las ruedas y separarse los dientes$ !uedan/ac%os los entredientes$ y por la depresi.n ori)inada se aspira l%!uido del dep.sito !ue llena las cáarase0istentes entre los dientes# Estas transportan el l%!uido a lo lar)o de las paredes del cuerpo hasta la cáara:#

J




Los dientes en)ranados ipelen el l%!uido de sus cáaras al espacio : y e/itan !ue re)rese de 'ste a laentrada <# Coo consecuencia de esto$ el l%!uido en/iado a la cáara : ha de salir "or+osaente de lacáara del cuerpo para diri)irse hacia el consuidor#

Figura = : >o)?a '* *ngrana5* '* cau'a% !i5o.

#.=.9 ?o)?a '* pa%*&a :

Este tipo de bobas &siilar a la representada en la "i)# B( actualente está sustituyendo a las de en)rana*es$sobre todo a las de caudal constante#

#.=.< ?o)?a '* pi&on* :

Estas bobas se utili+an ucho odernaente debido a la capacidad de otor)ar altas presiones# Las hay dedos clases$ se);n sea la posici.n de los 'bolos o pistones2

• 1oba de pistones a0iales#

• 1oba de pistones radiales#

La "i)# K representa una boba de pistones a0iales# El árbol otor &-($ unido a una "uente e0terna de ener)%a&otor el'ctrico de e0plosi.n### ( hace )irar el disco &J( en el !ue se ha tallado una le/a &9( encar)ada deipulsar los pistones a0iales &@(# Estos aspiran el aceite por la entrada &B( y lo ipulsan hacia el ori"icio de

salida &<(#

K




Figura : >o)?a '* pi&on* aBia%*.

#.=. CARACTERÍSTICAS DE LAS >OM>AS ; SU RENDIMIENTO :

El caudal de una boba$ as% coo la presi.n de entre)a y el n;ero de re/oluciones a !ue )ira$ son las/ariables !ue periten establecer sus caracter%sticas y$ en ;ltio t'rino$ deterinan su rendiiento#

En el rendiiento de una boba inter/ienen2•Rendiiento /olu'trico o relaci.n entre el caudal e"ecti/o y el caudal te.rico#

•Rendiiento ecánico o relaci.n entre el rendiiento total de la boba y su rendiiento/olu'trico#

•Rendiiento total o relaci.n entre la potencia hidráulica !ue otor)a y la potencia ecánica !ueabsorbe#

Coo edia )eneral se puede decir !ue el rendiiento en las bobas hidráulicas es del K< al <$ se);nsean de en)rana*es$ paletas o pistones$ respecti/aente#

#. INSTALACIONES HIDRÁULICAS :En toda instalaci.n hidráulica se re;nen una serie de eleentos !ue$ traba*ando con/eniente yordenadaente$ consi)uen la trans"oraci.n de una ener)%a hidráulica en ener)%a ecánica# Todas ellastienen un co;n denoinador !ue es el l%!uido a presi.n#

El l%!uido a presi.n tiene !ue satis"acer di/ersas tareas a saber2

• Transitir la ener)%a hidráulica$ )enerada por la boba hidráulica y !ue se trans"ora en losotores y cilindros hidráulicos#

• Lubricar todas las pie+as de una instalaci.n#

• E/itar la corrosi.n en las partes ./iles in"eriores#

• E/acuar suciedades$ abrasi.n$ etc#

• Disipar el calor#

:or ello el l%!uido$ en nuestro caso el aceite$ debe satis"acer unas e0i)encias %nias$ ya establecidas deanteano en cada caso#




#..1 *&ruc&uracin *n ?%ou* '* una in&a%acin 3i'r4u%ica :

:or lo )eneral$ todas las instalaciones hidráulicas "uncionan se);n la si)uiente estructura de blo!ues2

La boba hidráulica es el eleento de )eneraci.n del "luido a presi.n# Con ella traba*an eleentosau0iliares cuya isi.n resulta$ no obstante$ indispensable# Entre ellos se pueden citar2 el dep.sito de aceiteel "iltro$ el an.etro indicador de presi.n$ la /ál/ula de cierre$ la /ál/ula liitadora de presi.n$ etc#

En la distribuci.n del aceite inter/ienen las tuber%as y el racor'a5*. Despu's e0isten los eleentos deando y$ "inalente$ los eleentos de traba*o !ue se estudiarán en di/ersos apartados de este tea#

#..# D*pi&o '* ac*i&* :

El dep.sito de aceite es el recipiente etálico !ue contiene el "luido destinado a alientar una instalaci.nhidráulica# Noralente aparece coo un blo!ue cerrado$ llaado central oleohidráulica$ !ue contienetabi'n la boba$ el otor el'ctrico$ el "iltro$ las /ál/ulas precisas$ etc# &"i)# (#

El dep.sito &-($ propiaente dicho$ se construye de chapa de acero$ con unas aletas de re"ri)eraci.n paracontribuir a la eliinaci.n del calor )enerado# La tapa del dep.sito &9( se atornilla "ireente a 'ste y sir/ede soporte a los eleentos au0iliares !ue se citaban#

La boba &B($ o/ida por el otor &@( aspira aceite a tra/'s del "iltro &<( y lo en/%a a la /ál/ula liitadorade presi.n &( pro/ista de un an.etro &-=($ de donde sale hacia la instalaci.n#

El aceite se introduce por el ori"icio de llenado$ !uitando el tap.n correspondiente &K(# El /aciado se e"ect;a por el ori"icio de pur)a &(#

El ni/el del li!uido en el dep.sito se controla por edio de la irilla &J( o bien$ por edio de una /arilla

etálica de sonda#Todo dep.sito debe disponer de un sistea su"iciente de aireaci.n y desaireaci.n$ pro/isto de un "iltro deaire &--(# Es necesario airearlo y desairearlo para !ue la presi.n atos"'rica pueda actuar sin nin);nipediento sobre el ni/el del l%!uido$ con el ob*eto de !ue la boba pueda aspirar y el aceite se anten)asin burbu*as de aire# El retorno del aceite se e"ect;a por el tubo de retorno &-9(# En la "i)# aparece la"oto)ra"%a de una boba hidráulica#




Figura : C*n&ra% o%*o3i'r4u%ica.

-=




Figura : >o)?a 3i'r4u%ica.

#..6 FILTRO :

El "iltrado del l%!uido a presi.n en las instalaciones tiene )ran iportancia para conser/ar las "unciones y laduraci.n de los e!uipos hidráulicos# La abrasi.n etálica$ la abrasi.n de los eleentos de estan!uidad$ el pol/o y la suciedad del aire se entree+clan con el li!uido a presi.n$ especialente durante el roda*e# Estas part%culas ás o enos )randes$ deben ser "iltradas continuaente$ pues de lo contrario obstruirán poco a poco los conductos y las aberturas iportantes de la instalaci.n# Las perturbaciones producidas pueden ser)ra/es# Las ipure+as producen un des)aste uy )rande en las pie+as ./iles de la instalaci.n hidráulicaLos "iltros de tai+ iantado )aranti+an un "iltra*e su"iciente con el onta*e de un eleento "iltrante$consistente en un te*ido de alabre de alla estrecha preiantado y un "uerte ián &"i)# -=(#

El "iltro ostrado en la "i)ura está pre/isto para ser ontado en la tuber%a de retorno$ !ue es el caso ás"recuente#

Figura 1 : Fi%&ro.

ay !ue distin)uirlo del "iltro de la boba &<( &"i)# ($ destinado a la protecci.n directa de a!u'lla contracuerpos e0traos a 'ste se le llaa "iltro de aspiraci.n#

#..9 Man)*&ro :

--




Los an.etros son aparatos de control !ue sir/en para edir la presi.n e0istente en un circuito#

El an.etro ás epleado &"i)# --( "unciona del si)uiente odo# La presi.n P del circuito tiende arecti"icar el uelle tubular &9($ el cual ue/e el sector &B( !ue hace )irar el pi.n &<( unido a la a)u*aindicadora &J(# En la escala &K( puede leerse entonces la presi.n re)istrada# La caa &-=( del aparato lle/a unestran)ulador &( !ue aorti)ua el ipacto de la presi.n sobre la a)u*a#

Figura 11 : Eu*)a '* un )an)*&ro.

#..< 8ÁL8ULAS DE CIERRE ; LIMITADORAS DE PRESI2N :

Estos eleentos se describen en los apartados si)uientes$ dentro del )rupo de las /ál/ulas$ estudiándose su"uncionaiento y construcci.n con detalle#

#..= TU>ERÍAS ; CONDUCCIONES :

Son eleentos accesorios de una instalaci.n hidráulica y$ no obstante$ ocupan un lu)ar uy iportante enella# La elecci.n de la tuber%a es una tarea cople*a para el proyectista de una instalaci.n por!ue debe/alorar una serie de /ariantes caracter%sticas !ue in"luyen directaente en la elecci.n#

La elecci.n de una tuber%a depende del caudal de ser/icio$ de la presi.n y de la teperatura# Un tubo de

secci.n insu"iciente estran)ula el paso del aceite$ lo sobrecalienta y causa p'rdidas de presi.n# :or elcontrario$ un tubo con una secci.n e0cesi/a puede hacer !ue resulte d'bil la presi.n a !ue debe traba*ar elsistea#

Los tubos pueden ser r%)idos o "le0ibles$ siendo estos ;ltios los ás epleados$ por las /enta*as !ue la"le0ibilidad proporciona a la instalaci.n#

Con respecto a la presi.n$ los tubos se di/iden en2 tubos para ba*a$ edia$ alta y uy alta presi.n$dependiendo de su construcci.n y uso#

-9



SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIALEl cálculo de la secci.n de las tuber%as se suele reali+ar ediante tablas y ábacos !ue a tal e"ecto se hanconcebido con el ob*eto de "acilitar la tarea del proyectista# Estos ábacos son "ruto de uchas e0periencias prácticas por parte de los constructores y especialistas en hidráulica#

#.. 8ÁL8ULAS :

Los eleentos !ue sir/en para )obernar los sisteas hidráulicos se denoinan /ál/ulas#

Mediante las /ál/ulas hidráulicas se re)ula la presi.n$ se blo!uea el paso del "luido y se )obiernan loseleentos de traba*o#

Estas /ál/ulas se representan por s%bolos en los circuitos hidráulicos# Dichos s%bolos atienden al"uncionaiento del eleento y no a su "ora constructi/a# Todo el con*unto de s%bolos está norali+adose);n ISO #1.

Los .r)anos internos de las /ál/ulas pueden adoptar /arias posiciones$ llaadas posiciones de ando# As pues$ pueden ser dos$ tres$ o ás posiciones#

Las conducciones internas se indican por edio de "lechas en los recuadros# Cada /%a de la /ál/ula se

desi)na por una letra ay;scula o por un n;ero &recu'rdese lo dicho en el capitulo anterior(# :orconsi)uiente2

• A$ 1$ C### son /%as de traba*o o utili+aciones &O tabi'n 9$ B###(#

• R$ es el conducto de presi.n &e!ui/ale al -(#

• R$ <$ T$ son /%as de escape &O tabi'n @$ <###(#

:ara e/itar la reali+aci.n en los es!ueas de las tuber%as de retorno se indica *unto al escape el s%bolo dedep.sito o tan!ue#

Los eleentos hidráulicos !ue distribuyen el paso del li!uido y hacen posible el )obierno de los .r)anos detraba*o se llaan /ál/ulas distribuidoras# Tabi'n se eplean para )obernar &pilotar( otras /ál/ulas$ dentrodel circuito hidráulico#

A continuaci.n /aos a estudiar las ás iportantes#

#.. 8ÁL8ULAS DISTRI>UIDORAS #G# :

Las /ál/ulas 989 sir/en para )obernar el paso del "luido# La denoinaci.n 989 si)ni"ica !ue este eleentoadopta dos posiciones$ paso y cierre$ y tiene dos /%as$ : y A#

La "i)# -9$ A( representa una de estas /ál/ulas en reposo# En esta posici.n el paso de : hacia A está cerrado#Cuando se acciona el pulsador$ el distribuidor pone en counicaci.n la entrada : con la utili+aci.n A &"i)-9$ 1( entonces se dice !ue la /ál/ula está abierta#

-@




Figura 1# : 84%-u%a 'i&ri?ui'ora #G#.

Figura 16 : Fo&ogra!"a '* una -4%-u%a 3i'r4u%ica.

Al de*ar de apretar el pulsador$ el uelle obli)a al distribuidor a recuperar la posici.n de partida$ con lo !uela /ál/ula se cierra#

Adeás de este odelo$ denoinado noralente cerrado$ e0iste otro noralente abierto$ cuyo"uncionaiento es in/erso al e0plicado#

La /ál/ula 989 se eplea para la apertura y cierre de circuitos hidráulicos# Su s%bolo aparece en la "i)# -B#

#.. 8ÁL8ULAS DISTRI>UIDORAS 6G# :

Estas /ál/ulas periten la circulaci.n de aceite en una direcci.n y$ al iso tiepo$ cortan el paso en laotra direcci.n# Su s%bolo aparece en la "i)# -B#

Se eplea para )obernar cilindros de siple e"ecto#

-B




Figura 19 : S")?o%o '* %a -4%-u%a 'i&ri?ui'ora.

#..1 8ÁL8ULAS DISTRI>UIDORAS 9G# :

Las /ál/ulas B89 periten el paso del "luido en abas direcciones# Cuando la /ál/ula está en reposo$ la /%ade entrada está conectada con la utili+aci.n A$ ientras !ue la otra utili+aci.n &1( está puesta a escape &T(#

Al accionar la /ál/ula se /ence la acci.n del uelle y la corredera cabia de posici.n es decir$ el "luidocircula de : hacia 1 y de A hacia T# Estas /ál/ulas se usan para )obernar cilindros hidráulicos de doblee"ecto#

#..11 8ÁL8ULAS DISTRI>UIDORAS <G# :

Estas /ál/ulas de < /%as y 9 posiciones$ se pueden considerar coo una apliaci.n de las /ál/ulas B89# Ladi"erencia consiste en !ue las /ál/ulas <89 poseen una /%a ás de escape R &"i)# -B(#

Cuando la /ál/ula está en reposo$ la corredera perite el paso de : hacia 1 y el escape del aceite !ue procede de A# Al accionar la /ál/ula$ se counica : con A y$ al iso tiepo$ se pone 1 a escape por laotra salida T#

Estas /ál/ulas se utili+an para )obernar cilindros de doble e"ecto# Coo los escapes se pur)an por separado$el l%!uido !ue re)resa del cilindro puede eplearse para otras "unciones de ando#

-<




=.< 8ÁL8ULAS DISTRI>UIDORAS 9G6 :

Las /ál/ulas distribuidoras de B /%as y @ posiciones$ al i)ual !ue las /ál/ulas B89 y <89$ sir/en para )obernarcilindros de doble e"ecto# Tienen$ sin ebar)o$ una posici.n interedia$ !ue es utili+ada para /arias posibilidades de ando# Tabi'n se utili+an estas /ál/ulas para el accionaiento de otores hidráulicos#

Cuando la /ál/ula adopta la posici.n edia &"i)# -B($ el aceite circula de : hacia T cerrando el paso de A yde 1 es decir$ la /ál/ula está puesta a escape# Al accionar el pulsador el "luido pasa de : hacia A y de 1hacia T# Si se acciona de nue/o el pulsador el "luido circula de : hacia 1 y de A hacia T#

En este tipo de /ál/ulas el uelle interno se anula y se incorpora un sistea ecánico de encla/aiento para poder "i*ar las tres posiciones#

Las tres posiciones periten accionar /arios eleentos de traba*o# Su caracter%stica principal es !ue en la posici.n interedia se puede ori)inar un blo!ueo o una liberaci.n del eleento de traba*o$ adeás de otras posibilidades#

=.= 8ÁL8ULAS DE CAUDAL :

Las /ál/ulas de caudal o de estran)ulaci.n$ son eleentos de )obierno hidráulico !ue se utili+an paraodi"icar$ de una "ora sencilla$ la /elocidad de los eleentos de traba*o#

Esta odi"icaci.n de la /elocidad$ se consi)ue a costa de /ariar el caudal del "luido# :ara ello se estran)ulael ori"icio de paso en ra+.n directa a la /elocidad deseada#

Estas /ál/ulas se pueden di/idir en dos cate)or%as2

84%-u%a r*gu%a'ora '* cau'a% !i5o:

Las /ál/ulas re)uladoras de caudal "i*o o"recen una secci.n constante al paso del "luido# Sonconstructi/aente bastante sencillas# En la "i)# -< se representan los s%bolos de estas /ál/ulas# Esta/ál/ula se eplea para odi"icar de "ora sencilla la /elocidad de los .r)anos de traba*o cuando las

condiciones de presi.n son bastante constantes#

Figura 1< : S")?o%o '* -4%-u%a r*gu%a'ora.

84%-u%a r*gu%a'ora '* cau'a% -aria?%*:

-J




Las /ál/ulas de caudal /ariable producen una resistencia hidráulica a*ustable# El aceite a presi.n pasa atra/'s de un ori"icio de estran)ulaci.n cuya secci.n es /ariable por edio del tornillo de re)ulaci.n# :orconsi)uiente$ al /ariar la secci.n$ /aria tabi'n el caudal circulante y$ coo se sabe$ la /elocidad del "luido#

Estas /ál/ulas se eplean para a*ustar el caudal sin escalonaientos$ lo !ue si)ni"ica !ue se puedeodi"icar con sencille+ la /elocidad de los .r)anos de traba*o Gpor e*eplo$ la /elocidad de a/ance de un

dispositi/o de "i*aci.nG sin e"ectuar cabios en el circuito#Otras /ál/ulas re)uladoras de caudal /ariables son2

R*gu%acin '*% cau'a% *n !uncin '* %a -ariacin '* pr*in:En la entrada o en la salida de las /ál/ulas re)uladoras de caudal$ pueden producirse /ariaciones en la presi.n# Estas /ariaciones se producen por la cone0i.n y descone0i.n de eleentos hidráulicos con di/ersascar)as de traba*o# Mediante la adici.n de un 'bolo y un uelle estas /ariaciones de presi.n no a"ectarán alcaudal#

84%-u%a r*gu%a'ora '* cau'a% con an&irr*&orno:

Este tipo de /ál/ulas re)ulan el paso del "luido en un sentido y de*an !ue 'ste circule libreente en sentido

contrario# En la "i)# -@ se representa el s%bolo de este tipo de /ál/ula#=. 8ÁL8ULAS RE$ULADORAS DE PRESI2N :

Las /ál/ulas de re)ulaci.n de la presi.n son eleentos de )obierno hidráulicos !ue acondicionan la presi.nde la instalaci.n a una presi.n constante de traba*o# L.)icaente$ el acondicionaiento o re)ulaci.n es posible cuando la presi.n de traba*o es enor !ue la de la instalaci.n#

ay dos clases de /ál/ulas re)uladoras de presi.n2

84%-u%a r*gu%a'ora '* pr*in propia)*n&* 'ic3a: Las /ál/ulas re)uladoras de presi.n tienen por ob*eto reducir una presi.n de salida a*ustable con respecto a una presi.n superior de entrada#

84%-u%a %i)i&a'ora '* pr*in: La utili+aci.n de estas /ál/ulas tiene por ob*eto liitar la presi.nde traba*o a un /alor á0io adisible# Se trata pues de un dispositi/o de protecci.n de los circuitoshidráulicos contra las sobrecar)as#

. ELEMENTOS HIDRÁULICOS DE TRA>A@O :

Los eleentos de traba*o sir/en para con/ertir la ener)%a de presi.n en un o/iiento directaenteapro/echable para la reali+aci.n de un traba*o#

Se pueden clasi"icar en los si)uientes )rupos y sub)rupos2

Cilindros

G Cilindros de siple e"ecto G Cilindros de doble e"ecto

Motores

-K




G Motores de en)rana*es G Motores de paletas G Motores de pistones

Figura 1= : Ci%in'ro '* 'o?%* *!*c&o + i)p%* *!*c&o.

.1 CILINDROS :

Los cilindros hidráulicos trans"oran la ener)%a de presi.n del "luido en un o/iiento rectil%neo#

Cuando el ipulso acti/o del "luido se produce s.lo en un *n&i'o( *% ci%in'ro se llaa '* i)p%* *!*c&o. Larecuperaci.n se e"ect;a por uelle o debido a una acci.n e0terna#

Las partes !ue coponen un cilindro hidráulico de siple e"ecto se aprecian en la "i)# -K#

La /elocidad de despla+aiento del /ásta)o y depende del caudal > y de la secci.n de aplicaci.n A del'bolo2 >

? 6A

La "uer+a del cilindro , depende de la presi.n aplicada :e y de su secci.n ;til A# A ella se opone la "uer+adel resorte &si lo tiene( , y el ro+aiento del 'bolo y el /ásta)o ,R# O

sea2

, 6 A • :e , P ,r

Estos cilindros se eplean para le/antar$ su*etar$ introducir$ e0pulsar$ etc# y$ en )eneral$ cuando se precisareali+ar un traba*o de copresi.n#

Cuando el cilindro reali+a traba*os a copresi.n &a/ance( y a tracci.n &retroceso( se llaa de doble e"ecto

-



SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL&"i)# -J(#

Figura 1 : S")?o%o '* ci%in'ro.

Cuando el "luido penetra en la cáara posterior$ ientras el contenido en la cáara del /ásta)o o anterior see/acua$ el 'bolo sale y e"ect;a su carrera positi/a# Al in/ertir la entrada de aceite a presi.n el 'boloretrocede &carrera ne)ati/a o de retorno(#

,a 6 :e • A ,r

La "uer+a de a/ance ,a se calcula coo en el caso anterior$ aun!ue se prescinde de la in"luencia del uelle$ahora ine0istente es decir2

La "uer+a de retroceso Fr es al)o enor debido a la disinuci.n de la secci.n de aplicaci.n producida porla presencia del /ásta)o# Llaando A J Ao a la nue/a secci.n ;til &/alor de la corona circular($ se tiene2

,r 6 :C &AGAo(G,R

Al)unos cilindros lle/an aorti)uadores para reducir la /elocidad de despla+aiento del /ásta)o cuandolle)a 'ste a sus liites de carrera# As% se e/itan posibles a/er%as por ipactos#

.# MOTORES HIDRÁULICOS :

El otor hidráulico entre)a un par otor por el e*e de salida# :or esta ra+.n con/ierte la ener)%a hidráulicaen ener)%a ecánica#

El otor es accionado por el li!uido a presi.n !ue le anda la boba y$ a su /e+$ act;a ecánicaentesobre la car)a ediante un o/iiento )iratorio#

Los otores hidráulicos son en realidad eleentos !ue traba*an contrariaente a las bobas$ con las !ue)uardan una )ran see*an+a constructi/a#

Se di"erencian se);n la "ora de sus eleentos acti/os en2

-



SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIALotores de en)rana*es$ de paletas y de pistones#

Mo&or* '* *ngrana5* : Se eplean bastante por ser sencillos y econ.icos# Son de taaoreducido y "ácilente acoplables# iran en abos sentidos y no se puede /ariar el /oluen de lacáara# Se "abrican con dos tipos de en)rana*es2 internos y e0ternos#

Mo&or* '* pa%*&a : Son otores de epleo uy "recuente# Se di"erencian de las bobas de paletasen !ue el o/iiento radial de 'stas es "or+ado$ ientras !ue en las prieras$ las paletas se desli+aban por las ranuras del rodete )racias a la "uer+a centr%"u)a#

Mo&or* '* pi&on* : Son los ás epleados por sus e0celentes caracter%sticas# Los hay de pistonesradiales y a0iales y de cilindrada "i*a y /ariable#

Un otor de pistones a0iales de cilindrada "i*a &"i)# -( consiste en una carcasa &-( con un rotor o blo!ue &9(donde se alo*an los pistones &@(# Estos son epu*ados por el aceite a presi.n contra la rapa &<( y$ porreacci.n$ hacen )irar el blo!ue &9( y con 'l$ el árbol otor &B(# La entrada de aceite se controla con eldistribuidor &J(#

Figura 1 : Mo&or 3i'r4u%ico '* pi&on*.

Si la rapa o le/a "i*a &<( "uera re)ulable$ de odo !ue se pudiera odi"icar la carrera de los pistones$ elotor ser%a de cilindrada /ariable#

Par '* un )o&or 3i'r4u%ico : El par otor depende de la "uer+a de )iro y del radio de aplicaci.n dela isa y se e0presa en 7 3)"#

La "uer+a del otor es proporcional a la presi.n de traba*o$ a la secci.n de los pistones y al n;ero de'stos2

, 6 A 7 + 7 :e

El par otor puede darse en "unci.n de la potencia N y del n;ero de re/oluciones n2

NMt 6 K-J 7 G &C?(

n

9=




A i)ualdad de potencia$ coo su /elocidad es in"erior a la de los otores el'ctricos$ el par !ue entre)an losotores hidráulicos es uy superior al de a!u'llos#

Los otores hidráulicos de pistones a0iales se usan con "recuencia para el accionaiento de los husillos delos carros y esas de uchas á!uinas herraientas odernas$ solos$ o acoplados a otores el'ctricos paso a paso#

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