Existen dos tipos de motores de pistones, los axiales y los radiales.
Los motores de pistones axiales constan de un tambor con una serie de orificios dentro de los cuales se mueven entrando y saliendo, los pistones a medida que el tambor va rotando. En la figura 34 se muestra como es y como funciona este tipo de motor
Figura 34. Motor de pistones axiales. Vista externa
Figura 35. Motor de pistones axiales. Funcionamiento.
El tambor por su parte frontal, gira rozando una tapa que es la que tiene los orificios de entra- da y de salida del motor y que están separados entre sí por un sello que hace el tambor contra la tapa. Al haber presión de aceite en la entrada, los pistones que están comunicados con esta son empujados hacia dentro. Los pistones que están comunicados con el orificio de salida, van moviéndose hacia fuera y expulsando el aceite que llevan.
Ranura de Plato de distribución Agujero del bloque de pistones Puerto de Entrada Puerto de Salida Grupo de Pistones Plato de Deslizamiento Eje de Salida
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Figura 36. Motor de pistones axiales. Vista lateral
Figura 37. Variación del desplazamiento en un motor de pistones axiales
Así que el desplazamiento de un motor de pistones axiales será igual al área de cada pistón multiplicada por el número de pistones y por el recorrido que hacen dentro del tambor.
Los pistones van apoyados en una pista que esta inclinada con respecto al plano de la tapa sobre la que gira el rotor. Si se varía la inclinación de la pista entonces varía también el des- plazamiento. El torque y la velocidad dependen tanto de esta inclinación y del área de los pis- tones. En la figura 27 se muestra este efecto.
Debido a esta característica los motores de pistones axiales se pueden hacer compensados. El compensador es una válvula de control de presión que se utiliza para cambiar la inclinación de la pista, es decir, el desplazamiento del motor cuando se presentan cambios en la carga de trabajo. Físicamente el compensador consta de un pistón que está sujeto a la tensión de un re- sorte por un lado, y a la presión del aceite por el otro. A su vez la presión también está ac- tuando sobre otro pistón como se ve en la figura 37A que empuja la horquilla sobre la que va la pista aumentando la inclinación de la misma. Cuando la tensión sobrepasa el taraje del compensador, el primer pistón es empujado y algo de aceite logra salir hacia la carcaza del motor que está comunicada al tanque a través del dreno, limitando así la presión. Con el com- pensador se logra ajustar el desplazamiento del motor de manera que éste proporcione el
Angulo parcial del plato (Parcial desplazamiento) Angulo Máximo del plato
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máximo de rendimiento bajo todas las condiciones de carga, ya que cuando ésta aumenta la presión sube haciendo que el desplazamiento sea mayor y por lo tanto el torque también au- mente.
Figura 37A. Variación de desplazamiento.
En el motor de pistones radiales. Estos están ubicados perpendicularmente con respecto al eje del motor. La presión sobre cada uno independiente, empujándolos hacia el centro el cual está desfasado con respecto al centro del eje y por lo tanto hace que se genere un torque en el mismo. Son motores normalmente de alto desplazamiento. Esto implica que el torque de salida es grande y la velocidad es relativamente baja, por lo cual se conocen como motores de alto torque y baja velocidad o motores HTLS (high torque low speed), por las iniciales en in- gles, igual que los de ge rotor, siendo estos de menor tamaño. En la figura 38 se les y un corte del mismo
Figura 38. Motor de pistones radiales
Pistón que varia el desplazamiento
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Preguntas
1 ¿Qué factores limitan la longitud del vástago? 2 ¿Por qué se utilizan tubos de parada?
3 El fabricante de un cilindro de 4 pulgadas de diámetro recomienda que la presión interna no exceda 2500 PSI. ¿Cuál es la fuerza máxima que puede hacer el cilindro?
4 Se necesita un cilindro capaz de levantar 7 toneladas en el mínimo de tiempo sin que la pre- sión del sistema sea mayor que 2500 PSI. ¿Qué diámetro recomienda usted para el pistón? 5 ¿Cómo se establece el tamaño de los motores hidráulicos?
Ejercicios
1.Se tiene una bomba de 4 GPM. El fabricante de la bomba recomienda que la presión a la sa- lida sea menor de 3000 PSI.
La bomba se conecta a un actuador que debe levantar una carga de 35 toneladas. ¿ Cuál es el diámetro del pistón con el que se logra levantar la carga en el mínimo tiempo?
2 Un actuador de doble efecto tiene un pistón de 5 pulgadas de diámetro y un vástago de 2.5 pulgadas de diámetro. El vástago sale 12 pulgadas en 30 segundos.
a)¿Cuánto demorará en entrar? b)¿Qué caudal suministra la bomba?
3 Un sistema hidráulico en el que la presión no debe sobrepasar los 3000 PSI se diseña para levantar un peso de 3.5 toneladas. Se utilizará un montaje de flanche posterior. Sabiendo que el diámetro del vástago es la mitad del diámetro del pistón estime la longitud máxima del vástago que puede utilizarse.
4 El motor hidráulico de un winche puede llegar a necesitar hasta 60 lbf-ft. ¿Cuál debe ser su desplazamiento (en in3/Rev.) si la presión no debe exceder los 1500 PSI?
5 Un motor hidráulico es utilizado para mover una banda sin fin. El motor debe lograr un torque de 500 NM y girar a 100 RPM. La presión del sistema es de 1750 PSI.
a) Calcule el desplazamiento necesario. b)¿Qué caudal necesita el motor?
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IMPULSORES
Dentro de un sistema hidráulico, los impulsores son los elementos encargados de suministrar el aceite según los requerimientos.
El más importante de estos es la bomba hidráulica, que se requiere en todos los sistemas. También se puede obtener aceite a presión guardándolo en un acumulador y tomándolo en el momento preciso en el que debe hacer un caudal extra en el sistema. El acumulador también sirve para amortiguar golpes cuando hay cambios muy bruscos de presión o para mantener una presión constante en la línea.
Otro elemento impulsor es el multiplicador de presión, que sirve para cambiar caudal de pre- sión, ya que por diferencia de áreas un actuador doble, multiplica (como su nombre lo indica) la presión pero disminuye la cantidad de aceite desplazado.
Los símbolos con que se representan estos elementos son:
♦ BOMBAS ∗ De desplazamiento fijo ∗ De desplazamiento variable ♦ ACUMULADORES ∗ De resorte cargado ∗ Cargado de gas ♦ MULTIPLICADORES DE PRESION
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