República Bolivariana De Venezuela Universidad Nacional Experimental Politécnica
Antonio José De Sucre
Vicerrectorado Luís Caballero Mejías Núcleo Charallave
Departamento De Ingeniería Mecatrónica Neumática Y Oleohidráulica
Neumática: Compresores y Aire Comprimido .
Bachiller:
Salazar Y. Valentina.
Exp. 2015147007 Charallave, Noviembre, 2022
Oleo Hidráulico
Un circuito hidráulico es un sistema que comprende un conjunto interconectado de componentes separados que transporta líquido. Este sistema se usa para controlar el flujo del fluido (como en una red de tuberías de enfriamiento en un sistema termodinámico) o controlar la presión del fluido (como en los amplificadores hidráulicos). Éstos, utilizan un fluido bajo presión para accionar maquinaria o mover componentes mecánicos. Los sistemas hidráulicos se utilizan en todo tipo de entornos industriales grandes y pequeños, así como en edificios, equipos de construcción y vehículos.
En todo circuito hidráulico hay tres partes bien diferenciadas: El grupo generador de presión, el sistema de mando y el actuador. El grupo generador de presión es el órgano motor que transfiere la potencia al actuador para generar trabajo. La regulación de esta transmisión de potencia se realiza en el sistema de mando que está formado por una serie de válvulas limitadoras de caudal y de presión, distribuidoras, de bloqueo, etc.
Componentes de los sistemas hidráulicos
Los principales elementos que componen un sistema hidráulico son:
Depósito: El propósito del depósito hidráulico es retener un volumen de fluido, transferir calor del sistema, permitir que los contaminantes sólidos se asienten y facilitar la liberación de aire y humedad del fluido.
Bomba: La bomba hidráulica transmite energía mecánica a la energía hidráulica. Esto se hace por el movimiento del fluido que es el medio de transmisión. La energía mecánica se convierte en energía hidráulica mediante el caudal y la presión de una bomba hidráulica.
Las bombas hidráulicas funcionan creando un vacío en la entrada de la bomba, forzando el líquido de un depósito a una línea de entrada y a la bomba. La acción mecánica envía el líquido a la salida de la bomba y, al hacerlo, lo introduce en el sistema hidráulico.
Hay varios tipos de bombas hidráulicas incluyendo engranajes, paletas y pistones. Todas estas bombas tienen diferentes subtipos destinados a aplicaciones específicas, como una bomba de pistón de eje curvo o una bomba de paletas de caudal variable.
Todas las bombas hidráulicas funcionan según el mismo principio, que consiste en desplazar el volumen de fluido contra una carga o presión resistente. Pero hay dos tipos que destacan y son las más utilizadas que se describen a continuación
Bombas centrífugas: La bomba centrífuga utiliza energía cinética rotacional para entregar el fluido. La energía de rotación proviene normalmente de un motor o de un motor eléctrico.
Bombas de pistón: La bomba de pistón es una bomba de émbolo positivo. También se conoce como bomba de desplazamiento positivo o bomba de pistón. Se utiliza a menudo cuando se trata de cantidades relativamente pequeñas y la presión de entrega es bastante grande. La construcción de estas bombas es similar a la del motor de cuatro tiempos.
Válvulas: Las válvulas hidráulicas se utilizan en un sistema para arrancar, detener y dirigir el flujo de fluido. Las válvulas hidráulicas están compuestas de paletas o carretes y pueden ser accionadas por medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos, manuales o mecánicos.
Actuadores: Los actuadores hidráulicos son el resultado final de la ley de Pascal. Aquí es donde la energía hidráulica se convierte de nuevo en energía mecánica. Esto puede hacerse mediante el uso de un cilindro hidráulico que convierte la energía hidráulica en movimiento y trabajo lineal, o un motor hidráulico que convierte la energía hidráulica en movimiento y trabajo rotativo.
Al igual que las bombas hidráulicas, los cilindros hidráulicos y los motores hidráulicos tienen varios subtipos diferentes, cada uno de los cuales está diseñado para aplicaciones de diseño específicas.
Cilindros hidráulicos: Un cilindro hidráulico es un mecanismo que convierte la energía almacenada en el fluido hidráulico en una fuerza utilizada para mover el cilindro en una dirección lineal. También tiene muchas aplicaciones y puede ser de simple o doble efecto.
Como parte del sistema hidráulico completo, los cilindros inician la presión del fluido, cuyo caudal es regulado por un motor hidráulico.
Motores hidráulicos: La conversión de la presión y el flujo hidráulico en par (o fuerza de torsión) y luego en rotación es la función de un motor hidráulico, que es un actuador mecánico.
El uso de estos es bastante adaptable. Junto con los cilindros hidráulicos y las bombas hidráulicas, los motores hidráulicos pueden unirse en un sistema de accionamiento hidráulico. Combinados con bombas hidráulicas, los motores hidráulicos pueden crear transmisiones hidráulicas.
Mientras que algunos motores hidráulicos funcionan con agua, la mayoría hoy en día son impulsados por fluidos hidráulicos.
Principios básicos
El sistema de un circuito hidráulico funciona de forma similar a la teoría de circuitos eléctricos, utilizando elementos lineales y discretos. Los circuitos hidráulicos se aplican a menudo en el procesamiento químico (sistemas de flujo).
Los sistemas hidráulicos utilizan la bomba para empujar el fluido hidráulico a través del sistema para crear energía hidráulica. El fluido pasa a través de las válvulas y fluye hacia el cilindro donde la energía hidráulica se convierte de nuevo en energía mecánica. Las válvulas ayudan a dirigir el flujo del líquido y a aliviar la presión cuando es necesario.
El eje de salida transfiere el movimiento o la fuerza, sin embargo, todas las demás partes ayudan a controlar el sistema. Por su parte, el tanque de almacenamiento/fluido es un depósito para el líquido utilizado como medio de transmisión.
El líquido utilizado es generalmente aceite incompresible de alta densidad. Este se filtra para eliminar el polvo o cualquier otra partícula no deseada y luego se bombea por la bomba hidráulica.
Principio de Pascal
El principio de Pascal afirma que cuando se ejerce presión sobre un fluido incompresible, la presión se transmite con igual intensidad a todos los puntos del fluido y a las paredes que lo contienen. Este principio se utiliza para amplificar la fuerza aplicada en la llamada prensa hidráulica (patentada en 1795 por Joseph Bramah). Consiste en un fluido (agua o aceite) en un receptáculo con dos pistones móviles de distinto tamaño en sus extremos.
Cuando se ejerce fuerza sobre el pistón pequeño, se traduce en una fuerza superior en el pistón grande. La diferencia entre las dos fuerzas será proporcional a la diferencia en área de los dos pistones, ya que la presión se mantiene por el principio de Pascal.
Principio de Bernoulli
El principio de Bernoulli es un enunciado que parece ir en contra de la intuición, acerca de cómo la velocidad de un fluido se relaciona con la presión del fluido. Muchas personas sienten que el principio de Bernoulli no debería de ser correcto, pero esto se debe a un mal entendimiento de lo que dice el principio. El principio de Bernoulli establece lo siguiente:
El principio de Bernoulli: dentro de un flujo horizontal de fluido, los puntos de mayor velocidad del fluido tendrán menor presión que los de menor velocidad.
Así que dentro de una tubería horizontal de agua que cambia de diámetro, las regiones donde el agua se mueve más rápido se encontrarán a menor presión que las regiones donde se mueve más lento. Esto a muchas personas les parece contrario a la intuición, ya que asocian una gran velocidad con presiones altas. En la siguiente sección, mostraremos que, en realidad, esta es otra manera de decir que el agua irá más rápido si hay más presión detrás de ella que delante de ella. En la siguiente sección vamos a derivar el principio de Bernoulli, vamos a mostrar de manera más precisa qué es lo que dice y, con suerte, lo haremos ver un poco menos misterioso.
Sistema básico
Un sistema hidráulico utiliza un fluido bajo presión para accionar maquinaria o mover componentes mecánicos.
El movimiento controlado de piezas o la aplicación controlada de fuerza es un requisito común en las industrias. Estas operaciones se realizan principalmente utilizando máquinas eléctricas o motores diésel, gasolina y vapor.
Este tipo de motores pueden proporcionar varios movimientos a los objetos mediante el uso de algunos accesorios mecánicos como martinetes, palancas, cremalleras, piñones, etc.
Los fluidos encerrados (líquidos y gases) también se pueden utilizar como motores principales para proporcionar movimiento y fuerza controlada a los objetos o sustancias.
Los sistemas de fluidos especialmente diseñados pueden proporcionar movimientos tanto lineales como rotativos.
Este tipo de sistemas cerrados basados en fluidos que utilizan líquidos incompresibles presurizados como medios de transmisión se denominan sistemas hidráulicos. El sistema hidráulico funciona según el principio de la ley de Pascal que dice que la presión en un fluido encerrado es uniforme en todas las direcciones.
Grupo Hidráulico
Para elegir correctamente un grupo hidráulico, será importante definir primero la potencia nominal necesaria en función del caudal y la presión en bares, lo que dependerá de los esfuerzos que se vayan a aplicar:
Potencia nominal: potencia del motor que acciona la bomba hidráulica. Expresada en vatios (W) o kilovatios (kW).
Caudal nominal: volumen de líquido que la bomba puede enviar al sistema en un tiempo determinado. Expresado en litros por segundo (l/s) o litros por minuto (l/min).
Presión nominal: esfuerzo que puede soportar el grupo hidráulico y que depende de la potencia del motor. Expresada en pascales (Pa) o en bares.
Aunque pueda parecer interesante disponer de más potencia, por ejemplo, para cubrir otras exigencias más adelante, será esencial determinar correctamente la potencia del grupo puesto que una presión excesiva podría dañar los componentes del sistema
hidráulico. Por el contrario, si el grupo hidráulico no es lo suficientemente potente, los equipos que deba alimentar no podrán funcionar correctamente. Se deberá estimar igualmente el tamaño del depósito, ya que su capacidad debe ser suficiente para alimentar todo el circuito hidráulico de acuerdo con el caudal y el coeficiente de utilización deseados.
Será imprescindible, asimismo, elegir el grupo hidráulico en función de su utilización — continua o intermitente—. Si se exceden los coeficientes de funcionamiento especificados por el fabricante, podría producirse un sobrecalentamiento, la evaporación del aceite hidráulico y, por tanto, daños en el motor. La norma DIN VDE 0530 define los coeficientes de funcionamiento de la siguiente manera:
Servicio S1: funcionamiento en continuo.
Servicio S2: funcionamiento temporal que genera poco o ningún calentamiento
—tiempo de funcionamiento en función de la carga—.
Servicio S3: funcionamiento intermitente periódico que permite controlar el calentamiento —tiempo de funcionamiento como porcentaje durante un ciclo de 10 minutos—.
Se deberá elegir el tipo de motor en función de las fuentes de energía disponibles: motor eléctrico, térmico o neumático.
Por último, dependiendo de las condiciones en las que deba operar el grupo hidráulico, habrá que determinar también los complementos. Así, se deberá prever la opción de precalentamiento del aceite en caso del que el grupo hidráulico vaya a funcionar en temperaturas negativas.
¿Qué tamaño de grupo hidráulico elegir?
Grupo hidráulico de la marca DOA Hydraulic Tools
Grupo hidráulico de la marca DOA Hydraulic Tools
La mayoría de los fabricantes clasifican los grupos hidráulicos en tres categorías principales:
Microgrupos hidráulicos: por lo general, presentan un caudal máximo de 5 l/min — litros por minuto— y una presión máxima que puede alcanzar los 250 bares. Los microgrupos son grupos compactos diseñados para un montaje en pequeñas máquinas motorizadas. Suelen venir equipados con motores eléctricos de corriente continua de 800 vatios como máximo.
Minigrupos hidráulicos: ofrecen un caudal máximo de 30 l/min y una presión máxima de entre 250 y 350 bares. Pueden ser estacionarias o montarse en
bastidores con ruedas para permitir su movilidad. Suelen equiparse con motores eléctricos monofásicos de 5,5 kW.
Grupos hidráulicos estándar: tienen un caudal máximo de 100 l/min y una presión máxima de 4.500 bares en algunos grupos, aunque la mayoría se limitan a presiones de trabajo de entre 250 y 700 bares para satisfacer la mayoría de las exigencias. Pueden ser móviles, cuando su chasis disponga de ruedas;
transportables, cuando el chasis deba desplazarse con ayuda de una transpaleta; o estacionarios, en el caso de grupos de grandes dimensiones. Los grupos hidráulicos más potentes suelen equiparse con motores diésel.
Bomba Hidráulica
Una bomba hidráulica (o bomba de agua) es una máquina generadora que trabaja con un fluido en la que se produce una transformación de energía mecánica en hidráulica.
La misión de una bomba es transferir energía a un líquido para permitir su transporte en una instalación.
Según su principio de funcionamiento, las bombas hidráulicas se clasifican en:
Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas: tienen un contorno móvil de volumen variable que obliga al fluido a avanzar a través de la máquina. En ellas se cede energía de presión al fluido mediante volúmenes confinados.
A su vez, se dividen según su principio de funcionamiento en:
Bombas alternativas u oscilantes: están formadas por uno o varios pistones en movimiento alternativo y diversas válvulas de aspiración e impulsión.
Pueden ser:
o Bombas de membrana: la membrana elástica puede ser solidaria de un émbolo o desplazarse por la acción de la presión hidráulica de un fluido auxiliar.
o Bombas de émbolos: un émbolo atrae fluido hacia un receptáculo en la carrera de aspiración y lo expulsa en la de impulsión. Pueden ser de efecto simple o de doble efecto, según que aspiren por una sola cara o por las dos del pistón. No necesitan ser cebadas.
Bombas rotativas: contienen un mecanismo en rotación encargado de transportar el fluido de la aspiración a la impulsión.
o Bombas de engranajes: pueden ser, a su vez, de engranajes externos, internos, de lóbulos, gerotor y helicoidales.
o Bombas de paletas: pueden ser de paletas deslizantes o flexibles (y otras) y estar equilibradas o no.
o Bombas de tornillo: Se basan en el principio del tornillo de Arquímedes. Destaca su uso en el bombeo de aguas residual a baja altura, fangos de retorno o efluentes tratados.
o Bomba de pistones: pueden tener los pistones dispuestos de forma axial o radial.
o Bombas peristálticas: se utiliza un conducto flexible, que puede ser el mismo por el que circula el fluido en la instalación, para generar la impulsión.
De todas estas bombas, las de paletas y las de pistones pueden ser de capacidad volumétrica variable, lo que les permite desalojar un caudal variable a revoluciones constantes y aumentar así el intervalo de caudales posibles.
Bombas de intercambio de cantidad de movimiento o turbobombas: la turbobomba es una máquina hidráulica que cede energía al fluido mediante la variación del momento cinético producido en el impulsor o rodete. Según la dirección del flujo a la salida del rodete, podemos hablar de:
o Bombas centrífugas: la dirección del flujo es perpendicular al eje.
o Bombas hélice o axiales: la dirección del flujo es paralelo al eje.
Se emplean para bombear grandes caudales a poca altura.
o Bombas helicocentrífugas: la dirección del flujo es mixta.
o Bombas de intercambio de cantidad de movimiento
Las bombas hidráulicas también pueden clasificarse según el tipo de accionamiento, distinguiéndose:
Electrobombas: se trata de una bomba de eje vertical accionada mediante un motor eléctrico. El rodete está introducido en el agua, no hay tubería de aspiración y por ello no se desceban.
Bombas neumáticas: bombas de desplazamiento positivo en las que la energía de entrada es neumática, normalmente a partir de aire comprimido.
Bombas de accionamiento hidráulico.
Bombas manuales.
Motobombas diesel.
Calculo de caudal de una bomba hidráulica
¯¿600
(Kw)=Caudal(L /min)⋅ Presió n¿
La potencia eléctrica entregada es:
Potencia=Potencia(Kw)⋅ Desplazamientode bomba(cm3)∗RPM del eje de labomba 600.000∗Rendimiento de bomba(0.8−0.9)