INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA
PARTE 2
DEPÓSITO HIDRÁULICO
Tanque hidráulico La principal función del
tanque hidráulico es almacenar aceite, aunque no es la única. El tanque también
debe eliminar el calor y separar el aire del aceite. Los tanques deben tener
resistencia y capacidad adecuadas, y no deben dejar entrar la suciedad externa.
Los tanques hidráulicos generalmente son herméticos. La figura muestra los
siguientes componentes del tanque hidráulico:
TAPA DE LLENADO:
Mantiene los contaminantes fuera de la abertura usada para llenar y añadir
aceite al tanque. En los tanques presurizados la tapa de llenado mantiene
hermético el sistema.
MIRILLA:
Permite revisar el nivel de aceite del tanque hidráulico. El nivel de aceite
debe revisarse cuando el aceite está frío. Si el aceite está en un nivel a
mitad de la mirilla, indica que el nivel de aceite es correcto.
TUBERÍAS DE SUMINISTRO Y RETORNO:
La tubería de suministro permite que el aceite fluya
del tanque al sistema. La tubería de retorno permite que el aceite fluya del
sistema al tanque.
DRENAJE:
Ubicado en el punto más bajo del tanque, el drenaje permite sacar el aceite en
la operación de cambio de aceite. El drenaje también permite retirar del aceite
contaminantes como el agua y sedimentos
TANQUE PRESURIZADO
Los
dos tipos principales de tanques hidráulicos son: tanque presurizado y tanque
no presurizado. El tanque presurizado está completamente sellado. La presión
atmosférica no afecta la presión del tanque. Sin embargo, a medida que el
aceite fluye por el sistema, absorbe calor y se expande. La expansión del
aceite comprime el aire del tanque. El aire comprimido obliga al aceite a fluir
del tanque al sistema. La válvula de alivio de vacío tiene dos propósitos:
evita el vacío y limita la presión máxima del tanque. La válvula de alivio de
vacío evita que se forme vacío en el tanque al abrirse y permite que entre aire
al tanque cuando la presión del tanque cae a 3,45 kPa (0,5 lb/pulg2).Cuando la
presión del tanque alcanza el ajuste de presión de la válvula de alivio de
vacío, la válvula se abre y descarga el aire atrapado a la atmósfera. La
válvula de alivio de vacío puede ajustarse a presiones de entre 70 kPa (10
lb/pulg2) y 207 kPa (30 lb/pulg2).
Otros componentes del tanque
hidráulico son:
REJILLA DE LLENADO:
Evita que entren contaminantes grandes al tanque cuando se quita la tapa de
llenado.
TUBO DE LLENADO:
Permite llenar el tanque al nivel correcto y evita el llenado en exceso.
DEFLECTORES:
Evitan que el aceite de retorno fluya directamente a la salida del tanque, y
dan tiempo para que las burbujas en el aceite de retorno lleguen a la
superficie. También evita que el aceite salpique, lo que reduce la formación de
espuma en el aceite.
DRENAJE ECOLÓGICO:
Se usa para evitar derrames accidentales de aceite cuando se retira agua y
sedimento del tanque.
REJILLA DE RETORNO:
Evita que entren partículas grandes al tanque, aunque no realiza un filtrado
fino.
TANQUE NO PRESURIZADO
El
tanque no presurizado tiene un respiradero que lo diferencia del tanque
presurizado. El respiradero permite que el aire entre y salga libremente. La
presión atmosférica que actúa en la superficie del aceite obliga al aceite a
fluir del tanque al sistema. El respiradero tiene una rejilla que impide que la
suciedad entre al tanque.
SÍMBOLOS ISO DEL TANQUE
HIDRÁULICO
La
figura indica la representación de los símbolos ISO del tanque hidráulico
presurizado y no presurizado. El símbolo ISO del tanque hidráulico no
presurizado es simplemente una caja o rectángulo abierto en la parte superior.
El símbolo ISO del tanque presurizado se representa como una caja o rectángulo
completamente cerrado. A los símbolos de los tanques hidráulicos se añaden los
esquemas de la tubería hidráulica para una mejor representación de los
símbolos.
1- 4 CÁLCULO DE CILINDROS
HIDRÁULICOS
Los
cilindros hidráulicos de movimiento lineal son utilizados comúnmente en
aplicaciones en donde la fuerza de empuje del pistón y su desplazamiento son
elevados.
Los
cilindros hidráulicos de movimiento giratorio pueden ser de
pistón-cremallera-piñón y de dos pistones con dos cremalleras en los que el
movimiento lineal del pistón es transformado en un movimiento giratorio
mediante un conjunto de piñón y cremallera y el cilindro de aletas giratorias
de doble efecto para ángulos entre 0° y 270°.
OTRAS FORMULAS:
Fuerzas
de extensión y retracción.
F
extensión [N] = P [MPa] * 𝜋∗𝐷2/4*0.9
= P [bar] * 𝜋∗𝐷2/40*0.9
F
retracción [N] = P [MPa] * 𝜋∗(𝐷2− 𝑑2)/4 *
0.9 = P [bar] * 𝜋∗(𝐷2− 𝑑2)/40 *
0.9
Siendo:
P=
Presión de operación
D=
Diámetro interior del cilindro [mm]
d=
Diámetro del vástago del pistón [mm]
0.9=
Coeficiente de rozamiento de rodamientos, juntas y partes móviles del cilindro.
CAUDAL DE FLUIDO HIDRÁULICO:
Q
[l/min] = 𝜋∗𝐷2 [𝑚𝑚2]/4
* V [mm/s] * 60/1000
Velocidad
efectiva del fluido hidráulico dentro de una tubería de diámetro interior d.
V
[m/s] = 𝑄
𝑙𝑚𝑖𝑛
∗4/𝜋∗ 𝑑2 𝑚𝑚
∗60 1.5.
CIRCUITOS HIDRÁULICOS BÁSICOS
El
esquema que sigue representa un circuito hidráulico de fuerza clásico, donde el
elemento de trabajo es un cilindro de fuerza. Los elementos constitutivos del
circuito hidráulico son:
-
Un recipiente con aceite.
-
Un filtro
-
Una bomba para el aceite.
-
Una válvula de control que incluye una válvula de seguridad o sobre presión y
la respectiva palanca de mando.
-
El cilindro de fuerza.
-
Conductos de comunicación.
Mientras
la palanca de accionamiento de la válvula de control está en su posición de reposo
(centro) el aceite bombeado por la bomba retorna libremente al recipiente, de
manera que el cilindro de fuerza se mantiene inmóvil.
Una
vez que se acciona la palanca de control en cualquiera de las dos
direcciones, se cierra la comunicación del retorno libre al recipiente y se
conecta la salida de la bomba a uno de los lados del cilindro de fuerza
mientras que el otro lado se conecta al retorno. De esta forma la elevada
presión suministrada por la bomba actúa sobre el pistón interior del cilindro
de fuerza desplazándolo en una dirección con elevada fuerza de empuje. El
movimiento de la palanca de control en la otra dirección hace el efecto
contrario.
CIRCUITOS HIDRÁULICOS DE DOS
PRESIONES O ACOPLADOS
Si
en algunos sistemas hidráulicos se dispusiese de tan solo una presión de
trabajo, la desproporción entre determinados componentes de los mismos y la
tarea que están llamados a realizar seria considerable. Por ejemplo, en una
prensa hidráulica la pieza puede colocarse en posición o sujetarse mediante un
cilindro hidráulico pequeño, pero el trabajo lo realiza otro de mayores
dimensiones y capacidad. Si las presiones de trabajo de ambos cilindros son
iguales, el de posicionamiento puede ser demasiado pequeño para realizar la
función que se le confía o el de mecanización de la pieza demasiado grande para
que quepa en el espacio que le corresponde.
También
cabe que no pueda suministrase el caudal de aceite que precisa un cilindro de
diámetro muy grande, debido al coste tan elevado de las bombas. Estas
dificultades pueden obviarse optando por que una parte del sistema funcione a
una determinada presión y la otra a una más baja o más alta. Frecuentemente, en
un circuito completo conviene emplear, escalonada o simultáneamente, varias
presiones distintas. Con un sistema de dos presiones puede reducirse
considerablemente la influencia que algunos factores, como el calor, el
desgaste, las fugas y el consumo de energía, ejercen sobre el sistema. Los
métodos que se emplean para obtener dos o más presiones en un sistema recurren
a válvulas reductoras, unidades de bombeo combinadas, válvulas de seguridad
mandadas por levas, bombas independientes e intensificadores.
Ejemplo
circuito de prensa:
ELEMENTOS DE TRABAJO Y CONTROL
HIDRÁULICO.
ELEMENTOS ACTUADORES.
Son los elementos que permiten transformar la energía del fluido en movimiento,
en trabajo útil. Son los elementos de trabajo del sistema y se pueden dividir
en dos grandes grupos: cilindros, en los que se producen movimientos lineales y
motores, en los que tienen lugar movimientos rotativos. ·
ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL.
TANTO en sistemas neumáticos como en
hidráulicos, se encargan de conducir de forma adecuada la energía comunicada al
fluido en el compresor o en la bomba hacia los elementos actuadores.
1.7. CLASIFICACIÓN DE LOS
ELEMENTOS HIDRÁULICOS Y SUS PARTES
En
todo sistema neumático o hidráulico se pueden distinguir los siguientes
elementos:
ELEMENTOS GENERADORES DE ENERGÍA: Tanto si se trabaja con aire como con un
líquido, se ha de conseguir que el fluido transmita la energía necesaria para
el sistema. En los sistemas neumáticos se utiliza un compresor, mientras que en
el caso de la hidráulica se recurre a una bomba. Tanto el compresor como la
bomba han de ser accionados por medio de un motor eléctrico o de combustión
interna.
ELEMENTO DE TRATAMIENTO DE LOS FLUIDOS: En el caso de los sistemas neumáticos,
debido a la humedad existente en la atmósfera, es preciso proceder al secado
del aire antes de su utilización; también será necesario filtrarlo y regular su
presión, para que no se introduzcan impurezas en el sistema ni se produzcan
sobrepresiones que pudieran perjudicar su funcionamiento. Los sistemas
hidráulicos trabajan en circuito cerrado, y por ese motivo necesitan disponer
de un depósito de aceite y también, al igual que en los sistemas neumáticos,
deberán ir provistos de elementos de filtrado y regulación de presión.
ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL: Tanto en sistemas neumáticos como en hidráulicos,
se encargan de conducir de forma adecuada la energía comunicada al fluido en el
compresor o en la bomba hacia los elementos actuadores.
ELEMENTOS ACTUADORES: Son los elementos que permiten transformar la energía del
fluido en movimiento, en trabajo útil. Son los elementos de trabajo del sistema
y se pueden dividir en dos grandes grupos: cilindros, en los que se producen
movimientos lineales y motores, en los que tienen lugar movimientos rotativos.
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