grupo hidráulico

COMPONENTES HIDRÁULICOS

Depósito o tanque

Los depósitos sirven principalmente para, almacenar el fluido requerido por el sistema, pero también tienen otras funciones como:

Evacuación del calor Reserva del fluido en función de la demanda Permitir que los contaminantes sedimenten Permitir la correcta separación del aire del

fluido Separar el agua generada en el circuito.

Depósito o tanque

Bomba Hidráulica

La bombas tienen la función de suministrar un caudal de fluido hidráulico al sistema.

La bomba no genera presión, solo suministra el caudal necesario para que el aceite llegue a todo el circuito. Una vez llega a los actuadores, por ejemplo a los cilindros, éstos se oponen al movimiento debido a la carga que soportan o a su propio peso, y es esta resistencia al movimiento lo que genera la presión en el circuito.

La bomba hidráulica convierte la energía mecánica en energía hidráulica, que es transmitida a través de conducciones y v/v hasta llegar al elemento final donde la energía se vuelve a transformar en mecánica al realizar el trabajo.

Bomba Hidráulica

El proceso de transformación de energía se efectúa en dos etapas:

Aspiración: al comunicarse energía mecánica a la bomba, esta comienza a girar y con esto se genera una disminución de la presión en la entrada de la bomba, como el deposito de aceite se encuentra sometido a presión atmosférica, se genera entonces una diferencia de presiones lo que provoca la succión y con ello el impulso del aceite hacia la entrada de la bomba.

Bomba Hidráulica

Descarga: al entrar aceite, la bomba lo toma y lo traslada hasta la salida y se asegura por la forma constructiva que el fluido no retroceda. Dado esto, el fluido no encontrara mas alternativa que ingresar al sistema que es donde se encuentra espacio disponible, consiguiéndose así la descarga.

Parámetros de una Bomba

Presión de trabajo y caudal de aceite necesarios en el sistema.

Rango de velocidad de rotación de la bomba.

Índice de viscosidad del fluido hidráulico. Tipo de accionamiento y montaje. La vida util esperada para el circuito

general. Complejidad del mantenimiento Máximo nivel de ruido admitido.

Tipos de Bomba

Las bombas las clasificaremos en función de su construcción:

Bombas de engranajes: exteriores, interiores, rotor.

Bombas de pistones : axiales, radiales. Bombas de paletas Bombas de husillos

Tipos de Bomba

En función de la cilindrada:

Bombas de cilindrada constante Bombas de cilindrada variable Bombas regulada por presión, caudal o

potencia.

Bomba de Engranajes Externos

Este tipo de bomba es muy utilizada en la hidráulica móvil debido a sus buenas características de peso, prestaciones y precio.

Funcionamiento: se hace girar el engranaje conductor por medio del motor, y este se engrana con el engranaje conducido. En las cámaras que se forman entre los dientes, se transporta aceite que al aspirarse produce una depresión en la tubería de aspiración que permite aspirar el fluido desde el deposito.

Bomba de Engranajes Externos

Bomba de Engranajes Internos

Esta bomba la constituyen elementos como, engranajes de dientes externos (motriz), engranajes de dientes internos (conducido) y una placa en forma de media luna. Existe una zona donde los dientes engranan completamente en la cual no es posible alojar aceite entre los dientes.

Funcionamiento: al estar los engranajes excéntricamente comienzan a separase generando un aumento del espacio con lo cual se provoca una disminución de presión lo que asegura la aspiración del fluido. Logrando esto, el aceite es trasladado hacia la salida, la acción de la placa con forma de media luna y el engrane total impiden retrocesos de aceite.

Bomba de Engranajes Internos

Bomba de Engranajes Internos

Bomba de Rotor

Son bombas que el rotor tiene un lóbulo menos para facilitar la estanqueidad

Bomba de Pistones Axiales

Son bombas que pueden trabajar en función de un caudal variable, se caracteriza además por los cortos tiempos de regulación y mejores presiones a las que puede trabajar.

Funcionamiento: el principio constructivo se basa en un barrilete de cilindros a modo de revolver. Dentro de los cilindros van montados pistones que apoyan en un plato inclinado. La aspiración del aceite comienza en el momento mas bajo del plano inclinado, cuando gira el barrilete se crea un vacio en las cámaras de los cilindros durante media vuelta. La expulsión comienza en el punto mas elevado del plano y finaliza tras media vuelta en el punto mas bajo.

Bomba de Pistones Axiales

Bomba de Pistones Axiales

Bomba de Pistones Radiales

Con estas bombas se pueden trabajar altas presiones, altas velocidades, grandes caudales y permiten variar el caudal. Los elementos se mecanizan con gran precisión y un aceite poco limpio los avería.

Funcionamiento: el mecanismo de bombeo consiste en un barril de cilindros, pistones, anillos y una v/v de bloqueo. El barril de cilindros que aloja los pistones esta excéntrico al anillo. Conforme el barril gira de cilindros gira, se forma un volumen creciente dentro del barril durante la mitad de la revolución, en la otra mitad, se forma un volumen decreciente. El fluido entra y sale de la bomba a través de la v/v de bloqueo que esta en el centro de la bomba.

Bomba de Pistones Radiales

Bomba de Pistones Radiales

Bomba de Pistones Radiales

Bomba de Paletas

Comúnmente se emplea la bomba de paletas regulada por presión. Esta bomba deja de dar caudal al alcanzar la presión tarada en la misma. Esta propiedad mejora notablemente el aprovechamiento de energía y por lo tanto el grupo hidráulico se calienta menos y aumenta la vida util de los elementos que lo componen.

Funcionamiento: en la posición inicial, el estator esta excéntrico respecto al rotor con la paletas. Cuando se acciona el rotor, las paletas tienden a crear cámaras debido a la fuerza centrifuga que las empuja hacia las paredes y a la presión que hay debajo de ellas. Debido a la excentricidad entre el rotor y el estator, se delimita una zona de aspiración de aceite proveniente del tanque y otra de expulsión al circuito hidráulico.

Bomba de Paletas

Bomba de Husillo

La principal característica de este tipo de bombas es su bajo nivel de ruido y suavidad de funcionamiento, es por ello utilizada en instalaciones hidráulicas para teatros.

Funcionamiento: se acciona el husillo principal de rosca a derechas y transmite el movimiento al resto de los husillo. Hay bombas de dos, tres husillos incluyendo al principal. Se forma un espacio cerrado entre los filetes de los husillos, en el cual se transporta el volumen de aceite desde la conexión de aspiración de tanque hasta la salida del circuito. Se conduce un caudal uniforme, libre de pulsaciones lo que hace posible sus buenas características de ruido y suavidad.

Bomba de Husillo

Filtros

Los filtros tienen la función de mantener la limpieza del fluido en el circuito dentro de los niveles permisibles para evitar un desgaste precoz de los elementos.

Funcionamiento de los filtros: se hace pasar el fluido por los elementos filtrantes de los filtros; lo hay de diversa naturaleza, algunos emplean cerámica como filtrante, otros mallas metálicas, fibra de vidrio, celulosa, imanes. Una vez haya circulado el fluido a través del filtro, los sedimentos quedan atrapados en el elemento filtrante. Los indicadores de suciedad, medidores de diferencia de presión de entrada y salida, indican cuando debemos cambiar el elemento filtrante o someterlo a una limpieza.

Filtros

Clasificación de los filtros

Ubicación, aspiración, presión, retorno, aireación.

Grado de filtración Perdidas de presión permitida Tamaño del filtro Indicadores del grado de suciedad

Intercambiadores de Calor

En un intercambio de calor hay dos posibles sentidos: extracción de calor y adición de calor, en los sistemas hidráulicos ocupamos las dos situaciones.

Utilizaremos los refrigeradores para rebajar la temperatura del aceite del circuito.

Los calentadores los emplearemos para adecuar la temperatura del sistema.

Características de los Intercambiadores

Potencia disipada por el refrigerador Perdida de presión debida al paso del

aceite por los refrigeradores. Caudal que circula a través de ellos Rangos de temperaturas en los que

actúan Potencia calorífica del calentador

Refrigeradores

Refrigeradores por agua: en este sistema de enfriamiento, se hace circular agua forzada por unos tubos inmersos en el aceite de trabajo. Los dos fluidos, aceite y agua, deben circular a contracorriente para aumentar el poder frigorífico.

Refrigeradores por aire: utilizan el paso de aire transportado por un ventilador accionado manualmente o con un motor eléctrico como medio de refrigerador, se hace pasar el aceite por un circuito del propio ventilador y a provecha así mayor superficie de exposición al aire.

Refrigeradores

Refrigeradores

Calentadores

Existen de diferentes formas pero todos cumplen la misión de calentar el aceite hidráulico hasta que este alcance su temperatura ideal de trabajo.

Su funcionamiento se basa en el paso de una intensidad en una resistencia envuelta por un material refractario (cerámico). Esta resistencia calienta el material refractario y este a su vez el tubo de metal que le rodea, este ultimo tubo esta en contacto directo con el aceite hidráulico del deposito.

Acumuladores

La función de los acumuladores es almacenar energía hidráulica, que se aporta al elemento consumidor cuando sea necesario. Los acumuladores se emplean comúnmente para las siguientes aplicaciones:

Coberturas de eventuales puntas de caudal necesarias en el circuito en un corto periodo de tiempo. El acumulador es recargado por la bomba en las pausas, y por lo tanto la potencia de ésta puede ser menor que necesita en las puntas de caudal.

Mantenimiento de la presión cuando está desconectada la bomba, compensación de fugas.

Amortiguación de los golpes de presión en el circuito.

Acumuladores

Suministro de presión en caso de corte de energía eléctrica que paralice la bomba.

Compensación de la pulsación de la bomba. Funcionamiento: existen diferentes tipos

de acumuladores pero todos ocupan el mismo principio de funcionamiento.

el acumulador es un elemento con dos cámaras diferenciales en una de las cuales se introduce un gas inerte sometido a una presión ideal que denominaremos precarga.

Acumuladores

Cuando se pone en marcha el sistema hidráulico, entra un volumen de aceite al acumulador y este le hace una resistencia debido a la precarga del gas. De esta manera el aceite se encuentra bajo presión dentro del acumulador.

Una vez que se requiera la presión o el volumen que contiene el acumulador, este descarga el volumen de aceite que contiene en función de la petición del sistema.

Tipos de Acumuladores

Distinguimos tres tipos de acumuladores:

Acumuladores de pistón. Acumulador de vejiga Acumulador de membrana

Tipos de Acumuladores

Tipos de Acumuladores

Tipos de Acumuladores

Manómetro

Los manómetros son los aparatos destinados a medir la presión del fluido en los circuitos hidráulicos.

Existen diversos tipos de manómetros, aunque los mas empleados son los circulares de baño de glicerina. Este tipo de manómetro esta interiormente lleno de glicerina que sirve para amortiguar los movimientos bruscos a los que está sometida la aguja indicadora.

Manómetro

La presión del circuito se transmite mediante una conducción hasta la entrada del manómetro. Allí, esta presiona contra la varilla que acciona el mecanismo dentado mostrado en la figura para finalmente girar la aguja indicadora sobre el fondo calibrado en las unidades correspondientes.

Manómetro

Caudalímetro

Son los elementos de medición de caudal. Existen dos modelos principales. El más sencillo

es una pieza cónica, colocada en un tubo vertical, que es empujado por el caudal circulante del tubo. La altura alcanzada por este cono es proporcional al caudal y se realiza una escala para realizar una medición visual.

El otro funciona a un motor. El fluido pasa a través de una turbina haciéndola girar a una velocidad proporcional al caudal de entrada, conectado un elemento sensor en el eje del mismo, se miden las revoluciones por minuto y después se convierte el valor a caudal

Caudalímetro

Presostato

Es un elemento electro-hidráulico que transforma la presión en una señal eléctrica. El presostato se tara normalmente por medio de un muelle, y una vez la presión alcanza el valor de taraje, se cierra un contacto interno y el presostato emite una señal eléctrica.

La señal eléctrica saliente se emplea para activar o desactivar una parte de un circuito eléctrico empleado para comandar circuitos hidráulicos que empleen electroválvulas.

Presostato

Actuadores

Los actuadores son los elementos que transforman la energía hidráulica, obtenida mediante el grupo hidráulico y controlada por los diversos elementos de regulación y control, en energía mecánica capaz de desarrollar el movimiento y la fuerza deseadas para el trabajo a realizar.

Los actuadores se dividen en: Actuadores lineales Actuadores rotativos

Actuadores lineales: Cilindros

La función de los cilindros hidráulicos es realizar los movimientos rectilíneos de translación y transmitir las fuerzas.

Cilindros de simple efecto: en estos cilindros el fluido entra y sale por una sola cámara para conseguir el movimiento de avance. Normalmente el retroceso se realiza por medio del propio peso del pistón o por muelle.

Actuadores lineales: Cilindros

Actuadores lineales: Cilindros

Cilindros de doble efecto: Estos tienes dos superficies de efecto opuesto. Una de las fuerza realiza las fuerzas de compresión mientras que la otra superficie se encarga de la fuerza de tracción.

Actuadores lineales: Cilindros

Actuadores rotativos: motores

Funcionamiento de los motores: los motores hidráulicos son los elementos destinados a transformar la energía hidráulica en energía mecánica rotativa.

Los motores funcionan de forma inversa a las bombas, es decir, la presión y caudal suministrados por el circuito hidráulico obligan al elemento impulsor a realizar un movimiento rotativo.

Actuadores rotativos: motores

Válvulas

Válvulas limitadoras de presión: limitan la presión del sistema a un valor determinado. Cuando el sistema alcanza dicha presión, la válvula reacciona y conduce el caudal sobrante al tanque, manteniendo la presión en la entrada igual a la de taraje.

Válvulas

Válvulas de secuencia: son similares en construcción a las válvulas limitadoras de presión. Estas válvulas se ubican en el sistema principal y al alcanzar la presión de taraje, conectan o desconectan otra parte del circuito.

Válvulas

Válvulas

Válvulas reductoras de presión: la principal característica de este tipo de válvulas es la reducción o mantenimiento constante de la presión de salida. La aplicación principal de estas válvulas es reducir la presión en una zona deseada del circuito hidráulico.

Válvulas

Válvulas direccionales: las funciones principales son control del arranque, parada y la dirección del caudal del fluido de un circuito hidráulico. La finalidad del control del fluido tiene como fin la regulación de los actuadores empleados en el circuito.

Válvulas

Se distinguen los siguientes términos para definir una válvula direccional:

Vías: es el número de orificios o conexiones que tiene la válvula para la entrada y salida del fluido.

Posiciones: se denomina así a cada forma de unión entre las vías en el interior de la válvula. Se representan mediante cuadrados, número de cuadrados indica número de posiciones.

Accionamiento: es el encargado de cambiar las diferentes posiciones de la válvula. Dicho cambio se puede realizar con tecnología mecánica, eléctrica, hidráulica y neumática.

Válvulas

Válvulas

Construcción de las válvulas direccionales: según su construcción distinguimos dos tipos de válvulas direccionales, las de asiento y corredera.

Válvulas direccionales de asiento: son aquellas que emplean una construcción en las cuales una esfera ó cono apoya sobre una superficie circular para permitir/restringir el paso del fluido.

Válvulas direccionales de corredera: se diferencian dos tipos, corredera giratoria y la corredera lineal.

Válvulas

Válvulas de cierre: la función es bloquear el caudal del fluido en un sentido y permitirlo en el sentido contrario.

Clases de válvulas de cierre: en función de las utilizadas se distinguen:

Antirretorno simple: el fluido puede circular en un sentido y sin embargo el cono se lo impide en el sentido contrario.

Antirretorno con apertura hidráulica: contrariamente a las simples, en estos antirretornos la interrupción de paso del fluido puede ser levantada.

Válvulas

Válvulas

Válvulas de caudal: las válvulas de caudal son válvulas que se utilizan para modificar de una forma sencilla la velocidad de los elementos de trabajo. la modificación de la velocidad se consigue variando el caudal de paso del fluido, para ello se estrangula el orificio de paso.

En función de la construcción se distinguen dos tipos de válvulas de caudal:

Válvulas de estrangulación: aquellas que debido a una mayor longitud de estrangulación están sujetas a una influencia mayor de viscosidad.

Válvulas

Válvulas reguladoras de caudal: mantiene constante el caudal volumétrico que se ha regulado independientemente de que cambien las presiones de entrada o de salida y también con amplia independencia de la viscosidad. El equilibrio necesario para obtener la perdida de presión constante en todo momento se consigue con mediación de un resorte y las diferentes presiones que actúen dentro de la válvula.

Válvulas

Conducciones

Tubos flexibles: estos se emplean para conectar elementos hidráulicos móviles en los que no es posible usar tubos rígidos.

Los tubos flexibles están compuestos por varias capas de distintos materiales que cumplen una función especifica.

La capa interior es de goma sintética capaz de resistir las características corrosivas, pH, de los diferentes fluidos empleados.

Conducciones

Conducciones

La capa intermedia es de refuerzo y puede ser fabricada en varios materiales; acero, cobre, fibras y en función de la presión a soportar se fabrican tubos con múltiples capas de refuerzo.

Capa exteriores de goma resistente a la abrasión apta para resistir las incidencias climáticas. Los tubos flexibles, debido a su composición amortiguan los ruidos y las vibraciones.

Características de los Tubos Flexibles

Presión de estallido (máxima presión aguantable)

Cambio de longitud Radio flector Temperatura de trabajo

Tubos Rígidos

Se emplean tubos de acero calibrados sin costura de soldadura. El espesor de los tubos depende de la presión máxima multiplicado por un factor de seguridad para los picos de presión.

Elementos de Conexiones entre Tubos

Conexión de tubos flexibles: pueden estar unida mediante racores o enchufes rápidos.

Racores: Acoplamiento roscado Acoplamiento a presión Acoplamientos de segmentos Acoplamientos con abrazaderas Acoplamientos enchufables

Elementos de Conexiones entre Tubos

Enchufes rápidos: estos se emplean en aplicaciones que requieren continuos cambios de mangueras para realizar uno o varios trabajos. Este tipo de acoplamientos esta provisto de una válvula antiretorno desbloqueada mecánicamente, que permite el montaje sin que se pierda fluido.

Elementos de Conexiones entre Tubos

Conexión de tubos rígidos: se distinguen dos tipos

Uniones roscadas Conexiones mediante bridas

Elementos de Conexiones entre Tubos