TALLER PREPARATORIO SOBRESISTEMAS HIDRÁULICOS

14 de Abril de 2016

Temario

ObjetivosResumen de los sistemas hidráulicosPrincipios básicos de los sistemas

hidráulicosFiltrosBombas y motoresVálvulasActuadoresMangueras y conectores

Objetivos1.Para ayudarle a comprender qué es un

sistema hidráulico2.Para ayudarle a comprender dónde y por qué

se usan sistemas hidráulicos3.Asegurarnos de que comprende los

principios fundamentales de seguridad e higiene

4.Proporcionar un resumen y la identificaciónde los componentes básicos de los sistemashidráulicos.

El sistema de fluidos

SangreVenas y arterias

Adrenalina

VálvulasBomba

Filtro de aireFiltro de aire

Filtro del sistemaMangueras y racores

Aceite

Acumuladores

El sistema de fluidos

Motores(Engranaje / Paleta / Pistón)

Cilindro (Actuador lineal)

Actuador semirotativo

Cilindro (Actuador lineal)

LEYES BÁSICAS DE LA HIDRÁULICA

Leyes básicas de la hidráulica: Temario

Transmisión de energíao CómoLeyes básicas de la hidráulicao Fuerza y movimientoo Resistencia al flujoo Psi / Bar y MPao Delta P (Presión diferencial)

ObjetoresistenteActuadorMovimiento mecánico

Electricidad

Flujo de aire comprimido

Flujo de líquido presurizado

ObjetoresistenteActuador

ObjetoresistenteActuador

ObjetoresistenteActuador

Transmisión de Energía

EL ACEITE NO ES COMPRESIBLE

Aceiteconfinado

Leyes básicas de la hidráulica

• Explicación básica de psi/bar/pascales/MPa

• Los sistemas eléctricos y mecánicos transmiten energía en líneas rectas

• Los sistemas de fluidos (aire y aceite) pueden mover la energía por espacios no rectilíneos

Fuerza, Movimiento y Energía se pueden transmitir a través de una columna de gas o líquidoLa ley de Boyle establece que la fuerza, el movimiento y la energía se pueden transmitir a través de una columna de gas o de líquido, del mismo modo que se pueden transmitir a través de una varilla de acero. Esto será así siempre que el fluido esté confinado para conservar su forma.

Objetoresistente

Fuerza aplicadaA diferencia de un sólido, una fuerza aplicada a un líquido confinado se transmite equitativamente por todo el líquido en forma de presión hidráulica.

La presión es la fuerza por unidad de área.• psi (libras por pulgada cuadrada)• 1 bar (14,5 psi)• 1 MPa (megapascal) (10 bar)

Presión = Fuerza ÷ Área 5.000 ÷ 10 = 500 psi2.220 ÷ 64,52 = 34,48 bar

Fuerza = Presión x Área500 x 15 = 7.500 lb34,48 x 96,78 = 33.360 N

FP A

Objetoresistente

5.000 lb2.220 N

Área del pistón10 pulg.264,52 cm2

500 psi34,48 bar

Área del pistón15 pulg.296,78 cm2

500 psi34,48 bar

7.500 lb33.360 N

Al desplazarse por el sistema, la presión de la Energía de funcionamiento disminuye más y más a medida que llega al punto de Trabajo. Esta presión no se destruye, sino que se transforma en energía calorífica debido a la fricción. Una corriente de fluido genera calor al chocar contra otrasmoléculas de líquido, a la vez que se ve forzada a cambiar de dirección debido a una curvatura o un codo.

Diferencial de presión y caída de presiónEl diferencial de presión, ΔP, es simplemente la diferencia de Presión entre dos puntos de un sistema

FUNCIONAMIENTO DE SISTEMAS HIDRÁULICOS

Con el fin de ilustrar cómo se puede utilizar un fluido hidráulico para transmitir energía, piense en dos cilindros de igual tamaño con pistones sujetos muy cerca el uno del otro y conectados mediante una tubería.

A medida que se aplica Fuerza al pistón izquierdo, el fluido es forzado a salir por el puerto, pasar por la tubería y entrar en el cilindro derecho. Dado que el fluido es casi incompresible, el pistón derecho se debe mover hacia arriba para compensar el aumento en el volumen del fluido.

La incompresibilidad virtual del fluido significa que con cilindros y pistones de igual tamaño, el movimiento del pistón derecho siempre será igual al movimiento del pistón izquierdo.

BOMBA ACTUADOR

0

En este esquema sencillo, el cilindro izquierdo puede considerarse como la BOMBA y el cilindroderecho como el ACTUADOR.

Sin carga en el actuador, se necesita muy poca fuerza para mover el pistón bomba y la presión delfluido será casi cero.

BOMBA ACTUADOR

Sin embargo, si se aplica una carga sobre el accionador, la resistencia al movimiento del pistón bomba aumentará en consecuencia.

P

BOMBA ACTUADOR

Si bien el movimiento del pistón bomba genera un movimiento (o flujo) del fluido a lo largo de la tubería, es la resistencia al movimiento (provocada por la carga) lo que crea la presión en el fluido.

W

A

B

C

Con el fin de aumentar la cantidad de movimiento del pistón actuador, el esquema se puede modificar para que incorpore un depósito (A) y dos válvulas antirretorno (B) y (C)

A

B

C

W

La primera carrera hacia abajo del pistón bomba abre la válvula (C) y empuja el fluido hacia el interior del pistón actuador para levantar la carga una distancia corta

A

B

C

W

Entonces, el pistón bomba se puede volver a cargar al levantar la palanca y dejar que el fluido fluya desde el depósito a través de la válvula (B). En este momento, la válvula (C) se cierra para impedir la caída de pistón actuador

A

B

C

W

El ciclo se puede repetir de manera que mediante varias carreras de la palanca de la bomba, el actuador se pueda mover a distancias mayores.

Elementos de un sistema hidráulico

Los accionadores hidráulicos pueden crear movimiento lineal (cilindros) o movimiento giratorio (motores) y proporcionan enormes cantidades de energía a partir de componentes muy pequeños.

Depósito Filtro

Motor eléctrico

Bomba

Válvulas de control

Accionador

Filtro de aire / Respiradero

Elementos de un sistema hidráulico

En las aplicaciones industriales, los componentes hidráulicos a menudo se combinan para formar un sistema independiente o “unidades de potencia hidráulica” (HPU). Los actuadores se instalarían en la máquina alimentada por la HPU

Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos

SIMBOLOS BÁSICOS EN SISTEMAS HIDRÁULICOS

Símbolos de filtros

Capacidad fija: una dirección

Capacidad fija: dos direcciones

Capacidad variable: una dirección

Capacidad variable: dos direcciones

Bombas Motores

Capacidad fija: una dirección

Capacidad fija: dos direcciones

Capacidad variable: una dirección

Capacidad variable: dos direcciones

Algunos símbolos comunes de bombas y motores

Símbolos básicos de los sistemas hidráulicos

Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos

FILTROS HIDRÁULICOS

Temario• ¿Qué es un filtro?• Símbolos básicos de los sistemas hidráulicos• ¿Cómo funciona un filtro de barrera?• ¿Dónde colocamos los filtros?• ¿Cuál es la función de un filtro?

¿Qué es un filtro?Un filtro es un componente diseñado para eliminar la contaminación de un sistema de fluidos

FiltraciónEl proceso físico o mecánico de separar partículas en suspensión de un fluido pasándolas porun medio que no permite que las partículas lo atraviesen

Carcasa del filtroUna caja con puertos que proporciona soporte para varios elementos plisados y que dirige el flujo a través de los respectivos elementos

Elemento de filtroEl dispositivo poroso que realiza el proceso de filtraciónEn los filtros hidráulicos, normalmente se trata de fibra de vidrio.

AireFiltro

Llenado de aceite

Deflector

Línea de succión

Bomba

Ubicaciones: filtros de baja presión

AireFiltro

Aceite hacia el sistema Llenado

de aceite

Deflector

Línea de succión

Filtro superior del tanque de baja presiónde 1 a 34 bar

Bomba

Ubicaciones: filtros de baja presión

AireFiltro

Aceite hacia el sistema

Deflector

Línea de succión

o o o oo oo oo o o o

Llenado de aceite

Llenado de aceite

Baja presión en el filtro de línea de 1 a

34 bar

Bomba

Ubicaciones: filtros de baja presión

AireFiltro

Bomba

Filtro de retorno

Filtro de mediapresión de 34 a 250 bar

Válvula reductora de presión

Sistemaa alta

presión Sistema a media presión

Depósito

Línea de succión

Filtro de alta presión < 250 barVálvula

direccional

Ubicaciones: filtros de baja presión

AireFiltro

Filtro de alta presión > 250 bar

Bomba

Filtro de retorno

Sistema aalta presión

Depósito

Línea de succión

10 MFP

Motor

Aplicación de filtro fuera de línea

Capacidades de filtración• Suministro de piezas nuevas• Mejora del sistema: uso de los productos más

actualizados• Alternativas del producto: cambio a Parker ParFit• Control de la contaminación: asesoramiento

sobre la identificación, el ajuste y el mantenimiento de los niveles correctos de limpieza

• Más del 85% de los fallos hidráulicos se deben a la contaminación.

Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos

BOMBAS Y MOTORES HIDRÁULICOSPhilip Ingate

Bombas y Motores: Temario• ¿Qué son?• ¿Cuáles son los tipos disponibles?• ¿Dónde se colocan?• ¿Qué hacen?• ¿Cómo funcionan?

Bombas y motores: ¿Qué son?• Las bombas y los motores son casi lo mismo…• La bomba es el “Corazón” del sistema y proporciona un flujo de fluido

hidráulico a los componentes de trabajo• Un motor es uno de los componentes que convierte la energía del fluido

en trabajo útil

Paleta Pistón fijo y pistón variable

Engranaje externo

Engranaje interno

Bombas y Motores: Tipos• Una bomba proporciona un flujo de aceite desde un depósito de aceite hasta un sistema

hidráulico• Las bombas y los motores se especifican mediante su desplazamiento: su volumen de aceite

desplazado por revolución en centímetros cúbicos (cm3/rev)• Se fabrican a partir de aluminio fundido o hierro fundido

Motor de pistones PVP

Bomba de pistones PVP

Motor de engranajes

Bomba de engranajes

Motor de paletas

Bomba de paletas

Bombas y mnotores: ¿Dónde se colocan?• Móvil, Industrial, Marítimo, Aeroespacial, Militar, Energía renovable…• Una bomba se conecta directamente a un motor eléctrico y, directamente o a través de una

toma de fuerza (PTO), a un motor diésel• Un motor convierte la energía del fluido en movimiento giratorio, normalmente para impulsar

una cinta transportadora, ubicar con precisión un eslabón o las ruedas de una carretilla elevadora

AireFiltro

Motor

Filtro de retorno

Depósito

Línea de succión

Alta presiónFiltro

Válvula de control direccional

Bombas y motores: ¿Qué hacen?

Tipos de Bombas

• Bombas de engranajes• Engranajes externos• Engranajes internos

• Bombas de paletas• Caudal fijo• Caudal variable

• Bombas de pistones• Caudal fijo• Caudal variable

BOMBAS DE ENGRANAJES

Bombas de Engranajes

• Bombas Simples

• Bombas dobles, triples,..

Bombas de engranajes externos

Bombas de engranajes internos

Bombas de paletas – Caudal fijo

Bombas de paletas

• Bombas Simples • Bombas Dobles, triples,…

New T7DBB/T67DCC ’’P2’’ design

Bomba hibrida ( paletas + pistones )

Bombas de Paletas – Caudal Variable

Bombas de Paletas – Caudal Variable

Bombas de Pistones

Low

Medium

High Transmission

Bombas de pistones (Open Loop)Integrated Electronic Control

Bombas de pistones (Open Loop)

PV plus

Model max. Displacement[cm³/U]

Speed[min-1]

PV016 16 3000PV020 20 3000PV023 23 3000PV032 32 2800PV040 40 2800PV046 46 2800PV063 63PV080 80 2500PV092 92 2300PV140 140 2400PV180 180 2200PV270 270 1800

BG 1

BG 2

BG 3

BG 4

BG 5

Pressure: 350 bar/ 420 bar

2800

PV plus The heavy duty pump

PV plus The heavy duty pump

Tolerance compensation:

Not enough flow at full stroke: remove washer.

Section through PVplus, washer at servo piston at full stroke, swash angle = 18°

Tolerance compensation:

Minimum flow at dead head: add washer.

Section through PVplus, washer at servo piston at dead head, swash angle = 0°

Unidades de potencia industrial a modo de ejemplo

Gracias¿Alguna Pregunta?

Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos

VÁLVULAS HIDRÁULICAS

Válvulas hidráulicas - Temario

• ¿Qué son?• ¿Cuáles son los tipos disponibles?• ¿Dónde se colocan?• ¿Qué hacen?• ¿Cómo funcionan?

Válvulas hidráulicas: ¿Qué son?En un sistema hidráulico:

• Una válvula de control direccional (VCD) es:• Un dispositivo que dirige el flujo de los líquidos a través de tuberías u otros pasajes mediante

la apertura o el cierre de puertos y canales

• Una válvula de control de presión es:• Un dispositivo para regular o controlar la presión del fluido proporcionado al sistema a través

del puerto de salida

• Una válvula de control de flujo es:• Un dispositivo para regular o controlar la velocidad del fluido proporcionado al sistema a

través del puerto de salida

Válvulas hidráulicas - Tipos

Válvulas proporcionales y de corredera(CETOP)

Válvulas de corredera: modulares

Válvulas de asiento

Válvulas de cartucho

Válvulas de aguja

Bomba

Válvula de control de caudal direccional

Cilindro de doble acción

Montada en colectores, en línea o diseñada por el cliente para el interior de productos especiales.

Una válvula de control de flujo cambiará la velocidad y/o la dirección del flujo

Una válvula de control de presión modificará o descargará la presión del sistema

Válvula de descargade presión

Válvulas hidráulicas: ¿Dónde se colocan?

1 2

2 3

1Válvula de control direccional (VCD)3/2 de válvula3 puertos2 posiciones

Válvulas hidráulicas: ¿Cómo funcionan?De conformidad con ISO 1219-1

Válvula de Control Direccional (VCD)

B T A

T P

B T A

T PB T A

T P

Válvulas hidráulicas: ¿Cómo funcionan?

Válvula de asiento:p. ej. válvula de descarga de presión simple

Flujo del sistema

Flujo de descarga(retorno al tanque)

Válvulas hidráulicas: ¿Cómo funcionan?

Válvula de corredera:p. ej. válvula de control de flujo direccional

Válvulas hidráulicas: ¿Cómo funcionan?

Capacidades de válvulas• Suministro de piezas nuevas• Suministro para reparaciones: piezas originales• Mejora del producto: uso de los

productos más actualizados

Directional Valves Series 4D

Electroválvula NG-6 o TN-6 ( cetop 3 )

4/3-Way and 4/2-Way Direct Operated Directional Valve - Series D1VW

A BP T

CETOP- 3 con detector de corredera

Series D1VW con bobinas especialesExplosion Proof ( A prueba de explosiones )

4/3-Way and 4/2-Way Direct Operated Directional Valves Series D1

4/3-Way and 4/2-Way Direct Operated Directional Valves Series D3

Electrovávula NG-10 o TN-10 ( cetop 5 )

4/3-Way and 4/2-Way Pilot Operated Directional Valves Series D41/81VW

Distribuidores pilotados ( 2 etapas )

4/3-Way Pilot Operated Directional Valve Series 4D06

A P BX YT

Distribuidores proporcionales - Acción directa

Distribuidores proporcionales pilotados

Servovalvulas

Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos

ACTUADORES

Actuadores - Temario• ¿Qué son?• ¿Cuáles son los tipos disponibles?• ¿Dónde se colocan?• ¿Qué hacen?• ¿Cómo funcionan?

Actuadores - ¿Qué son?• Los actuadores se utilizan para convertir la energía de un fluido bien en movimiento linear a

través de un cilindro o bien en movimiento giratorio mediante un accionador giratorio• Los actuadores se utilizan en todos los sectores industriales y su tamaño varía desde

pequeño hasta muy grande• Actuador lineal = Cilindro o Ariete

Trabajos pesadosCilindro de molino(Mill)

Cilindro redondo

Cilindro detirantes

Cilindro telescópicoActuador rotativo

Actuadores: ¿Cuáles son los tipos disponibles?

Actuadores - ¿Dónde se colocan?

Actuadorsemirotativo

Actuador lineal / Ariete / Cilindro

Actuadores - ¿Cómo funcionan?

Capacidades de cilindros• Suministro de piezas nuevas• Suministro de repuestos• Suministro de juntas y kits de juntas• Pruebas de presión • Mejoras de productos: modificaciones de juntas

Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos

CONEXIONES DE FLUIDOS

Conexiones de fluidos - Temario• ¿Qué son?• ¿Cuáles son los tipos disponibles?• ¿Dónde se colocan?• ¿Qué hacen?• ¿Cómo funcionan?

Conexiones de fluidos - ¿Qué son?Las mangueras de goma flexibles y las tuberías de acero rígidas se utilizan para realizar conexiones sin fugas entre dos componentes

Algunos factores a tener en cuenta:• Tamaño• Temperatura (fluido y ambiente)• Presión nominal (trabajo y explosión)• Material• Velocidad de flujo• Tipo de fluido• Tipo de rosca (DIN – SAE)• Mecanismo de sellado (metal con metal o sellado suave)

Conexiones de fluidos - ¿Qué son?Mangueras de goma flexibles y mangueras termoplásticas

• Fluido hidráulico• Agua

Tubería rígida• Acero / Acero inoxidable• Aceites hidráulicos

Conexiones de fluidos – Tipos disponiblesAlgunos estilos habituales de adaptadores de racores de tubos

Conexiones de fluidos – Tipos disponiblesAlgunos estilos habituales de racores de manguera

Conexiones de fluidos – Tipos disponiblesAlgunos estilos habituales de adaptadores de racores de tubosDescripción de los tipos de rosca

• Roscas paralelas• Métrica (LL, L, S)• BSPP • UNF

• Roscas cónicas• Cónica métrica (KEG)• BSPT• NPT

Manguera de espiral múltiple

Manguera de 2 mallas

Conexiones de fluidos – Tipos disponibles

Conexiones de fluidos - ¿Dónde se colocan?

• Suministro de piezas nuevas: bobinas y conjuntos• Conjunto de mangueras NDC• Parker - Hose Doctor• Mejora del producto: uso de los productos más actualizados• Tecnología a prueba de fugas• Paquetes de prensado• Formación: seguridad y prensado• Pruebas de presión

Capacidades de las mangueras

Gracias¿Alguna Pregunta?

Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos

ASPECTOS BÁSICOS DE LA SEGURIDAD EN SISTEMAS HIDRÁULICOS

Seguridad de mangueras hidráulicas¿Sabía lo siguiente?• Según la legislación europea, el montador puede considerarse responsable

de las consecuencias de un fallo en el montaje de una manguera hidráulica (Directiva 98/37/CE)

• “Mezclar y adaptar” mangueras y conectores de distintos fabricantes no probados ni validados en su conjunto podría no solo acarrear graves riesgos de seguridad, sino que además viola la legislación europea (Directiva 98/37/CE, EN 982)

• Los conjuntos de mangueras deben marcarse para mostrar claramente el fabricante y la fecha del conjunto (EN 982)

• Un conjunto de mangueras hidráulicas rotas bajo presión puede provocar lesiones graves o, incluso, consecuencias peores

Seguridad de mangueras hidráulicas

• En general, una manguera en cualquier tipo de sistema de fluidos es el punto más débil, y las mangueras hidráulicas no son la excepción.

• La inspección de las mangueras hidráulicas debe llevarse a cabo solo cuando el sistema esté despresurizado

• El usuario no debe intentar localizar fugas en ningún caso mediante el tacto con las manos ni con cualquier otra parte del cuerpo.

• Los fluidos a alta presión pueden penetrar en la piel y provocar graves lesiones en los tejidos

Algunos resultados posibles…

Presión y fugas puntuales

La inyección hidráulica provocó una lesión por pinchazo en la mano • Fluido: aceite mineral• Presión: 630 bar (aprox. 9.150 psi)• Equipo: tijeras utilizadas en accidentes de

tránsito para liberar a los ocupantes de los vehículos.

• Lugar del accidente: campo de entrenamiento del servicio de bomberos

• Se aplicó la evaluación de riesgos y se utilizó un equipo de protección personal completo

Precaución…

• Tenga cuidado con los fluidos calientes procedentes de las mangueras rotas y durante el desmontaje de la manguera de una máquina

• Los sistemas hidráulicos ineficaces antiguos pueden contener aceite a temperaturas de funcionamiento superiores a los 80 ºC

Precaución…• Tenga cuidado con las mangueras que

presentan cortes, trozos faltantes o fugas alrededor del casquillo

Precaución…Problemas relacionados con la presión• Fugas• Explosiones• Pérdidas por los acoplamientos• Golpes

ACUMULADORESSEGURIDAD E HIGIENE. SU FUNCIÓN

Seguridad e higiene: acumuladores

Casquillo de gas

PistónDepósito

Carcasa

Válvula de carga

Depósito

Cuerpo

PistónResorte

Muelle

Casquillo hidráulico

Gas

Componentes de un acumuladorUn acumulador almacena energía para atender los excesos de demanda

Seguridad e higiene: resumen• Antes de aproximarse a una central hidráulica en funcionamiento, asegúrese

de estar acompañado por una persona competente autorizada• Observe todos los movimientos del sistema desde una distancia segura• Si se le pide que identifique algún componente en una central hidráulica en

funcionamiento, siempre:• Asegúrese de que el sistema al que ha planificado acercarse sea seguro• Asegúrese de que la unidad esté apagada y bloqueada• Asegúrese de que la lectura de la presión en todos los manómetros sea cero• Si por alguna razón no se puede apagar la central, vuelva a programar una

visita para cuando sí se pueda apagar • Si tiene cualquier duda, consulte siempre a un especialista técnico

Gracias¿Alguna Pregunta?

Revisión• Objetivos• Resumen de los sistemas hidráulicos• Principios básicos de los sistemas hidráulicos• Filtros• Bombas y motores• Válvulas• Actuadores / Mangueras y conectores