componenmtes hidra

7/29/2019 componenmtes hidra

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Oleohidrulica Circuitos de Presin

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OleohidrulicaCircuitos Hidrulicos

Ing. Aeron. Juan Sebastin Delnero

Definicin: se puede decir que la oleohidrulica es un medio de transmisin energtica

utilizando tcnicas con aceites comprimidos

Ventajas:a) Simplicidad: pocas piezas en movimiento (bombas, motores y cilindros).b) Tamao: pequeo comparado con la mecnica y la electricidad de igual potencia.c) Multiplicacin de fuerzas: (prensa hidrulica). Fcil control se fuerzasd) Movimientos suaves y silenciosos.e) Fcil inversin del sentido de marcha.f) Regulacin sencilla de velocidad.g) Fcil proteccin contra sobrecargas.

Inconvenientes:a) Limpieza: en la manipulacin de los aceites, aparatos y tuberas, como el lugar de

ubicacin de la maquina. En la prctica, hay muy pocas maquinas hidrulicas en lasque se extremen las medidas de limpieza.

b) Alta presin: exige un buen mantenimiento.c) Precio: las bombas, motores, vlvulas proporcionales y servo vlvulas son caras.d) Problemas mecnicos y de prdidas de fluido.e) Anomalas debido a la compresibilidad del aceite y a la elasticidad del sistema.

Aplicaciones:1) Sector manutencin. En lneas automticas de transporte interno.2) Sector de prensas y cizallas.3) Industria Siderrgica: laminadores en fro y en caliente, lneas de acabado y maquinas

de colada continua. Maquinasherramientas (tornos y fresadoras).4) Industria elctrica. Turbinas e interruptores de alta presin.5) Industria qumica. Mezcladores y en ambientes explosivos.6) Industria Electromecnica. Hornos de fusin, tratamientos trmicos y soldaduras

automticas. Maquinaria agrcola, barcos, aviones.7) Industria Textil. Maquinas de estampado de tejidos y telares.8) Industria de la madera y el papel. Maquinas continuas, rotativas, impresoras y

peridicos.

En resumen:Accionamiento de vlvulasAparatos PorttilesApertura y cierre de bodegasMaquinaria AgrcolaArranque de motoresCargadoresCepilladorasCizallasContrapuntos de tornoCopiadoresCurvadoras de tubos y perfiles

PrensasServosistemasDevanadoraEmbraguesExcavadorasFrenosGatos HidrulicosGrasLaminadoresMaquinarias en general

PlegadorasCabrestantes


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Componentes del sistema hidrulico

1) Fluido Hidrulico2) Acumulador3) Filtros

4) Bomba5) Motor elctrico6) Vlvula de seguridad7) Manmetro8) Distribuidor (vlvulas de vas)9) Vlvulas auxiliares

a) Vlvulas de regulacinb) Vlvulas de descargac) Reguladores de caudald) Antirretornos

10) Cilindros

Es muy comn encontrar en la literatura el trmino centralita hidrulica. El mismo se refiereal conjunto de elementos formados por l deposito, la bomba, motor, el filtro, la vlvula deseguridad, el manmetro y por supuesto el fluido.En general se dividen en tres grupos segn la presin de trabajo:

1) Pequea presin: de 0 a 50 bares2) Media presin: de 50 a 150 bares3) Alta presin: desde 150 bar

Estas centralitas como veremos mas adelante estn compuestas ente otros elementos porfiltros de diferente tipo y diferente conexin en los circuitos de acuerdo a los requerimientosdel sistema.

Fluidos hidrulicos: Se define como fluido a cualquier sustancia capaz de transmitiresfuerzos de corte por roce, sin embargo el trmino fluido ser ha generalizado en hidrulicapara referirse al lquido que se utiliza como medio de transmisin de energa. El fluidohidrulico tiene cuatro funciones principales: Transmitir potencia, lubricar piezas mviles,minimizar fugas y disipar el calor.Estos fluidos deben ser lubricantes, refrigerantes, anticorrosivos, soportar temperaturas sinevaporarse, soportar altas presiones, absorber ruido y vibraciones.Fluidos hidrulicos:

Lquidos de base acuosaLquidos sintticosAceites minerales y vegetales

Lquidos de base acuosa:Aceite mineral de agua (15% aceite - Temp: 10 C a 70 C)Agua en aceite mineral (50% aceite - Temp: 10 C a 70 C)Agua con glicerina (50% Glicerina - Temp: -45 C a 65 C)Glicol - agua (de 35% a 60% de agua, resto alcohol - Temp:-15 C a 60 C)

Lquidos sintticos:

Estereofosfatados - Temp: -55 C a 150 CSiliconas: Temp: -70 C a 300


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Aceites minerales y vegetales:Tienen el inconveniente de degradarse con la temperatura, siendo su temperatura detrabajo entre 10 C a 100 C.

En la actualidad el fluido hidrulico mas utilizado es el aceite mineral, con algunos aditivos

para mejorar sus propiedades. En la fig. 1 se observa una tabla con propiedades de losfluidos.

Figura 1

Aditivos: son sustancias que se le agregan a los fluidos para cambiar sus propiedades, los mscomunes son para: aumentar la viscosidad, anticongelantes, adherentes, antiespumantes,antioxidantes.

Transmisin de potencia: Como medio transmisor de potencia, el fluido debe circularfcilmente por las lneas y orificios de los elementos. Demasiada resistencia al flujo originaprdidas de potencia considerables. El fluido tambin debe ser lo ms incompresible posible,de forma que cuando se ponga en marcha una bomba o cuando se acte una vlvula, la accinsea instantnea.

Lubricacin: En la mayora de los elementos hidrulicos, la lubricacin interna laproporciona el fluido. Los elementos de las bombas y otras piezas desgastables se deslizanunos contra otros sobre una pelcula de fluido. Para que la lubricacin de los componentessea duradera, el aceite debe contener los aditivos necesarios para asegurar buenascaractersticas anti desgaste, anticorrosivo, antiespumante y capacidad de evacuar el calor.Adems de las funciones mencionadas, tambin debe cumplir con los siguientesrequerimientos: Impedir la formacin de lodos, gomas, barnices, mantener su propiaestabilidad y por consiguiente reducir el costo del cambio del fluido.


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ACUMULADORESA diferencia de los gases, los fluidos utilizados en los sistemas hidrulicos no pueden sercomprimidos y almacenados para su utilizacin en cualquier momento o lugar. Elacumulador en un dispositivo por medio del cual se puede almacenar y suministrar fluidosincompresibles bajo presin o no. En el caso a presin, esto se consigue cuando el fluido

hidrulico bajo presin entra en la cmara del acumulador y hace una de las tres siguientesacciones: comprime un muelle, comprime un gas o eleva un peso.

Depsitos: Su funcin principal es la de acondicionar el fluido, es decir, proporcionar elespacio suficiente para guardar todo el fluido del sistema ms una reserva, manteniendo elfluido limpio a una temperatura de trabajo adecuada. El fluido se mantiene limpio medianteel uso de filtros, coladores e imanes segn lo requieran las condiciones medio ambientales.La temperatura adecuada de trabajo se logra con un diseo acorde del sistema hidrulico conla utilizacin de intercambiadores de calor.Los proyectos de sistemas hidrulicos industriales tienen una ventaja sobre los sistemas

aeronuticos o el de equipos mviles. Esta ventaja se basa en la gran flexibilidad y en el

diseo del depsito, prcticamente sin problemas de situacin o de dimensiones. En primerlugar el depsito, sirve de almacenamiento para el fluido requerido por el sistema. El depsitotambin debe tener espacio para que el aire pueda separarse del fluido y debe permitirigualmente que los contaminantes sedimenten. Adems un depsito bien diseado debedisipar el calor generado en el sistema. Es siempre deseable un tamao grande del tanquepara facilitar el enfriamiento y la separacin de los contaminantes.

Figura 2Tipos de acumuladores:

a) Acumulador de pesob) Acumulador de resortec) Acumulador de pistnd) Acumulador de vejigae) Acumulador de membrana

Prcticamente sin problemas de ubicacin, el depsito (fig. 2b) y el acumulador (fig. 2a)debe disearse de forma que cumpla las siguientes funciones: Servir de almacenamiento para el fluido que va a circular por el sistema. Dejar en su parte superior un espacio libre suficiente para que el aire pueda separarse del

fluido. Compensar fugas de fluido Reducir o eliminar los golpes de ariete

Compensar variaciones de presin Permitir que los contaminantes se sedimenten.


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Figura 3a:1) Masa2) Pistn3) Fluido

Figura 3b:1) Resorte2) Pistn3) Fluido

Disipar el calor generado en el sistema.

Figura 3

Como mnimo, el depsito debe contener todo el fluido que requiere el sistema, manteniendoun nivel lo suficientemente alto para que no se produzca un efecto torbellino en la lnea deaspiracin de la bomba. Si esto ocurriese, entrara aire en el sistema que lo deteriorara

rpidamente.La dilatacin del fluido debida al calor, las variaciones de nivel debidas al funcionamientodel sistema, la superficie interna del tanque expuesta a la condensacin del vapor de agua, yla cantidad de calor generado en el sistema, son factores que hay que tener en consideracin.Como norma general se acostumbra a emplear un depsito cuya capacidad en litros sea por lomenos dos o tres veces la capacidad de la bomba expresada en litros por minuto.En la mayora de los depsitos se utiliza un respiradero al que se le incorpora tambin unfiltro grosero, normalmente de malla metlica. Con objeto de mantener la presin atmosfricaen el interior del depsito, este filtro o respiradero debe tener el tamao adecuado para elcaudal requerido por la bomba. As mismo, debe disponer de una placa desviadora que seextienda a lo largo del centro del tanque. Esta placa tiene generalmente 2/3 de la altura del

nivel del aceite y se usa para separar la lnea de entrada de la bomba de la lnea de retorno, deforma que el mismo fluido no pueda recircular continuamente, sino que antes deba realizaruna decantacin en el interior del tanque.De esta forma, la placa desviadora:

Impide que se originen turbulencias. Permite que partculas extraas sedimenten en el fondo. Ayuda a separar el aire del fluido. Ayuda a disipar el calor a travs de las paredes del tanque.

La mayora de las conexiones que van al depsito deben terminar bajo el nivel de aceite.Tanto las lneas de aspiracin como las de retorno deben estar ms bajas que el nivel del

fluido. Las conexiones situadas encima del nivel del fluido deben estar bien cerradas paraimpedir que entre aire en el sistema. Las conexiones situadas bajo el nivel de fluido debenestar apretadas lo suficiente para que no haya prdidas de fluido. La lnea de retorno debesituarse de tal forma que el caudal se dirija hacia las paredes del tanque y se aleje de la lneade entrada de la bomba.

La mayora de los sistemas hidrulicos de tamao pequeo a mediano utilizan los tanques odepsitos como base de montaje para la bomba, motor elctrico, vlvula de alivio, y amenudo otras vlvulas de control. Este conjunto se llama Unidad de bombeo o Unidad

Generadora de Presin.La tapa del tanque puede ser removida para permitir la limpieza e inspeccin. Cuando esta noes la lateral y constituye la parte superior del tanque lleva soldadas cuplas para recibir la


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conexin de tuberas de retorno y drenaje. Se colocan guarniciones alrededor de las tuberasque pasan a travs de la tapa para eliminar la entrada de aire.

Figura 4

El tanque se completa con un indicador de nivel y un filtro de respiracin que impide laentrada de aire sucio.

La posicin de los bafles dentro del tanque es muy importante. En primer lugar establecer laseparacin entre la lnea de succin y la descarga de retorno.

Figura 5

En segundo lugar la capacidad de radiacin de temperatura del tanque puede serincrementada si el bafle se coloca de forma tal que el aceite circule en contacto con lasparedes externas como lo muestra la figura.Para sistemas corrientes, el tamao del tanque debe ser tal que el aceite permanezca en suinterior de uno a tres minutos antes de recircular. Esto quiere decir que s el caudal de labomba es de 60 litros por minuto, el tanque debe tener una capacidad de 60 a 180 litros. En

muchas instalaciones, la disponibilidad de espacio fsico no permite el empleo de tanques degran capacidad, especialmente en equipos mviles. Las transmisiones hidrostticas en lazocerrado, constituyen una excepcin a la regla, ordinariamente emplean tanques relativamentepequeos.Tener un tanque muy grande a veces puede ser una desventaja en sistemas que deben arrancara menudo u operar en condiciones de bajas temperaturas.

FILTROS

Filtro: Su funcin principal es la de retener partculas y contaminantes insolubles en elfluido, mediante el uso de un material poroso. De esta manera se consigue alargar la vida tilde la instalacin, debido a que se trabaja con un fluido limpio y no contaminado.


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Los elementos que contaminan el aceite pueden ser:a)Agua y cidosb)Partculas metlicasc)Hilos y fibras.d)Polvo, partculas de juntas y pintura.

Se define como grado de filtracin al tamao de la partcula ms fina que puede retener elfiltro. Se expresa en micras y van desde 1 a 270 micras.

Factores que determinan el filtrado:a) Nivel de filtracinb) Presin de trabajoc) Caudald) Perdidas de carga en el filtroe) Frecuencias de mantenimientof) Superficie filtrante

g) Accesibilidad del circuitoh) Costei) Caractersticas del fluido

j) Ambiente de trabajo (temperatura, suciedad, vibraciones, etc.)

Datos tcnicos de los filtros:a) Grado de filtracinb) Caudal filtrantec) Presin mximad) Tipo de fijacine) Tipo de elemento filtrantef) Presin diferencialg) Colocacin en el circuito

Figura 6

Tipos de filtros:a) Ambiente (25 micraspapel celulsico)

b) Aspiracin (100, 160 y 270 micras superficie, malla bronce fosforoso, espiralmagntica y captadores magnticos).

c) Presin (350 micrassuperficie, malla bronce fosforoso, resinas especiales y mallaacero inoxidable).


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Donde:1) Sealizador visual2) Carcasa3) Cartucho del filtraje4) Brida de asiento

d) Retorno (10 -160 micras superficie, papel micronic, discos lenticulares, mallabronce fosforoso, espiral magntica, profundidad, filtros magnticos, absorcin, lanavidrio y algodn.

Figura 7

Filtro ambiente: el aire contenido en el depsito, encima del nivel de aceite, esta encomunicacin con el exterior a travs de un filtro ambiente de generalmente 25 micras queimpiden que las impurezas del aire ambiente penetren en el depsito. Estos filtros son depapel celulsico y no sirven para filtrar aceite.

Filtros de superficie: estos retienen sobre su superficie externa las partculas contaminantes.Estos pueden ser:

a) Papel micronic: son de hoja de celulosa tratada y grado de filtracin de 5 a 160micras. Los que son de hoja pisada aumentan la superficie filtrante.

b) Filtro de malla de alambre: el elemento filtrante es de malla de un tamiz ms o menosgrande, normalmente de bronce fosforoso.

Figura 8 - Filtro Tamiz

c) Filtro de alambre bobinado o espiral magntica: cuanto mas denso es el bobinado que

lo conforma mayor ser el grado de filtracin.d) Filtro de discos lenticulares: su eficacia va desde 5 micras, los discos sondesmontables y van apilados uno encima de otro.

e) Filtros de profundidad: retienen las partculas contaminantes al pasar el aceite por suinterior.

f) Filtros de absorcin: el aceite atraviesa el filtro que puede ser de algodn, papel o lanade vidrio.

g) Filtros magnticos: son muy caros y poco empleados, deben ser dimensionadosconvenientemente para que el aceite circule por ellos lo mas lentamente posible ycuanto mas cerca de los elementos magnticos mejor, para que puedan captar laspartculas ferrosas. Van dentro de un filtro de superficie.


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Filtros de aspiracin: Es relativamente tosco, comparado con un filtro protege a la bombade las partculas del orden de 150 micras. Estos se montan generalmente, fuera del depsitocerca de la entrada a la bomba.

Figura 9

Filtros de presin: Existen filtros diseados para ser instalados en la lnea de presin quepuede captar partculas mucho ms finas que los filtros de aspiracin. En general eninstalaciones delicadas como las que cuentan con servomecanismos. Pueden aguantar

presiones de hasta 500 bar.

En la lnea de presin.En la figura vemos un filtro instalado a la salida de la bomba y delante de la vlvulareguladora de presin y alivio. Estos filtros deben poseer una estructura que permite resistir lamxima presin del sistema. Por seguridad deben poseer una vlvula de retencin interna. Lamxima perdida de carga recomendada con el elemento limpio es de 5 PSI.

Figura 10

En el retorno por alivio.En este punto puede emplearse un filtro de baja presin. Es una disposicin Ideal cuandotrabajan vlvulas de control de flujo en serie y el caudal de exceso se dirige va la vlvula de

alivio permanentemente a tanque. La mxima perdida de carga recomendada es de 2 PSI conel elemento limpio.

Figura 11


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Donde:1) Tapa roscada2) Haz de tubos3) Cuerpo cilndrico4) Tapa roscada

Donde:1) Cuerpo de la vlvula2) Pistn3) Ncleo4) Asiento mvil5) Resorte

En la lnea de retorno.El aceite que retorna del sistema puede pasar a travs de un filtro cuando se dirige a tanque.Este mtodo es el ms empleado. Este tipo de filtro puede instalarse hasta caudales de 340litros/min. La filtracin va desde 10 a 200 micras.

Figura 12

Obs: Cuando seleccione el tamao de un filtro de este tipo, recuerde que el caudal de retornopuede ser mucho mayor que el de la bomba, debido a la diferencia de secciones a ambos

lados de los cilindros.

Refrigeradores: Como ningn sistema tiene un rendimiento del 100%, el calor constituye unproblema general. Por esta razn, hay que refrigerar el fluido cuando este deba tener unatemperatura adecuada.

Intercambiadores de aire: Se utiliza un intercambiador de aire cuando el agua derefrigeracin es difcil de obtener o cuando se requieren intercambiadores de bajo pesooperativo. El fluido se bombea a travs de tubos con aletas. La refrigeracin puede ser naturalo forzada.

Figura 13

Vlvulas auxiliares:Vlvulas antirretorno: Una vlvula antirretorno puede funcionar como control direccional o

como control de presin. En su forma ms simple, sin embargo, una vlvula antirretorno noes ms que una vlvula direccional de una sola va. Permite el paso libre del aceite en unadireccin y lo bloquea en la otra.

Figura 14


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Donde:1) Modulo auxiliar (regulacin)2) Cmara3) Asiento cnico4) Resorte5) Tornillo6) Volante7) Resorte

8) Cmara de aceite9) Asiento cnico10)Conducto de aceite11)Cuerpo principal

Figura 15

Figura 16

Controles de presin: Las vlvulas de control de presin o de seguridad realizan funcionestales como limitar la presin mxima de un sistema o regular la presin reducida en ciertaspartes del circuito u aquellas actividades que implican cambios en la presin de trabajo. Sufuncionamiento se basa en un equilibrio entre presin y la fuerza de un muelle.

Vlvula de seguridad simple: Una vlvula de seguridad simple o de accin directa puedeconsistir en una bola u obturador mantenido en su asiento, en el cuerpo de la vlvula,

mediante un muelle. En la mayora de estas vlvulas se dispone de un tornillo de ajuste paravariar la fuerza del muelle, de esta forma, la vlvula puede ajustarse para que se abra acualquier presin comprendida dentro de su rango de trabajo.

Figura 17

Vlvulas reductoras de presin: Las vlvulas reductoras de presin son controladores depresin, normalmente abiertos, utilizados para mantener presiones reducidas en ciertas partesde un circuito. Las vlvulas son actuadas por la presin de salida, que tiende a cerrarlascuando se llega a la precarga de la vlvula, evitndose as un aumento de presin no deseado.


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Figura 18

Controladores de caudal: Las vlvulas reguladoras de caudal se utilizan para regular lavelocidad del actuador. sta depende de la cantidad de aceite que se le enva por unidad detiempo. Es posible regular el caudal con una bomba de desplazamiento variable, pero enmuchos circuitos es ms prctico utilizar una bomba de desplazamiento fijo y regular elcaudal con una vlvula reguladora de caudal. Existen tres mtodos bsicos para aplicar lasvlvulas reguladoras de caudal para controlar la velocidad del actuador ellas son: regulacin ala entrada, regulacin a la salida y regulacin por substraccin.

Figura 19

Figura 20


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Vlvula secuencial ajustable:

Figura 21

La vlvula de la secuencial normalmente se localiza en la lnea del suministro de un cilindroo en una rama de un circuito hidrulico que se asla del circuito principal. Cuando la presinen el circuito principal alcanza la presin fija de la vlvula de secuencial, abre y permite flujode aceite al cilindro o a la rama del circuito. La vlvula secuencial permite flujo de aceite en

slo una direccin. Su uso se limita por consiguiente a los lugares donde el aceite siemprecircula en la misma direccin.

Vlvulas secuencial antirretorno:

Figura 22

Trabaja exactamente igual que la vlvula secuencial ajustable con la diferencia que permitemovimiento de fluido en ambas direcciones. En una de las direcciones trabaja sin control

DISTRIBUIDORES O VLVULAS DIRECCIONALESTambin conocidas como vlvulas direccionales, son esenciales para la creacin de circuitoshidrostticos capaces de efectuar las funciones ms elementales. Su misin consiste en el

desvo o en la confluencia del caudal de aceite segn las exigencias de funcionamiento.


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Figura 23

CILINDROSLos cilindros constan de un cuerpo tubular al cual se hallan fijados dos cabezales. Por dentrodel cuerpo tubular se desliza el pistn, que se prolonga mecnicamente por medio del vstagoo caa. Al menos uno de los cabezales, est taladrado para permitir el paso del vstago. Pormedio del pistn se desarrolla fuerza de empuje y de traccin, debido a la presin del lquido

que acta sobre una u otra de sus caras. Tales caras tienen una superficie til que en generales distinta debido a la presencia del vstago en una de ellas. En el caso particular de cilindrosde doble vstago con vstagos de igual seccin, resultan tambin iguales las dos superficiestiles, y por tanto las velocidades en ambos sentidos de movimiento.Las fugas de lquido entre pistn y la camisa del cilindro y entre el cabezal del cilindro yvstago se evitan por medio de juntas dinmicas, mientras que las fugas entre cabezales ycamisa del cilindro, as como entre el pistn y su vstago, mediante juntas estticas.Completan el cilindro los dispositivos de fijacin necesarios para conseguir su unin a laestructura o a la mquina donde deben transmitirse los esfuerzos.Los cilindros se pueden clasificar en de simple efecto, en los cuales el aceite a presin actasobre una sola cmara del pistn y por tanto nicamente puede provocar el movimiento del

pistn en un solo sentido, y es el propio peso del pistn, o bien un resorte o un contrapeso elque les hace retroceder, y en cilindros de doble efecto, llamados as porque el aceite a presinpuede entrar por una u otra de ambas caras del pistn y provocar en consecuencia sumovimiento forzado en uno u otro sentido.

Actuadores hidrulicos: El tipo de trabajo efectuado y la energa necesaria determinan lascaractersticas de los actuadores (motor o cilindro) que deben ser utilizados. Solamentedespus de haber elegido el actuador pueden seleccionarse los restantes componentes delsistema.

Cilindros: Los cilindros son actuadores lineales. Los cilindros se clasifican como: Cilindrosde simple efecto o de doble efecto, cilindros diferenciales y no diferenciales.


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7) Vstago8) Purgadores de aire9) Junta hermtica10) Tapa11) Junta dinmica de cierre12) Anillo rascador

13) Cmara trasera14) Orificio de aceite15) Juntas hermticas16) Cmara delantera17) Orificio de Aceite

1) Tapa posterior2) Purgadores de aire3) Tuerca de fijacin4) Junta dinmica5) Pistn6) Camisa o tubo

Figura 241) Cmara de aceite

2) Junta de estanqueidad

3) Resorte

4) Cmara de aire

5) Orificio de aire

6) Tapa7) Orificio de aceite

Cilindro tipo telescpico: Se utiliza un cilindro telescpico cuando su longitud comprimidatiene que ser menor que la que se obtiene con un cilindro estndar. La mayora es de simpleefecto pero tambin los hay de doble efecto.

Cilindros de doble efecto: Se denomina as porque es accionado por el fluido hidrulico enambos sentidos, lo que significa que puede ejercer fuerza en cualquier sentido demovimiento. Un cilindro estndar de doble efecto se clasifica tambin como cilindrodiferencial por poseer reas desiguales, sometidas a la presin, durante los movimientos de

avance y retroceso. Esta diferencia de reas es debida al rea del vstago.

Figura 25


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Cilindro de doble vstago: Los cilindros de doble vstago se utilizan donde esventajoso acoplar una carga a cada uno de los extremos del vstago o cuando sea necesarioque la velocidad en los dos sentidos de movimiento sea la misma. Son cilindros tambinde doble efecto pero no diferenciales.

Capacidad de los cilindros: La capacidad de los cilindros viene determinada por su tamaoy su resistencia a la compresin (pandeo). La mayora llevan un vstago normalizado, perohay disponibles, adems, vstagos pesados y extra pesados. El tamao del cilindro vienedefinido por el dimetro del pistn y por la carrera del vstago. La velocidad del cilindro, lafuerza disponible y la presin necesaria para una carga dada, dependen del rea del pistnutilizado.

Fuerza en los cilindros:Para cilindros de simple efecto:

Fr.P.d4F2

Para cilindros de doble efecto:Para el avance:

.P.d4

F2

Para el retroceso:

.).(

4

22PddF

v

Donde:F = fuerzad = dimetro del cilindroP = presin del fluidodv = dimetro del vstagoFr = fuerza debido a la compresin del resorte

= rendimientos de los cilindros

La velocidad de movimientos de los vstagos de los cilindros ser:

t

LV

V = velocidad media del vstagoL = carera del vstagoT = tiempoQ = caudal

El caudal consumido por los cilindros ser:

Para cilindros de simple efecto:

V.SQ


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V.4

dQ

2

Para cilindros de doble efecto, carera de avance:

V.4

dQ

2

Para cilindros de doble efecto, carera de retroceso:

VddQ v ).(4

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Multiplicadores de presin: Un multiplicador de presin es un dispositivo utilizado paramultiplicar la presin en ciertas aplicaciones, como mquinas remachadoras o taladros, en lasque puede ser necesaria una pequea cantidad de aceite a alta presin para la fase final delmovimiento del cilindro. El aumento de presin es inversamente proporcional a la relacin dereas. El volumen de fluido descargado a alta presin es, a su vez, menor que el volumenrecibido en el rea mayor, en proporcin a la relacin de reas.

Presosttos: Los presostatos se utilizan para abrir o cerrar circuitos elctricos a presionesseleccionadas previamente, para accionar electro-vlvulas y otros dispositivos utilizados en elsistema.

TUBERAS Y RACORESPara conectar entre s los distintos elementos que integran una instalacin hidrulica se usandos tipos de tubos esencialmente diferentes: Rgidos y flexibles.Las tuberas rgidas son tubos de acero que soportan altas presiones, los cuales son obtenidospor estirado y recocidos sucesivos, lo cual les confiere suficiente plasticidad para permitir sudeformacin. Tambin podra emplearse el cobre a estos efectos, pero ejerce una accincataltica sobre el aceite que acelera el envejecimiento del mismo. Los tubos normalmenteempleados presentan una superficie interior muy lisa y regular y un dimetro exterior contolerancias constructivas muy reducidas, lo cual permite realizar las uniones entre dos tramosconsecutivos de tubo por medio de los llamados racores sin soldadura.

Una de las grandes ventajas de las instalaciones hidrostticas es su facilidad de montaje, a lacual contribuye notablemente la ausencia de uniones soldadas. No obstante, todava serecurre consecuentemente a las uniones por medio de bridas soldadas a las tuberas. Lastuberas flexibles se usan para alimentar aquellos rganos receptores que modifican suposicin respecto a los dems durante su funcionamiento, o bien cuando el uso de tuberasrgidas no resulta aconsejable por la presencia de vibraciones debidas al funcionamiento.Estas tuberas soportan valores elevados de presin, pueden flexionarse fcilmente, inclusopor la accin de pequeos esfuerzos y permiten las ms diversas conformaciones.Segn la presin que tengan que aguantar, se fabrican distintos tipos, siendo el nmero demallas el que determina su capacidad. Para su unin con los dems rganos, las tuberasflexibles permiten la colocacin en sus extremos de manguitos terminales roscados o apresin. Para obtener uniones provisionales de fcil maniobra, incluso en presencia de


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.Q S V

2

1.5. .

Qd

V

presin, existen juntas rpidas especiales que permiten enlazar una tubera flexible a unaparato o a otra tubera sometida a presin. Tanto la conexin como la desconexin seefectan con una simple accin manual, sin mucho esfuerzo ni necesidad de herramientas.

La utilizacin de racores de baja presin solo se admite en las lneas de retorno, donde

supone cierta economa y no da lugar a problemas de funcionamiento.El racor sin soldadura ha resultado ser, con el tiempo, el ms econmico, ms funcional eincluso ms esttico. En su versin ms moderna est constituido por tres elementosprincipales: Cuerpo, tuerca de apriete y anillo. Para realizar la conexin se afloja primero latuerca y se introduce el tubo en el racor hasta encontrar el tope labrado en el cuerpo; luego sevuelve a apretar la tuerca, con lo cual se provoca, a causa de la conicidad de la superficie dela tuerca, del cuerpo y del anillo, una deformacin plstica de este ltimo, y tambin, aunqueen menor grado del tubo. De este modo el anillo queda radialmente ajustado sobre el tubo, ala vez que uno de sus bordes llamado cortante, penetra en las capas exteriores del tubo; paraque este sistema pueda actuar eficazmente, es preciso que el material del tubo no presente unagran resistencia mecnica ni una dureza superficial excesiva.

Para los distintos tipos de tuberas se establece una presin de prueba, que es normalmenteigual a una vez y media la presin de servicio mxima prevista. Se entiende, en cambio, porpresin de rotura, el valor de la presin que provoca la rotura mecnica del tubo, la cual seproduce normalmente por ruptura a lo largo de una generatriz.Un parmetro fundamental de las tuberas es el dimetro nominal, que est expresado por eldimetro interior de las mismas y que ha sido objeto de una normalizacin.El orificio de admisin de la bomba es generalmente mayor que el de salida debido a quedebe acomodar un tubo de dimetro mayor. Es una buena prctica mantener este tamao entoda la longitud de la lnea de admisin a la bomba y que sta sea lo ms corta posible. Hayque evitar los codos y reducir al mnimo el nmero de accesorios en la lnea de entrada, paraevitar prdidas de carga.Como generalmente existe un vaco a la entrada de la bomba, las conexiones en la lnea deentrada deben de ser estancas, ya que de otra forma podra entrar aire en el sistema.Las prdidas de carga en las tuberas de retorno originan prdidas de energa. Hay que utilizartuberas de tamao adecuado para asegurar prdidas reducidas y hacer mnimos losaccesorios y los codos.Las lneas de retorno deben terminar debajo del nivel de aceite del depsito para impedir quehaya turbulencia y aireacin. Las mangueras flexibles deben de instalarse de forma que no setuerzan durante el funcionamiento de la mquina, pues si esto no se evita, adems de grandesprdidas de carga, se deterioran rpidamente. Deben evitarse en las mangueras buclesdemasiado largos, pues se puede producir friccin o entrelazamiento con piezas mviles. Las

mangueras sometidas a ataques externos deben estar protegidas por dispositivos protectores.Para el diseo de tuberas utilizamos:

Donde:

Q = caudal m3/segV = velocidad m/segS = superficie en m2


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.

2.adm

P de

Q = litros/minVelocidad = m/segD = dimetro = cm

P = presin de trabajo kg/cm2e = espesor cm

BOMBASLas bombas son los elementos encargados de transformar la energa mecnica en energahidrulica. Se fabrican en muchos tamaos y con muchos sistemas diferentes de bombeo.Las bombas se clasifican en dos categoras bsicas: hidrodinmicas e hidrostticas. Lasbombas hidrodinmicas se caracterizan porque el lquido, que es tomado de un depsito, es

puesto primero en movimiento dentro de la bomba, a una velocidad considerable,experimentando luego una disminucin de velocidad que permite adquirir presin, venciendoas las resistencias.Una de las caractersticas ms importantes en este tipo de bombas, es la dependenciafuncional entre el volumen suministrado y la presin. Dentro de este tipo las bombascentrfugas son las ms conocidas.En las bombas centrfugas, el fluido entra por el centro del cuerpo y es expulsado hacia elexterior por medio de un rotor que gira rpidamente. No existe ninguna separacin entre losorificios de entrada y salida del lquido. La presin alcanzada depende de la velocidad y deltamao del rotor.Las bombas hidrostticas tambin llamadas volumtricas, se caracterizan porque el lquidoadquiere la presin sin experimentar en el interior de la bomba ningn aumento considerablede velocidad, ya que nicamente es aspirado y transportado. El caudal suministrado nodepende sensiblemente de la presin, lo que las hace muy adecuadas para la transmisin depotencia.

Segn sus caractersticas constructivas las bombas hidrostticas se clasifican en:Bombas de engranajes: son las ms difundidas y se caracterizan por:

Solidez.Adaptacin a grandes variaciones de viscosidad del aceite.Facilidad de montaje en cualquier posicin

Amplitud del campo de velocidades de rgimen admisibles.Facilidad de aspiracin.Disponibilidad de una amplia gama de caudales en el mercado.Economa.

Los elementos bsicos son dos engranajes alojados en una carcasa provista de las necesariasacometidas de aspiracin e impulsin. Una bomba de engranajes suministra un caudaltransportando fluido a presin entre los dos engranajes antes mencionados, que estnperfectamente acoplados. Uno de los engranajes es accionado por el eje de la bomba y hacegirar al otro. Las cmaras de bombeo (de entrada y de salida), formadas entre los dientes delos engranajes, estn cerradas por el cuerpo de la bomba y por las placas laterales, llamadasfrecuentemente placas de presin o de desgaste. Los engranajes giran en sentidos opuestos,creando un vaco parcial en la cmara de entrada de la bomba. El fluido se introduce entonces


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en el espacio vaco y es transportado, por la parte exterior de los engranajes, a la cmara desalida. Cuando los dientes vuelven a entrar en contacto los unos con los otros, el fluido esimpulsado hacia fuera.Desde el valor mximo existente en la cmara de impulsin, la presin va decreciendo haciala cmara de aspiracin. La alta presin existente a la salida de la bomba supone una carga no

equilibrada sobre los engranajes y los cojinetes que los soportan.Debido a esto, se recurre a la utilizacin de cojinetes de agujas, que son capaces de soportarestos esfuerzos con una duracin satisfactoria.

Bomba de lbulos tambin llamada de engranajes externos, consta de un rotor interno, el cuales girado externamente, arrastrando con ello al rotor externo. Las cmaras de bombeo seforman entre los lbulos del rotor.

Bomba de paletas, estn constituidas por un cuerpo o carcasa, dentro de la cual gira un rotor,en cuya periferia se hayan dispuestos una serie de elementos mviles, llamados paletas, quedelimitan otras tantas cmaras comprendidas entre ellas y el centro del rotor. Gracias a la

forma perifrica interior de la carcasa que sirve de gua a las paletas, a medida que vaaumentando el espacio comprendido entre el rotor y el anillo se crea un vaco parcial en laentrada de la bomba, con lo que el aceite entra en este espacio y queda encerrado en lascmaras de bombeo para ser impulsado hacia la salida cuando este espacio disminuye. Eldesplazamiento de la bomba depende de la anchura del anillo y del rotor, as como de laseparacin entre los mismos.

Bombas de pistones funcionan segn el principio de que un pistn, movindosealternativamente dentro de un orificio, aspira fluido al retraerse y lo expulsa en su carrerahacia adelante. Los diseos bsicos son en lnea, radiales y axiales. Los diseos radiales yaxiales se pueden encontrar en el mercado con desplazamiento fijo o variable. Las bombas depistones en lnea funcionan gracias a que un motor hace girar un cigeal, y este giro, graciasa la unin constituida por unas bielas, se transforma en un movimiento oscilante de lospistones, que se desplazan en el interior de unas cmaras o cilindros, consiguindose as elefecto de bombeo. La aspiracin e impulsin del fluido se realizan, respectivamente, por unconducto de aspiracin y otro de impulsin unido a la cmara y cerrados por vlvulas quereciben el nombre del conducto sobre el que actan. Si bien la bomba de pistones en lnea esla ms simple tericamente, desde el punto de vista constructivo resulta ms bien voluminosay presenta adems ciertas limitaciones de velocidad de rgimen, debidas a las masas deinercia de los pistones, bielas y cigeal.En las bombas de pistones radiales, el bloque de cilindros gira sobre un pivote estacionario

dentro de un anillo circular o rotor. A medida que el bloque va girando, la fuerza centrifuga,la presin o alguna forma de accin mecnica, obliga a los pistones a seguir la superficieinterna del anillo, que es excntrico con relacin al bloque de cilindros. Al tiempo que lospistones se desplazan alternativamente en sus cilindros, los orificios localizados en el anillode distribucin les permiten aspirar fluido cuando se mueven hacia fuera y descargarlocuando se mueven hacia dentro. El desplazamiento de la bomba viene determinado por eltamao y nmero de los pistones y, naturalmente, por la longitud de su carrera. Existenmodelos en los que el desplazamiento puede variar moviendo el anillo circular para aumentaro disminuir la carrera de los pistones.En las bombas de pistones axiales el bombeo se produce como consecuencia del movimientooscilante de un cierto nmero de pistones dispuestos simtrica y paralelamente al eje

principal del bloque de cilindros. Aparte de esta disposicin comn a todas las bombas depistones axiales, existen tres soluciones constructivas principales:


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Bombas de placa inclinada con bloque de cilindros (barrilete) rotativo y horizontal.

Bombas de pistones en lnea con placa oscilante y bloque de cilindros fijo yhorizontal.

Bombas de placa vertical con bloque de cilindros rotativo y horizontal.

Las bombas de placa inclinada con bloque de cilindros rotativo y horizontal es el tipo mssencillo dentro de este grupo de bombas. El eje de accionamiento hace girar al barrilete,conteniendo los pistones, que estn ajustados en sus alojamientos y conectados mediantepatines y un anillo inclinado, de forma que los patines estn apoyados sobre una placacircular inclinada. A medida que el barrilete gira, los patines siguen la inclinacin de la placa,haciendo que los pistones tengan un movimiento alternativo. Los orificios, en la placa dedistribucin, estn dispuestos de tal forma que los pistones pasan por la entrada cuandoempiezan a salir de sus alojamientos y por la salida cuando se les obliga a entrar.En estas bombas el desplazamiento viene tambin determinada por el nmero y tamao de lospistones as como por la longitud de su carrera, la cual depende del ngulo de la placa circularinclinada. En los modelos de desplazamiento variable la placa circular est instalada en unbloque o soporte mvil. Moviendo este bloque, el ngulo de la placa circular vara paraaumentar o disminuir la carrera de los pistones. El bloque puede posicionarse manualmentecon un servocontrol, con un compensador hidrulico o por otros varios medios.

Las bombas de pistones en lnea con placa oscilante y bloque de cilindros fijo y horizontaltienen el bloque de cilindros estacionario y la placa inclinada es accionada por el eje. Cuandola placa gira oscila empujando los pistones apoyados por muelles, obligndoles a efectuar unmovimiento alternativo. Se requieren vlvulas antirretorno, como en una bomba alternativa.

Las bombas de placa vertical con bloque de cilindros rotativo e inclinado tienen el bloque decilindros que gira con el eje de accionamiento pero formando un ngulo con l. Los vstagosde los pistones estn fijados a la brida del eje mediante juntas esfricas, y se van desplazandohacia dentro y hacia fuera de sus alojamientos a medida que vara la distancia entre la bridadel eje y el bloque de cilindros. Una unin universal une el bloque de cilindros al eje deaccionamiento para mantener la alineacin y para asegurar que las unidades giransimultneamente. Esta unin no transmite fuerza excepto para acelerar o decelerar el bloquede cilindros y para vencer la resistencia del bloque, que gira dentro de la carcasa llena deaceite.

Bombas rotodinmicas: Una bomba es una turbomquina generadora para lquidos. Labomba absorbe energa mecnica restituye al lquido que la atraviesa, energa hidrulica. Lasbombas se emplean para bombear toda clase de lquidos (agua, aceites de lubricacin,combustibles, cidos, lquidos alimenticios, etc.). Tambin se emplean las bombas parabombear lquidos espesos con slidos en suspensin, como pastas de papel, melazas, barros,lquidos cloacales, desperdicios, etc. Las bombas se clasifican en:

Bombas de desplazamiento positivo: A este grupo pertenecen no solo las bombasalternativas sino las rotativas llamadas roto-estticas porque son rotativas, pero en ellas elrodete transfiere energa al fluido en forma de presin. Su funcionamiento se basa en elprincipio de desplazamiento positivo.


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Bombas de desplazamiento no positivo:Estas bombas son empleadas generalmente para el transporte de fluidos, la energa cedida alfluido es cintica y funciona generalmente mediante fuerza centrifuga. Una bomba dedesplazamiento no positivo, tambin llamada hidrodinmica no dispone de sistemas deestanqueidad entre los orificios de entrada y salida; por ello produce un caudal que variara en

funcin de la contrapresin que encuentre el fluido a su salida (Bomba centrfuga).El caudal suministrado por la bomba no tiene suficiente fuerza para vencer la presin queencuentra en la salida y al no existir estanqueidad entre esta y la entrada, el fluido fugainteriormente de un orificio a otro y disminuye el caudal a medida que aumenta la presin enel sistema.En este tipo de bombas la presin mxima alcanzable variara en funcin de la velocidad derotacin del elemento impulsor.Dentro de este grupo de bombas de desplazamiento no positivo se incluyen las bombasperistticas, que son un intermedio entre estas y las de desplazamiento positivo yprincipalmente se utilizan para bajas presiones.

Bombas de desplazamiento positivoCaractersticas PrincipalesLas bombas hidrostticas de desplazamiento positivo son los elementos destinados atransformar la energa mecnica en hidrulica. Estas bombas son aquellas que suministran lamisma cantidad de lquido en cada ciclo o revolucin del elemento de bombeo, independientede la presin que encuentre el lquido a su salida.Estas bombas guan al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempreest contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un mbolo, un diente de engranaje,un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. El movimiento del desplazamientopositivo consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminucin del volumen deuna cmara. Por consiguiente, en una mquina de desplazamiento positivo, el elemento queorigina el intercambio de energa no tiene necesariamente movimiento alternativo (mbolo),sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).Sin embargo, en las mquinas de desplazamiento positivo, siempre hay una cmara queaumenta de volumen (succin) y disminuye volumen (impulsin), por esto a estas mquinastambin se les denomina volumtricas.

VENTAJA DE LAS BOMBAS POSITIVASLas bombas positivas tienen la ventaja de que para poder trabajar no necesita cebarse, es

decir, no es necesario llenar previamente el tubo de succin y el cuerpo de la bomba para questa pueda iniciar su funcionamiento, tal como acontece en las bombas centrfugas. En las

bombas positivas, a medida que la bomba por s misma va llenndose de lquido, ste vadesalojando el aire contenida en la tubera de succin, inicindose el escurrimiento a travsdel sistema cuando ha acabado de ser desalojado el aire.Queda entendido que la altura prctica de succin aqu indicada, es igual a la distanciavertical a la que puede ser elevada el agua en la succin, menos las prdidas de carga porfriccin y otras si las hay.La homogeneidad de caudal en cada ciclo se consigue gracias a unas tolerancias muyajustadas entre el elemento de bombeo y la carcasa de la bomba. As, la cantidad de liquidoque fuga interiormente en la bomba de desplazamiento positivo es mnima, y despreciablecomparada con el mximo caudal de la misma.Cuando estas bombas presentan fugas internas considerables deben ser reparadas o

sustituidas ya que no trabajan correctamente, orientativamente el rendimiento volumtrico de


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las bombas de desplazamiento positivo, aunque varia de un tipo a otro no debe ser inferior al85%.La comparacin entre las grficas de rendimiento para cada tipo hace comprender l porquetodas las bombas de los sistemas hidrulicos de aviacin son de desplazamiento positivo. Lastres razones ms importantes son:

En la bomba de desplazamiento no positivo, cuando el esfuerzo a vencer por el sistemaalcance un valor determinado, la bomba dejara de dar caudal y el equipo se detendr.En el caso anterior, y aun antes de alcanzar este valor concreto de presin, el caudal vadisminuyendo notablemente, por lo que no se dispone de un control preciso de la velocidadde movimiento del sistema.Las fugas internas en este tipo de bombas implican un elevado consumo de energa mecnicaque se desaprovecha al no convertirse en energa hidrulica.Las bombas hidrostticas se agrupan segn el tipo de elemento de bombeo y se dividen endos grupos principales: Bombas de caudal fijo y bombas de caudal variable. Eldesplazamiento de fluido en cada cilindrada de una bomba de caudal fijo se mantieneconstante en cada ciclo o revolucin, pues el caudal es constante a una velocidad de trabajo

determinada; por el contrario, el caudal de salida de una bomba de caudal variable puedecambiarse y alterar la geometra del elemento de bombeo o la cilindrada del mismo.

SISTEMAS HIDRULICOSEstos sistemas se basan, para su funcionamiento, en la presin ejercida por un lquido,generalmente un tipo de aceite. Las maquinas que normalmente se encuentran conformadaspor actuadores hidrulicos tienen mayor velocidad y mayor resistencia mecnica y son degran tamao, por ello, son usados para aplicaciones donde requieran de una carga pesada(mayor a 10 libras y hasta 2000 libras). Cualquier tipo de sistema hidrulico se encuentrasellado hermticamente a modo que no permita, de ninguna manera, derramar el lquido quecontiene, de lo contrario, se corre un gran riesgo. Las principales aplicaciones se encuentranen mquinas troqueladoras, en cargadores y en maquinarias pesada para obras civiles.Las ventajas que presentan los actuadores de esta naturaleza son:

Altos ndices entre potencia y carga Mayor exactitud Respuesta de mayor frecuencia Desempeo suave a bajas velocidades Amplio rango de velocidad Produce mas fuerza que un sistema neumtico de mismo tamao.

MOTOR HIDRULICO

Los motores hidrulicos son los elementos encargados de transformar la energa hidrulica enenerga mecnica. Los motores tienen una construccin muy parecida a la de las bombas,pero en vez de impulsar el fluido como hace una bomba, son impulsados por ste ydesarrollan un par y un movimiento de rotacin. Los dos orificios del motor, pueden ser deentrada o de salida del fluido por lo que se dice que son reversibles. La mayora de losmotores hidrulicos llevan una salida al tanque correspondiente a su drenaje.Las caractersticas que mejor definen un motor hidrulico son:

- Cilindrada.

- Par.- Presin mxima que soporta.


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Donde:1) Conducto de entrada y salida2) Carcasa3) Engranajes4) Conducto de entrada y salida

La cilindrada o desplazamiento de un motor hidrulico es la cantidad de fluido que requierepara dar una revolucin. Se expresa en cm3 por revolucin. El concepto de par de un motorexpresa su capacidad de trabajo.La presin necesaria para el funcionamiento de un motor hidrulico depende de su par y de sucilindrada. Un motor con gran desplazamiento desarrollar un par determinado con menos

presin que un motor con un desplazamiento ms pequeo.Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupos: El de tipo rotatorio donde losengranes son accionados directamente por aceite a presin, y el de tipo oscilante, elmovimiento rotatorio es generado por la accin oscilatoria de un pistn o percutor. Este tipotiene mayor demanda debido a su mayor eficiencia. Los motores pueden ser unidireccionaleso bidireccionales de acuerdo a sus posibles sentidos de giro. Pueden tener par constante ovariable y pueden a ser a revoluciones fijas o variable de acuerdo a su conexin en el circuitoo a la bomba que suministra presin y fluido al sistema.A continuacin se muestra la clasificacin de este tipo de motores:

1) Motor de engranaje

2) Tipo Rotatorio Motor de Veleta3) Motor de Hlice4) Motor Hidrulico Motor de Leva excntrica5) Pistn Axial6) Tipo Oscilante Motor con eje inclinado

Motores de engranajes, los cuales desarrollan su trabajo gracias a la presin aplicada sobre lasuperficie de los dientes de los engranajes. Los dos engranajes estn acoplados y giranconjuntamente, estando solamente uno de ellos acoplado al eje de accionamiento. El sentidode rotacin del motor puede invertirse cambiando la direccin del caudal. Al no estar losengranajes equilibrados, debido a la alta presin a la entrada y la baja presin a la salida,aparecen elevadas cargas laterales sobre el eje y los engranajes, as como sobre los cojinetesque los soportan, es por lo que mediante orificios y pasajes internos es conveniente distribuirlas presiones. Los motores de engranajes trabajan con presiones mximas de hasta 150kg/cm2 y velocidades de rotacin mximas prximas a 2500 r.p.m. Sus principales ventajasson su sencillez y una tolerancia bastante elevada a la suciedad, en cambio su rendimiento esbajo.

Figura 26

Otro tipo de motor a engranajes es el de la figura 27:


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Donde:

1) Corona de dentado interior2) Rueda dentada3) Fluido a presin

Donde de a)1) Conducto de entrada2) Rotor3) Carcasa4) Paletas5) Conducto de salida

Donde en b)1) y 3) cmaras de aceite2) y 4) conductos de aceite

Figura 27

Figura 28

Motores de paletas, en los cuales la presin acta sobre las superficies de unas paletas queentran y salen de las ranuras practicadas en un rotor, acoplado al eje de accionamiento,describiendo la superficie de una cmara denominada estator.Este tipo de motor origina desequilibrios debido a la diferencia de cargas y presiones queactan sobre los cojinetes. Por tal razn hoy en da el motor de este tipo ms encontrado es elde la figura 29 b, al que se lo denomina compensado hidrulicamente. Esta compuesto por unalojamiento elptico para disminuir dicho equilibrio.

Figura 29


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Donde:1) Cuerpo del motor2) Eje principal3) Cilindros4) Cmaras de aceite

Figura 30

Motores de pistones, los cuales generan un par, mediante la presin que se ejerce sobre losextremos de los pistones. En los motores de pistones axiales horizontales, el eje deaccionamiento del motor y el bloque de cilindros o barrilete tienen el mismo eje de rotacin.La presin en los extremos de los pistones, actuando contra una placa inclinada, origina unarotacin del barrilete y del eje. El par es proporcional al rea de los pistones y depende delngulo de inclinacin de la placa. Entre estos motores existen modelos de desplazamientovariable, para lo que la placa inclinada est montada sobre un bloque oscilante, y el ngulopuede modificarse mediante sistemas que van desde una simple palanca o volante hastasofisticados servo-controles. Al aumentar el ngulo de la placa inclinada se aumenta el pardel motor pero se reduce la velocidad de rotacin de su eje. En los motores de pistonesaxiales en ngulo el bloque de cilindros y el eje de accionamiento estn montados formandoun ngulo entre s y la reaccin se ejerce contra la brida de accionamiento. Tambin en estecaso existen modelos de desplazamiento fijo y variable. Entre los motores de pistonesradiales son de ms alto par y ms baja velocidad.

Figura 31

Tambin existen motores a pistones radiales. Estos son de bajas revoluciones pero de pareselevados. Estos motores tienen cilindradas que van desde 180 a 7000 cm3/rev


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Donde:1) Pistones2) Muelles de recuperacin3) Cuerpo del motor4) Perfil de la excntrica5) Eje de salida6) Cmaras de aceite

Figura 32

Figura 33

Determinacin del caudal requerido por un motor

v

3.10

n.CQ

Donde:Q = caudal requerido por el motor (l/min)

C = cilindrada del motor (cm3/rev)n = velocidad de giro en rev/min

v = rendimiento volumtrico

Circuitos hidrulicos industriales: Las aplicaciones y componentes que utiliza laolehidrulica son innumerables, como lo son las posibles combinaciones de componentes enlos sistemas. Los circuitos que se expondrn son los ms utilizados en la maquinariaindustrial y presentan los principios bsicos de aplicacin de la oleohidrulica en varios tiposde trabajos.

Circuitos de descarga: Un circuito de descarga es un sistema donde el caudal de la bomba sedesva al tanque, a baja presin, durante parte del ciclo.


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Sistema de descarga con dos bombas: Con frecuencia es conveniente combinar el caudal dedos bombas para obtener una velocidad mayor cuando un cilindro avanza a baja presin.Cuando la alta velocidad no se necesita o la presin aumenta hasta el punto en que el caudal,combinado a esta presin, excede de la potencia disponible en el motor, la bomba grandedescarga en el tanque.

Avance rpido a baja presin: La disposicin de los componentes en este sistema y lascondiciones de caudal a baja presin son tales que el aceite proveniente de la bomba mayorpasa a travs de la vlvula de descarga de la vlvula antirretorno, para combinarse con elcaudal de salida de la bomba menor. Este funcionamiento contina mientras la presin delsistema es inferior al reglaje de la vlvula de descarga.

Transmisiones hidrostticasSe define como aquella transmisin mecnica que transmite potencia a travs de un fluido. Lafinalidad de cualquier transmisin es equipar el par de la velocidad del impulsor primario alos requerimientos de par y velocidad de la carga. Las transmisiones hidrostticas utilizan

bombas de desplazamiento positivo, motores y otros dispositivos de control. Con estastransmisiones se pueden alcanzar enormes presiones de trabajo.Las principales ventajas de las transmisiones hidrostticas son:

_ Regulacin, infinitamente variable, de la velocidad de salida el par._ Facilidad precisin de control._ Aceleracin y cambios de velocidad suaves progresivos._ Baja inercia._ Baja relacin entre peso potencia._ Mayor fiabilidad._ Flexibilidad de localizacin de los componentes._ Eliminacin de ejes de accionamiento sistemas complicados de engranaje._ Frenado dinmico._ Proteccin contra sobrecargas.

Una transmisin hidrosttica en primer lugar esta constituida por:Una bomba hidrulica (elemento primario) que transforma en energa hidrulica la energamecnica o elctrica que le es transmitida.Un motor hidrulico (elemento secundario) que convierte la energa hidrulica en energamecnica.

Una transmisin hidrosttica es una transmisin que permite obtener una variacin continua

de la velocidad en los dos sentidos de rotacin. Una transmisin hidrosttica puede ser deltipo de: Circuito abierto Circuito cerrado Circuito semi-cerrado

Circuitos abiertos: En un circuito abierto, la bomba extrae el aceite del depsito. Su salidase dirige a un motor hidrulico que a su vez descarga al tanque. Si la bomba y el motor tienenel mismo desplazamiento tericamente, la velocidad y el par de salida deberan ser idnticosa la velocidad y el par de entrada.La transmisin funciona pues, simplemente, como un eje de accionamiento lquido. Si el

motor tuviese un desplazamiento doble de la bomba, la velocidad de salida sera la mitad dela entrada, pero el par de salida sera el doble. Otras combinaciones de desplazamiento


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produciran una velocidad de salida proporcional a la relacin de desplazamientosbomba motor y un par de salida proporcional a la relacin de desplazamiento motorbomba. Este tipo de transmisin, utilizando una bomba de desplazamiento fijo, puede llevarincorporado tambin un control de velocidad en forma de una vlvula reguladora de caudal.El par mximo viene naturalmente limitado por el reglaje de la vlvula de seguridad.

Se pueden encontrar circuitos abiertos compuestos de la siguiente forma:

Una bomba de caudal constante, con un solo sentido de flujo - Un motor con dos sentidos derotacinUna bomba de caudal variable, con un solo sentido de flujo - Un motor con dos sentidos derotacin.Para obtener dos sentidos de rotacin al nivel del elemento secundario, es necesario disponerde un distribuidor bi-direccional.

Circuitos cerrados: En un circuito cerrado, el aceite de salida del motor vuelve directamente

a la entrada de la bomba. La velocidad del motor viene determinada por la variacin dedesplazamiento de la bomba. El par depende del desplazamiento del motor del reglaje de lavlvula de seguridad. Debido a las fugas del circuito cerrado, el caudal de entrada de labomba sera siempre inferior al de salida, lo que producira vaco y cavitacin de la bomba.Una conexin a tanque en la lnea de baja presin permite que la bomba aspire el aceitenecesario del depsito.

Circuitos cerrados reversibles: Muchas transmisiones de circuito cerrado incluyen unabomba reversible de desplazamiento variable, con una salida conectada al orificio delmotor el otro orificio del motor conectado a la otra salida de la bomba. Esto permite que elmotor sea accionado en cualquier direccin a velocidades infinitamente variables,determinadas cada una por la posicin del control de caudal de la bomba. En el circuitoque se muestra, las prdidas debidas a fugas internas son compensadas por una bomba deprellenado que mantiene una presin positiva en el lado de baja presin del sistema. Laproteccin contra sobrecarga est regulada por la vlvula de seguridad montada en paralelo.

Caractersticas de los circuitos cerrados: Los circuitos cerrados pueden disearse conbombas y motores hidrulicos de desplazamiento fijo o variable, en cualquier tipo decombinacin. A continuacin se indican sus caractersticas:_ Bomba y motor de desplazamiento fijo. La velocidad y el par de salida son iguales a los deentrada si los desplazamientos son iguales, si no, el par y la velocidad cambian

proporcionalmente._ Bomba de desplazamiento variable motor de desplazamiento fijo. Esta transmisin sedenomina de par constante potencia variable. El par es siempre proporcional a la presin eindependiente de la velocidad, sta depende del caudal de la bomba que es variable. Uncontrol de inversin del caudal de salida de la bomba permite invertir la direccin de rotacindel motor._ Bomba de desplazamiento fijo motor de desplazamiento variable.Cuando el desplazamiento del motor puede ser variable pero no el de la bomba, la potencia essiempre proporcional a la presin. Esta transmisin se llama de potencia constante y parvariable. Si el motor es del tipo con compensador, cualquier aumento en la carga (par) originauna disminucin proporcional de la velocidad.

_ Bomba motor de desplazamiento variable. Algunas aplicaciones de las transmisionesrequieren varias combinaciones de par potencia con relacin a la velocidad. Una bomba un


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motor de desplazamiento variable permiten una gama de velocidades muy amplias, ademsde las caractersticas de funcionamiento de par constante o de potencia constante.

El circuito cerrado ofrece ventajas innegables y muy especialmente, cuando esta equipadocon un elemento primario de caudal variable, lo que ocurre prcticamente siempre:

Variacin contina de la velocidad en los dos sentidos de rotacin del motor; Regulacin de la aceleracin y de la desaceleracin; Control de las fuerzas de pares positivos o negativos al nivel del motor; Posibilidad de obtener regmenes de rotacin ms importantes en las bombas; Pequeo volumen de aceite del depsito.

Circuito semi-cerradoEste circuito se utiliza especialmente para el mando de un cilindro de vstago simple, pormediacin de un elemento primario de caudal variable. Es evidente que con un circuitocerrado seria posible efectuar el mando de un cilindro de vstago doble, en estas condiciones

dado que la cantidad de fluido que entra en este tipo de cilindro es igual a la que sale delmismo.

Eleccin de una transmisin hidrostticaAntes que todo, el diseador debe definir el tipo de circuito que ha de realizar: Circuito abierto Circuito cerrado Circuito semi-cerrado

A continuacin, debe determinar los componentes primarios y secundarios que utilizara, enfuncin de las necesidades de la instalacin que esta proyectada. Se pueden considerar cuatrotipos de necesidades, segn lo que se desee obtener en la salida del motor:

- Potencia constante con par constante- Potencia variable con un par constante- Potencia constante con un par variable- Potencia variable con par variable

Teniendo en cuenta las formulas hidrulicas relativas al par y a la potencia y considerandouna presin constante, podemos precisar:Una potencia constante con par constante se obtiene utilizando un elemento primario ysecundario con caudal y cilindrada variable;

Una potencia variable con par constante se obtiene utilizando un elemento primario concaudal variable y un elemento secundario con cilindrada fija;Una potencia constante con par variable, se obtiene utilizando un elemento primario concaudal constante y un elemento secundario con cilindrada variable;Una potencia variable se obtiene utilizando los elementos primarios y secundarios con caudaly cilindrada variables.

Bomba de caudal constante con motor de cilindrada fija.Esta asociacin constituye la transmisin hidrosttica ms sencilla, que es prcticamentesiempre del tipo de circuito abierto. Con esta combinacin se obtiene una potencia y un parde salida constantes. Para reducir o aumentar la velocidad de salida (motor) con relacin a la

velocidad de entrada (bomba) es necesario realizar la eleccin sobre la cilindrada de uno uotro de los componentes.


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Esta transmisin es comparable a una transmisin mecnica de engranajes. Su ventajaesencial consiste en que permite transmitir la energa a gran distancia (bomba muy alejada delmotor), lo cual no es posible con una transmisin mecnica.

Bomba de caudal constante con motor de cilindrada variable.

Esta asociacin, casi no se utiliza; la transmisin que funciona con sus componentes esgeneralmente del tipo de circuito abierto. Se emplea cuando se desea obtener una potencia desalida constante con par variable. El par es entonces inversamente proporcional a lacilindrada del motor. Este sistema no permite obtener una velocidad nula en razn del caudalconstante de la bomba, y solo tiene aplicacin en casos particulares.

Bomba de caudal variable con motor de cilindrada fija.Esta transmisin es la ms empleada, particularmente en problemas clsicos de variacin develocidad. En estas transmisiones:

La velocidad de salida se controla regulando el caudal de la bomba.El par de motor constante (a presin constante).

El rendimiento es mximo a velocidades cercanas a la mxima.

Bomba de caudal variable con motor de cilindrada variable.El variador de velocidad construido con estos dos componentes ofrece una amplitud deregulacin muy importante. La regulacin de la velocidad se obtiene regulando el caudal dela bomba y de la cilindrada del motor.El par pude ser elevado al arranque, y puede quedar constante manteniendo el motor con lacilindrada mxima. Este circuito permite: Una velocidad elevada y rendimiento optimo avelocidades cercanas a la velocidad media.

Ventajas de las transmisiones hidrostticasEstas requieren de un bajo acondicionamiento volumtricoEl volumen del estanque es pequeo, ya que este se determina por el caudal de la bomba decarga, si el volumen mximo de la carga es de 10 galones por minuto implica tener unvolumen de un estanque de 100 litros. Bajo costo de mantenimiento. Estas transmisioneshidrostticas presentan bajas perdidas de carga.

DesventajasSe requiere de una alta potencia instalada para empresas de mediana capacidad.El costo de reemplazo de un componente llamado bomba o motor es muy alto.

Mantenimiento:Mantenimiento del fluido hidrulico: Los fluidos hidrulicos de cualquier clase no sonbaratos. Adems, l cambiarlos limpiar los sistemas que no han sido adecuadamentemantenidos, consume tiempo y dinero. Es, pues, importante tener el adecuado cuidado con elfluido.

Almacenamiento y manejo: Se indican a continuacin algunas reglas para impedir lacontaminacin del fluido durante el almacenaje y manejo.Almacenar los bidones apoyndolos lateralmente. Si es posible, tenerlos en el interior ocubierto.

Antes de abrir un bidn, limpiar la parte superior y el tapn de forma que no pueda entrarsuciedad.


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Usar solamente mangueras y recipientes limpios para transferir el fluido del bidn al depsitohidrulico. Se recomienda un grupo de trasiego equipado con un filtro de 20 micras absolutas.Utilizar una tela de malla lo ms fina posible en el tubo de llenado del depsito. Si el fluidose mantiene limpio y libre de humedad durar mucho ms tiempo y se evitar daar las piezasde precisin de los componentes hidrulicos.

Cuidado durante el funcionamiento: Los cuidados adecuados para el fluido hidrulico duranteel funcionamiento incluyen:Impedir la contaminacin manteniendo el sistema estanco utilizando filtros de aire aceiteadecuados.Establecer intervalos de cambio de fluido adecuadamente para no dejar que ste sedescomponga. En caso necesario, se puede analizar peridicamente muestras en el laboratoriopara establecer la frecuencia de cambio.Mantener el depsito adecuadamente lleno para aprovechar sus caractersticas de disipacinde calor e impedir que la humedad se condense en las paredes interiores.Reparar inmediatamente fugas.

Mantenimiento preparacin de tubos y racores antes de su instalacin en un sistemahidrulico: Al instalar los tubos y racores de hierro de acero en un sistema hidrulico, esnecesario que estn completamente limpios, exentos de cascarilla de toda clase de substanciasextraas. Para conseguir esto, deben tomarse las medidas siguientes:_ Los tubos y racores deben limpiarse con un cepillo metlico o con un aparato especial paralimpieza de tubos. Se debe escariar el borde de los tubos despus de cortarlo, para eliminarlas rebabas._ Los tramos cortos de tubera los racores de acero pueden arenarse para eliminar el holln ola cascarilla. La aplicacin de arena es un mtodo seguro y eficaz para piezas cortas y rectas.No obstante, el arenado no debe utilizarse si existe la ms mnima posibilidad de que laspartculas de arena permanezcan en agujeros ciegos o en cavidades despus de la limpieza._ En el caso de tramos largos de tubera o de tramos cortos doblados de forma que no seaprctico arenar, las piezas se decapan qumicamente._Terminado el proceso de decapado, secar las piezas y almacenarlas._ Los tubos no deben soldarse, ni con soldadura ordinaria ni con soldadura con latn o plata,despus del montaje, puesto que ello imposibilitara una limpieza adecuada. Convienecurvarlos y montarlos cuidadosamente de forma que no sea necesario hacerlos flexionar paracolocarlos en su sitio._ Si las conexiones se hacen por bridas, stas deben ajustarse exactamente con las superficiesde montaje y deben sujetarse con tornillos de longitud adecuada. Los tornillos o tuercasdeben apretarse uniformemente para evitar distorsiones en las vlvulas o en el cuerpo de las

bombas._ Asegurarse de que todas las aberturas del sistema hidrulico estn convenientementetapadas para impedir que entre suciedad o virutas metlicas cuando se realizan trabajos deagujereado, roscado o soldadura sobre el sistema o en sus alrededores._ Deben inspeccionarse los accesorios roscados para impedir que virutas metlicas seintroduzcan en el sistema hidrulico._ Antes de introducir en el sistema el aceite hidrulico, asegurarse de que ste es el indicadode que est limpio. No debe recurrirse a filtrar con coladores de pao, ni utilizar aceite que haa estado contenido en recipientes contaminados._ Utilizar un colador con malla 125 micras al llenar el depsito. Hacer funcionar el sistemadurante un rato para expulsar el aire de las caeras. Aadir ms aceite si es necesario.


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_ Precauciones de seguridad. En las operaciones de limpieza decapado se utilizan productosqumicos peligrosos. Estos deben de guardarse nicamente en recipientes adecuados ymanejarse con mucho cuidado bajo normas de seguridad e higiene.

Mantenimiento de prensaestopas y empaquetaduras: Los prensaestopas pueden dotarse con

empaquetadura o un sello mecnico. Si la bomba tiene sello mecnico, no se requiere otromantenimiento que tener la seguridad de que el lquido que se suministra a las conexiones alras se hace en la cantidad la temperatura adecuada. Si la temperatura del lquido que sebombea excede de 60C, es necesario enfriar el sello, ya sea mediante un suministroindependiente de lquido o enfriando parte del lquido que bombea. El tipo exacto deempaquetadura que debe usarse depende de las condiciones de servicio, como por Ej.Lquido que se bombea, presin en el prensaestopas, velocidad. No importa la clase deempaquetadura que se use, estas requieren lubricacin para que brinde los resultados debidos.Esto se logra haciendo que el lquido pase entre la empaquetadura el manguito del eje. Ungoteo constante de aproximadamente de una gota por segundo es el mtodo preferido. Si seobserva que el prensaestopas se calienta durante el funcionamiento de la bomba, el goteo

puede aumentarse ligeramente. La empaquetadura debe cambiarse peridicamente. Se debeintroducir cada anillo separadamente, empujando lo ms posible dentro del prensaestopasasentndolo firmemente. Una vez introducido en nmero requerido de anillo deempaquetadura, instalar el casquillo del prensaestopas apretar sus tuercas a mano. Actoseguido, aflojar las tuercas hasta que el casquillo quede suelto. Una buena prctica consisteen poner en marcha la bomba con el casquillo del prensaestopas bastante flojo. Despus quela bomba ha estado funcionando de 10 a 15 minutos apretarlo gradualmente al casquillo hastaque la fuga se reduzca a un goteo constante.

Mantenimiento de bombas centrfugas a engranaje:Bombas centrfugas: El cuerpo de las bombas, as como el soporte de los cojinetes es dehierro fundido, de grano fino homogneo, en lo que interesa el mantenimiento, debe tenerseen cuenta que el material est exento de soldaduras fallas. Los ejes deben ser de muy buenacalidad para evitarse en lo posible el desgaste la corrosin, de ah el empleo de aceroinoxidable. La caja del prensaestopas deber estar bien lubricada refrigerada laempaquetadura por una derivacin de agua de la impulsin de la bomba. Los repuestos mscrticos de las bombas son los cojinetes eventualmente el eje. Un stock razonable derepuestos seria, entonces, un juego de cojinetes. Si se practica una inspeccin adecuada a loscojinetes, se puede evitar el tener un eje de repuesto, pues con la inspeccin se advertir atiempo si el aro interior del cojinete gira, desgastando el eje, efecto que tambin puedeproducir una empaquetadura reseca o excesivamente apretada.

Los principales datos sobre las bombas que debe registrar el jefe de mantenimiento son:Marca fabricante.Modelo y/o tipo.Caudal al rgimen previsto.Rendimiento total con el rgimen de caudal mximo, en %.Rendimiento total con el rgimen de caudal previsto, en %.Altura manomtrica con el caudal de rgimen previsto.

Para bombas a engranajes helicoidales interesa siempre conocer la presin efectiva que seobtiene con el rgimen de caudal deseado:

Velocidad de rotacin para el rgimen previsto.Potencia mecnica o elctrica requerida en el eje de la bomba.Sistema de arranque de motor elctrico.


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Sistema de acoplamiento ente motor elctrico y bomba.Materiales de que est compuesto el rotor, la carcasa, el eje de accionamiento,cojinetes y el lubricante sugerido por el fabricante.Dimensiones principales de la bomba.Detalle de los accesorios complementarios.

Bombas a engranaje: Estas bombas estn destinadas a trasegar fluidos o sustancias con unaviscosidad superior a la del agua, tales como combustibles, aceites, etc. Donde la presin y latemperatura dependen de las condiciones del proceso. La lubricacin de los rodamientos estefectuada por el mismo fluido trasegado por la bomba. Los fabricantes cuidan de que la cajaprensaestopas este dispuesta en forma accesible para facilitar el cambio de lasempaquetaduras. Por lo menos una vez al ao conviene verificar el desgaste de los engranajesen relacin con las tolerancias admitidas por el fabricante. En general requierenmantenimiento mnimo si se respetan las condiciones de trabajo. No tiene objeto hablar derepuesto pues por lo general se reemplaza la bomba por otra nueva cuando los engranajes hansufrido excesivo desgaste. El jefe de mantenimiento decidir si se justifica o no el juego decojinetes que si es conveniente en el caso de una bomba centrifuga. Estas bombas requierenmuy poco mantenimiento. La frecuencia de inspeccin esta ntimamente ligada con lascondiciones de servicio. Sobre la base de 8 hs de funcionamiento, anualmente deberaefectuarse las siguientes operaciones:

Limpiar el depsito de aceite de los cojinetes reponer aceite nuevo; Verificar el estado de los cojinetes. Verificar el estado de la empaquetadura su accin sobre el eje pues si lo daa

deber ser cambiado.Cuando las boquillas de engrase tengan juntas de fieltro para el ajuste de las respectivas

tapas, conviene reponerlas, pues al cabo de un ao se han resecado y o endurecidos.Condicin de funcionamiento. No pretender que una bomba haga ms o menos que lo que sucapacidad permite. En ningn momento nadie debe desviarse radicalmente de esascondiciones, si observar atentamente los factores siguientes:

Caudal excesivo.Altura de elevacin excesiva.Velocidad excesiva.Presin de aspiracin insuficiente.Cambio en el lquido que se bombea.

ConclusinLas transmisiones hidrostticas tienen mucha importancia en el mbito de la industria ya quesin este sistema no se podran mover grandes cantidades de peso, ni se podran realizartrabajos de levantamiento de carga. Las transmisiones hidrostticas han adquirido granimportancia debido a su gran potencia que llegan a adquirir. Como ya hemos visto tienegrandes ventajas con respecto a las transmisiones mediante sistemas neumticos.


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Bibliografa

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Hidrulica Aplicada a las mquinas herramientasDurr y Wachter1985.

Manual de oleohidrulica industrialVickers1979.

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