Hidráulic Basic Fluid Power

3INTRODUCCIN AL CURSO

Bienvenidos al Curso de Capacitacin Interactivo de Hidrulica Bsica de IIT. Estecurso ha sido diseado para ofrecerle un conocimiento amplio sobre los conceptosms importantes de la hidrulica. Al terminar este curso, deber tener conocimientoacerca de varias leyes fsicas bsicas aplicadas a la potencia hidrulica, as comosobre planos esquemticos y diseo de sistemas. Estudiar los diversoscomponentes encontrados en un sistema hidrulico tpico y cmo dichoscomponentes funcionan e interactan entre s.

Desde el men principal, puede seleccionar cualquiera de los temas del curso, queaparecen sobre el lado derecho de la pantalla. Aunque puede estudiar estos temasen cualquier orden, le recomendamos empezar por el primer tema de la lista, LeyesFsicas de la Potencia Hidrulica, y seguir con los dems temas en orden, desde elprincipio hasta el final. Estos temas se presentan en un orden determinado a fin deayudarlo a comprender mejor el material suministrado. Mientras use este programa,puede volver a la pantalla del men principal en cualquier momento.

La naturaleza interactiva de este programa le permitir estudiar y aprender a supropio ritmo. Usted ver que le resultar til revisar la informacin con frecuencia,aun despus de haber terminado el curso.

Este manual sirve como complemento del CD. El manual incluye:

Notas Aplicacines adicionales Frmulas expandidas Preguntas adicionales

Este manual se ubica en el Portal Web en www.fluidpowerzone.com

Nota: Las respuestas a la mayora de las preguntas de los cuestionarios seencuentran a continuacin de cada seccin de cuestionario del CD. Se puedeencontrar un examen posterior en la seccin de e-learning (aprendizaje electrnico)en www.fluidpowerzone.com

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4INSTRUCCIONES PARA CARGAR EL PROGRAMA:

Inserte el CD en la unidad de CD-ROM. Este CD tiene una funcin de autoejecucinincorporada; si el programa no se inicia automticamente siga estas instrucciones.Haga doble clic en "Mi PC", haga doble clic en el icono IIT que muestra el contenidode la unidad de CD-ROM, y luego haga doble clic en Runme.exe.

Despus de una breve introduccin, aparece la pantalla que vemos a la izquierda.Este es el men principal de su CD de Hidrulica Bsica. Las opciones aparecen ala derecha. Observe las otras funciones de navegacin que aparecern durante estecurso de capacitacin. Si tiene algn problema o pregunta adicional, llame a laasistencia tcnica de IIT al 888-351-8847 o al (801) 356-2268.

Aunque puede ir directamente a cualquier tema, le recomendamos comenzar porLeyes Fsicas de la Potencia Hidrulica, y seguir la secuencia de los dems temasde la capacitacin. Algunos conceptos se basan en temas que aparecenanteriormente en el curso y toda la prctica del laboratorio interactivo exige que seestudie el material relacionado en primer lugar.

Se han incluido notas adicionales en este manual para ayudar a incrementar suconocimiento de los principios enseados.

5NDICE

Leyes Fsicas de la Potencia Hidrulica 6

Bombas 32

Actuadores 46

Control de Presin 54

Control Direccional 74

Vlvulas de Control de Flujo 86

Acondicionamiento de los Fluidos 96

Vlvulas de Retencin 112

Componentes Secundarios 116

Conductores de Fluido 124

Comprensin de Planos Esquemticos 132

Diseo Bsico de Sistemas 150

6LEYES FSICAS DE LA POTENCIA HIDRULICA

Introduccin

Las lecciones y ejercicios de esta seccin le ayudarn a comprender mejor losprincipios bsicos de las leyes fsicas que rigen la potencia hidrulica. Estosprincipios son inmutables y su comprensin correcta le proporcionar una baseslida a partir de la cual podr aprender mucho ms acerca de la potencia hidrulica.En estas secciones, como a lo largo de todo el programa, se le brindar la opcin decontestar un breve cuestionario. Los resultados de dichos cuestionarios no seregistran y se ofrecen solamente para que pueda controlar su propio progreso. Dehecho, incluso se le proporcionan las respuestas.

Energa

Energa: Podemos empezar nuestro estudio de hidrulica bsica estableciendo enprimer lugar que la potencia hidrulica es otro mtodo para transferir energa. Estatransferencia de energa se genera desde un motor elctrico, o fuente de potencia deentrada, a un actuador o dispositivo de salida. Este medio de transferencia deenerga, aunque no siempre es el ms eficiente, cuando se aplica correctamentepuede ofrecer un control de trabajo ptimo. La energa se puede definir como lacapacidad de trabajo.

Trabajo: El trabajo se define como fuerza a travs dedistancia. Si levantamos 1000 libras a una distancia de 2pies, hemos ejecutado trabajo. La cantidad de trabajo semide en pies-libras. En nuestro ejemplo, hemos movido 1000libras a 2 pies, o hemos ejecutado 2000 pies-libras detrabajo.

Potencia: La potencia se puede definir como lavelocidad de ejecucin del trabajo, o trabajo entiempo expresado en segundos. Si levantamos 1000libras a 2 pies en 2 segundos, habremos obtenido1000 unidades de potencia, o 1000 veces 2, divididopor 2 segundos. Para obtener un significado relativopara la medicin de potencia, debemos convertir estoa potencia en HP, o caballos de fuerza, que es unaunidad para medir la energa.

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7NOTAS

La hidrulica es un medio de transmisin de potencia.

Trabajo (pulgadas-libras) = Fuerza (libras) x Distancia (pulgadas)

Potencia = Fuerza x Distancia Tiempo

Importante:

Dado que ningn sistema es 100% eficiente, se debe agregar el factor de eficienciaal HP (caballos de fuerza) de entrada calculado.

Ejemplo:HP de entrada = 10 GPM x 1500 PSI = 8,75 HP = 10 HP

1714 (constante) 0,85 (efficiencia)

Regla prctica: 1 GPMA 1500 psi = 1 caballo de fuerza (HP) de entrada

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Horsepower: Matemticamente, la potencia hidrulica se expresa de la siguientemanera: los caballos de potencia equivalen al flujo, en galones por minuto,multiplicado por presin, en libras por pulgada cuadrada, dividido por 1714, unaconstante. En nuestro ejemplo, se levantan 10.000 libras (esta es la fuerza) a unadistancia de 1 pie (este es el trabajo que se debe ejecutar). Si levantamos la cargaen 2 segundos, habremos definido un requisito de potencia. Esto se puede expresarcomo caballaje hidrulico. Para levantar 10.000 libras a una distancia de un pie en 2segundos, debemos tener un caudal de flujo requerido a una presin especfica,basada en el tamao del cilindro y la descarga del flujo de la bomba. En esteejemplo, se necesita un bombeo de 10 galones por minuto para extender el cilindroen 2 segundos. La presin requerida para levantar 10.000 libras es de 1500 psi(basada en el dimetro del cilindro). Basndose en la frmula, el requisito terico decaballos de potencia ser de 8,75.

Calor: La ley de conservacin de la energa establece que la energa no se puedecrear ni destruir, pero puede cambiar su forma. La energa en un sistema hidrulicoque no se utiliza para trabajo asume la forma de calor. Por ejemplo, si tenemos 10galones por minuto que pasan a travs de una vlvula de alivio con un ajuste depresin de 1500 psi, podemos calcular la energa que se transforma en calor.

9NOTAS

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Fuerza torsional: La fuerza torsional es una fuerza de torsin. Se puede medir enpies-libras. En este ejemplo, generamos 10 pies-libras de fuerza torsional al aplicar10 libras de fuerza a una llave de tuercas de 1 pie de largo (12 pulg.). Esta mismateora se aplica a los motores hidrulicos. Los motores hidrulicos son actuadoresclasificados en valores especficos de fuerza torsional a una presin determinada. Lafuerza de torsin, o fuerza torsional, es el trabajo generado. Las rpm (revolucionespor minuto) de un motor a una fuerza torsional determinada especifican el uso deenerga o requisito de potencia hidrulica.

Cuestionario

1. Si se mueve 2 pies un peso de 500 libras, se obtienen 1000 pies-libras de trabajo.a) Verdaderob) Falso

2. La potencia se define como la velocidad de ejecucin de trabajo.a) Verdaderob) Falso

3. La. energa desperdiciada en un sistema hidrulicoa) hace que el sistema sea ms eficiente.b) se destruye.c) se transforma en calord) se utiliza para generar trabajo.

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NOTAS

Un caballo de fuerza = 33.000 pies-libras por minuto o 33.000 libras elevadas un pieen un minuto.

Un caballo de fuerza = 746 vatios

Un caballo de fuerza = 42,4 BTU por minuto.

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Frmulas de energa

1 kw = 1,3 HP

1 HP = 550 pies-libras por segundo

HP hidrulico = GPM x PSI 1714 x Efic. de la bomba

Fuerza torsional (pulg.-libras) = PSI x Despl. (pulg.3 /rev) 6,28

Fuerza torsional (pulg.-libras) = HP x 63.025 RPM

HP = fuerza torsional (pies-libras) x RPM 5252

BTU (por hora) = D PSI x GPM x 1,5

Centgrados = (Fahrenheit - 32) 5/9

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NOTAS

Para determinar el volumen (pulgadas cbicas) requerido para mover un pistn auna distancia determinada, multiplique el rea de la seccin transversal del pistn(pulgadas cuadradas) por el recorrido (pulgadas).

Volumen = A x L

La velocidad del pistn de un cilindro depende de su tamao (rea del pistn) y delcaudal de flujo dentro de l.

Velocidad (pulgadas/minuto) = Flujo (pulgadas cbicas/minuto) rea (pulgadas cuadradas)

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Flujo

El flujo en un sistema hidrulico se produce desde una bomba de desplazamientopositivo. Esto es distinto del caso de una bomba centrfuga, que no es dedesplazamiento positivo. Existen tres principios importantes que se debencomprender relacionados con el flujo en un sistema hidrulico.

Primer principio: El flujo es lo que lo hace funcionar. Para que cualquier elemento enun sistema hidrulico se mueva, se debe suministrar flujo al actuador. Este cilindrose retracta. Slo se puede extender si hay flujo dentro del puerto B. Si se desplaza lavlvula de control direccional, esto har que se enve flujo, ya sea para extender oretractar el cilindro.

Segundo principio: El caudal del flujo es lo que determina la velocidad. El caudal delflujo generalmente se mide en galones por minuto o GPM. Los GPM sondeterminados por la bomba. Los cambios en el flujo de salida de la bomba cambianla velocidad del actuador.

Tercer principio: Con un caudal de flujo determinado, los cambios en eldesplazamiento de volumen del actuador cambian la velocidad del actuador. Si haymenos volumen para desplazar, los ciclos del actuador sern ms rpidos. Porejemplo, hay menos volumen para desplazar cuando se retracta, debido a que elvstago del cilindro ocupa espacio, reduciendo el volumen que se debe desplazar.Observe la diferencia de velocidad entre la extensin y la retraccin.

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NOTAS

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Cuestionario

1. Si se cambia el caudal del flujo de un actuador, esto no tendr ningn efecto sobrela velocidad del actuador.a) Verdaderob) Falso

2. Si se reemplaza un cilindro por otro con un dimetro mayor, la velocidad a la que elnuevo cilindro se extiende y se retracta:a) no cambia.b) aumenta.c) disminuye.

Frmulas de Flujo

1 galn = 231 pulgadas cbicas

Volumen (del cilindro) desplazado = recorrido x rea efectiva

Velocidad del cilindro (pies/minuto) = GPM x 19,25 rea (pistn)

GPM (terico) = RPM de la bomba x pulg.3 231

Volumen requerido (GPM) = volumen desplazado x 60

tiempo (seg) x 231

Volumen requerido (motor hidr.) = RPM x Despl (pulg.3 ) 231

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NOTAS

Los fluidos son ligeramente compresibles, sin embargo, para simplificar el ejemplolos consideraremos como no compresibles.

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Definicin de Presin

La presin en un sistema hidrulico proviene de la resistencia al flujo. Para ilustrarmejor este principio, piense en el flujo que se descarga desde una bombahidrulica. La bomba produce flujo, no presin. Sin embargo, si empezamos arestringir el flujo desde la bomba, esto genera presin.

Esta resistencia al flujo es inducida por carga desde el actuador y tambinse genera a medida que el fluido pasa a travs de los distintosconductores y componentes. Todos los puntos de resistencia, como porejemplo, los recorridos largos de tuberas, codos y los diversoscomponentes son acumulativos en serie y contribuyen a la presin total delsistema.

La ley de Pascal es la base para comprender la relacin entrefuerza, la presin y el rea. La relacin a menudo se expresacon el siguiente smbolo:

Matemticamente, esta relacin se expresa como: Fuerza es igual a presinmultiplicada por rea. La presin es igual a la fuerza dividida por el rea, y el rea sepuede calcular dividiendo la fuerza por la presin.

La ley de Pascal se expresa de la siguiente manera: la presinque se aplica sobre un fluido confinado en reposo se transmite sindisminucin en todas las direcciones y acta con fuerza igualsobre reas iguales y en ngulo recto con respecto a ellas. En elejemplo siguiente, tenemos un recipiente lleno de un lquido nocomprimible. Si se aplican 10 libras de fuerza a un tapn de 1pulgada cuadrada, el resultado ser 10 libras de fuerza sobre cadapulgada cuadrada de la pared del recipiente. Si el fondo delrecipiente es de 20 pulgadas cuadradas en total, la fuerzaresultante ser de 10 psi multiplicado por 20 pulgadas cuadradaso 200 libras de fuerza total, debido a que la fuerza es igual a lapresin multiplicada por el rea.

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NOTAS

La fuerza (libras) ejercida por un pistn se puede determinar multiplicando el readel pistn (pulgadas cuadradas) por la presin aplicada (PSI).

(Para saber cul es el rea, eleve el dimetro al cuadrado y multiplquelo por 0,7854)

A 0,7854A = d2 x 0,7854 d =

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Presin Inducida por Carga

La presin inducida por carga se define como la presin generada por la carga, o lafuerza sobre el actuador. El rea efectiva del pistn del cilindro es el rea disponiblepara la generacin de fuerza. En nuestro ejemplo, una fuerza de 10.000 librasrepresenta una presin inducida por carga de 1000 psi, basndose en la frmula.Cuando el cilindro se extiende, la presin requerida para mover la carga de 10.000libras es de 1000 psi, menos la friccin.

Durante la retraccin, el rea efectiva es de slo 5 pulgadas cuadradas. Estoaumenta la presin requerida a 2.000 psi, necesarios para retractar la carga.

Cada de Presin

La presin que no se utiliza directamente para proporcionar trabajo se puede definircomo cada de presin o presin resistiva. Es la presin requerida para empujar elfluido a travs de los conductores hacia el actuador. Esta energa asume la forma decalor. Una cada excesiva de la presin puede contribuir a la acumulacin excesivade calor en el sistema hidrulico. Esta presin resistiva es acumulativa y se debeagregar a los requisitos generales de presin del sistema.

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NOTAS

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Cuestionario

1. Si se aumenta la carga sobre un actuador, se produce una reduccin en la presindel sistema.

a) Verdaderob) Falso

2. La presin es un resultado del flujo.a) Verdaderob) Falso

3. La presin se mide en pulgadas-libras.a) Verdaderob) Falso

Frmulas de Presin

Barra = 14,5 psi Fuerza (lbs) = Presin x rea

Presin (psi) = Fuerza rea (pulg.2 ) = Fuerza rea (pulg.2 ) Presin (psi)

rea = d2 x 0,7854 Dimetro = rea 0,7854

PSI = lbs. = Libras por pulgada cuadrada absoluto pulg.2

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NOTAS

Los tipos de fluido hidrulico varan segn las aplicaciones; los cuatro tipos mscomunes son:

1. Con base de petrleo: el ms comn y de mejor aplicacin cuando no serequiere un retardador de incendios.

2. Glicol de agua: se utiliza cuando se requiere un fluido ignfugo. Cuando seutiliza glicol de agua se debe reducir la capacidad normal de la mayora delas bombas o se requieren cojinetes especiales.

3. Sintticos: se utilizan cuando las aplicaciones requieren propiedadesignfugas o aislantes. Los fluidos sintticos normalmente no son compatibles con la mayora de los compuestos de sellado.

4. No causa dao al medio ambiente: Los fluidos cuyo impacto en el medioambiente ser mnimo en el caso de un derrame.

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Fluidos

Descripcin General

El estudio de la potencia hidrulica implica la comprensin del mecanismo detransmisin de energa a travs de un lquido confinado. El fluido hidrulico bienpuede ser considerado como el componente ms importante de un sistemahidrulico. Sirve como lubricante, como medio de transferencia de energa y comosellador.

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NOTAS

Velocidad mxima del aceite recomendada en tuberas hidrulicas:

Tubera de succin de la bomba 2-4 pies por segundo Tuberas de presin a 500 psi 10-15 pies por segundo Tuberas de presin a 3000 psi 15-20 pies por segundo Tuberas de presin a ms de 3000 psi 25 pies por segundo

La caracterstica ms importante de un fluido es su viscosidad.

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En nuestro ejemplo de lubricacin, el fluido hidrulico como lubricante permite queeste bloque se deslice con menos friccin y desgaste de las piezas. En el ejemplode medio de transferencia de calor, el fluido calentado entra e irradia su energahacia afuera, dejando el sistema ms refrigerado. En el ejemplo de transferencia deenerga, el fluido hidrulico transfiere la energa desde el lado de entrada hacia ellado de salida debido a que el fluido es bsicamente no comprimible. En el ejemplode sellador, el fluido hidrulico entre la pared y el pistn acta como sellador debidoa su viscosidad.

El fluido hidrulico es bsicamente no comprimible y puedeasumir la forma de cualquier recipiente. Debido a ello,presenta cierta ventaja en la transmisin de fuerza. Estos sonejemplos en los que el fluido adopta la forma de unrecipiente.

Si se utiliza una bomba de desplazamiento positivo, se transmite energa desde elmotor elctrico, o fuente de entrada, hacia el actuador, que es la salida, a travs delmedio representado por un fluido no comprimible. A medida que el fluido pasa por

los conductores y componentes, se deben cumplir determinadas consideracionespara asegurar la mxima eficiencia en la transferencia de energa. Entre estasconsideraciones se incluyen la comprensin y la aplicacin adecuada de lavelocidad y la viscosidad del fluido.

Velocidad

La velocidad es la distancia que recorre el fluido por unidadde tiempo. En el caso de un volumen fijo de fluido queatraviesa un conductor, la velocidad del fluido depende deldimetro interno del conductor.Si el dimetro de un conductoraumenta, la velocidad del fluido disminuye. A la inversa, si eldimetro del conductor disminuye, la velocidad del fluidoaumenta.

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NOTAS

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Para ilustrar mejor este principio, tenemos dos sistemas simples en los cuales dosbombas con un desplazamiento igual de 30 galones por minuto desplazan el fluidopor conductores de distintos tamaos. El desplazamiento es el mismo, mientras quela velocidad del fluido vara segn el tamao del conductor. El fluido que hace girar elvolante 2 se mueve 4 veces ms rpido que el fluido que hace girar el volante 1,debido a que el dimetro interno de la tubera para el volante 1 es dos veces mayorque el dimetro interno para el volante 2. Sin embargo, los volantes giran a la mismavelocidad debido a que el desplazamiento de volumen es igual en ambos sistemas.

Viscosidad

La viscosidad es una medida de la resistencia al flujo de un lquido. Un fluido msdenso presenta ms resistencia al flujo y una mayor viscosidad. La temperaturaafecta la viscosidad. A medida que aumenta la temperatura de un fluido hidrulico,su viscosidad o resistencia al flujo disminuye.

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NOTAS

Lo siguiente se aplica a los fluidos hidrulicos con base a petrleo:

El aceite hidrulico sirve como lubricante y es prcticamente no comprimible.Se comprime aproximadamente 0,5% a 1000 psi.

La presin en el fondo de una columna de aceite de un pie ser deaproximadamente 0,4 psi. Para saber la presin en el fondo de cualquiercolumna de aceite, se debe multiplicar la altura en pies por 0,4.

La presin atmosfrica es equivalente a 14,7 psia a nivel del mar (psia: libraspor pulgada cuadrada absoluto).

Las lecturas del manmetro no incluyen la presin atmosfrica a menos quese indiquen las psia.

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Un viscosmetro, el dispositivo que se utiliza para medir laviscosidad de un lquido, consiste en un pequeo depsitorodeado por un bao mara que se utiliza para calentar ymantener el lquido a una temperatura constante. Hay unpequeo orificio debajo del depsito a travs del cual ellquido puede pasar una vez que se calienta a unatemperatura especificada. Se utiliza un temporizador paradeterminar cunto tiempo se tarda en llenar un recipiente de60 mililitros. La cantidad de segundos que se tarda en llenarel recipiente a una temperatura determinada es la viscosidaddel lquido a esa temperatura.

Cuestionario

1. La viscosidad se ve afectada por el dimetro del conductor de fluido.a) Verdaderob) Falso

2. Con un determinado caudal de flujo, si se aumenta el dimetro del conductor defluido esto hace que la velocidad del fluido aumente.


3. La cada de presin en un conductor de fluido se debe a una fuga.a) Verdaderob) Falso

Frmulas de fluidos

Caudal del Flujo (GPM) = Velocidad (pies/seg.) x rea (pulg.2 ) 0,3208

rea del conductor (pulg.2 ) = GPM x 0,3208 Velocidad (pies/seg.)

Velocidad del fluido (pies/seg.) = GPM x 0,3208 rea

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NOTAS

El fluido es empujado, no succionado hacia dentro de una bomba.

Las bombas no bombean presin; su propsito es crear flujo (la presin es elresultado de la resistencia al flujo).

Para determinar la capacidad requerida de la bomba:GPM = Velocidad (rpm) x Displazamiento (pulg.3 /rev)

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BOMBAS

Introduccin

Aunque existen varios tipos de bombas hidrulicas, el nico propsito de lasbombas es proporcionar flujo al sistema hidrulico. En esta seccin aprender mssobre los tres tipos bsicos de bombas hidrulicas: bombas de engranajes,bombas de paletas y bombas de pistn. Es importante comprender las diferencias ysimilitudes entre estos tipos de bombas, sus capacidades de desplazamiento defluidos y su aplicacin correcta en un sistema hidrulico.

Bombas de Engranajes

Las bombas son componentes del sistemahidrulico que convierten la energa mecnicatransmitida desde un motor elctrico a energahidrulica. Las bombas de engranajes soncompactas, relativamente econmicas y tienenpocas piezas mviles. Las bombas deengranajes externas se componen de dosengranajes, generalmente del mismo tamao,que se engranan entre s dentro de una carcasa.El engranaje impulsor es una extensin del ejeimpulsor. Cuando gira, impulsa al segundoengranaje. Cuando ambos engranajes giran, el fluido se introduce a travs delorificio de entrada. Este fluido queda atrapado entre la carcasa y los dientes derotacin de los engranajes, se desplaza alrededor de la carcasa y se empuja atravs del puerto de salida.La bomba genera flujo y, bajo presin, transfiere energadesde la fuente de entrada, que es mecnica, hasta un actuador de potenciahidrulica.

Cuestionario

1. Las bombas de engranajes:a) son de volumen variable.b) son centrfugas.c) tienen un desplazamiento positivo.d) son compensadas por presin.

2. El desplazamiento de la bomba de engranajes aumenta cuando aumentan lasRPM de entrada.


3. Las bombas de engranajesa) atrapan el fluido entre los dientes y la carcasa.b) tienen muchas partes mviles.c) se utilizan para controlar las vlvulas de control de presin.

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NOTAS

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Bombas de Paletas

No Balanceadas:

La parte giratoria de la bomba, o el conjuntodel rotor, se ubica fuera del centro del anillode leva o carcasa. El rotor est conectado aun motor elctrico mediante un eje. Cuando elrotor gira, las paletas se desplazan haciaafuera debido a la fuerza centrfuga y hacencontacto con el anillo, o la carcasa, formandoun sello positivo.

El fluido entra a la bomba y llena el rea de volumen grande formada por el rotordescentrado. Cuando las paletas empujan el fluido alrededor de la leva, el volumendisminuye y el fluido se empuja hacia afuera a travs del puerto de salida.

Balanceadas:

En la bomba de paletas no balanceada, que se hadescrito anteriormente, una mitad del mecanismo debombeo se encuentra a una presin inferior a laatmosfrica, mientras que la otra mitad est sometida ala presin total del sistema. Esto da como resultado unacarga en los costados sobre el eje mientras se encuentrabajo condiciones de alta presin. Para compensar esto,la forma del anillo en una bomba de paletas balanceadacambia de circular a forma de leva. Con este diseo, losdos cuadrantes de presin se oponen entre s. Dospuertos se encargan de la entrada del fluido y otros dos bombean el fluido haciaafuera. Los dos puertos de entrada y los dos puertos de descarga estn conectadosdentro de la carcasa. Como se encuentran ubicados sobre lados opuestos de lacarcasa, la fuerza excesiva o la acumulacin de presin sobre uno de los lados esneutralizada por fuerzas equivalentes pero opuestas sobre el otro lado. Cuando lasfuerzas se equilibran, se elimina la carga en los costados del eje.

El flujo se crea de la misma manera que se ha descrito en el ejemplocorrespondiente a la bomba de paletas no balanceada; la nica diferencia es que lascavidades de descarga y de succin son dos en lugar de una. Se debe tener encuenta que las bombas de paletas de desplazamiento positivo y volumen constanteque se utilizan en los sistemas industriales son generalmente de diseobalanceado.

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NOTAS

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Cuestionario

1. Las bombas de paletasa) pueden tener un desplazamiento variable.b) no son de desplazamiento positivo.c) utilizan un rotor para ejecutar el bombeo.

2. Una bomba de paletas balanceada utiliza un anillo de leva elptico para loscuadrantes de presin opuestos.


3. Cul de estas piezas no forma parte de una bomba de paletas?a) Paletab) Rotorc) Anillo de levad) Barril

Bombas de Pistn

Las bombas de pistn axial convierten el movimiento giratorio de un eje de entradaen un movimiento axial de vaivn, que se produce en los pistones. Esto se logra pormedio de una placa basculante que es fija o variable en su grado de ngulo. Cuandoel conjunto del barril de pistn gira, los pistones giran alrededor del eje con laszapatas de los pistones haciendo contacto con y deslizndose sobre la superficie dela placa basculante. Para simplificar la ilustracin, un solo pistn aparece animado.

Con la placa basculante en posicin vertical, no se produce ningn desplazamientoya que no hay movimiento de vaivn. A medida que el ngulo de la placa basculanteaumenta, el pistn se mueve hacia adentro y hacia fuera del barril siguiendo elngulo de la placa basculante.

En el diseo real, el barril del cilindro est equipado con varios pistones. Duranteuna mitad del crculo de rotacin, el pistn se mueve hacia fuera del barril del cilindroy genera un aumento del volumen. En la otra mitad de la rotacin, el pistn se muevehacia adentro del barril del cilindro y genera una disminucin del volumen. Estemovimiento de vaivn succiona fluido y lo bombea hacia fuera.

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NOTAS

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Cuestionario

1. La bomba de pistna) transforma el movimiento de vaivn en movimiento giratorio.b) utiliza slo un pistn.c) requiere un drenaje de carcasa.d) slo son de volumen fijo.

2. Al aunmentar el ngulo de la placa basculante en una bomba de pistn:a) aunmenta el desplazamiento de la bomba.b) aunmenta la velocidad de rotacin de la bomba.c) aunmenta la presin de salida.

3. Las bombas de pistn axial utilizan una placa basculante giratoria.a) Verdaderob) Falso

Fija versus Variable

Existen dos tipos de bombas hidrulicas de desplazamiento positivo. Una bombafija, que produce un flujo fijo en galones por minuto segn las rpm del motor elctricoy una bomba variable, que puede variar su velocidad en galones por minuto mientrasque las rpm de entrada permanecen constantes. Aunque el desplazamiento se midenormalmente en volumen desplazado por revolucin, la salida se mide en galonespor minuto o gpm.

En este ejemplo, un motor que gira a 1200 rpm impulsa una bomba de engranajesde desplazamiento fijo que produce un flujo de 5 galones por minuto. Los gpmpueden cambiar si las rpm del motor cambian.

Cuando se utiliza una bomba de desplazamiento variable en el sistema, los gpm sepueden modificar de dos formas. Como en el caso de las bombas dedesplazamiento fijo, los gpm cambian si se modifican las revoluciones por minutodel motor. La segunda forma consiste en modificar el desplazamiento de la bomba.Por ejemplo, el desplazamiento de una bomba de pistn axial es determinado por la

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NOTAS

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distancia que se empujan y se retiran los pistones en el barril del cilindro. Como elngulo de la placa basculante controla esta distancia en una bomba de pistn axial,slo es necesario cambiar el ngulo de la placa basculante para modificar eldesplazamiento del pistn y el volumen de la bomba. Se aplican diferentes mediospara modificar los ngulos de la placa basculante. Entre ellos se incluyen palancasde mano, topes mecnicos o, aun ms sofisticados, dispositivos posicionadoshidrulicamente. Si la bomba produce un flujo de 5 galones por minuto a 1200

revoluciones por minuto y desplazamiento mximo, los gpm se pueden modificarcolocando la placa basculante en posicin vertical o disminuyendo el caudal de labomba. Esto har que el flujo vare de 5 a 0 galones por minuto.

Cuestionario

1. Las bombas de engranajes:a) pueden ser variables.b) generalmente no se utilizan en hidrulica.c) cambian el desplazamiento con cambios en las RPM.d) suministran una salida constante con RPM constantes.

2. Las bombas de desplazamiento variable cambian el flujo de salida al:a) cambiar ya sea las RPM (revoluciones por minuto) o la placa basculante de

la bomba.b) cambiar solamente el ngulo de la placa basculante.c) cambiar solamente las RPM de la bomba.

3. Las bombas de volumen variable tambin pueden ser compensadas por presin.a) Verdaderob) Falso

4. Las bombas de pistn:a) aumentan el flujo al aumentar el ngulo de la placa basculante.b) reducen el flujo con el aumento del ngulo de la placa basculante.c) logran un desplazamiento completo cuando el grupo de rotacin est girando.

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NOTAS

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Compensadas por Presin

Las bombas de volumen variable tambinpueden ser compensadas por presin. Unabomba de pistn compensada por presindisminuye el recorrido o pasa a una salidanula a una presin predeterminada. Esto selogra posicionando hidrulicamente lascmaras de bombeo en salida nula mientrasse mantiene la presin del compensador enla salida de la bomba. En este ejemplo se ha

utilizado una bomba de pistn compensada por presin. Es til comprender lafuncionalidad de una bomba de pistn.

Cuando los pistones giran alrededor del eje y siguen el ngulo de la placabasculante, estn bombeando fluido hacia afuera por la salida, lo que proporcionapresin para mover un componente, como por ejemplo, un cilindro. Cuando elcilindro llega al final de su recorrido, la presin en la salida de la bomba aumentadado que el paso del flujo de los fluidos est bloqueado.

Esta presin hace que el carrete de compensacin se eleve, permitiendo que elfluido presurizado energice el pistn que disminuye el recorrido y ejerza presincontra la placa basculante, forzndola a la posicin vertical. Cuando la placabasculante est en posicin vertical, entonces la bomba disminuye su recorrido y lapresin en el puerto de salida se mantiene a nivel constante. Se produce unacantidad muy pequea de flujo para mantener la presin de disminucin delrecorrido. Este flujo se desva hacia la carcasa y se transporta nuevamente hacia eldepsito a travs de la salida del drenaje de carcasa de la bomba.

De los tres tipos de bombas hidrulicas descritos, es decir, bomba de engranajes,bomba de paletas y bomba de pistn axial, solamente la bomba de paletas y labomba de pistn pueden ser compensadas por presin.

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NOTAS

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Cuestionario

1. Cuando se disminuye el recorrido o se compensa completamente una bomba depistn axial:

a) la placa basculante se ubica en un ngulo de 19 grados.b) la placa basculante se ubica en un ngulo de 0 grado.c) no hay presin.d) hay un flujo mximo.

2. Una bomba axial compensada por presin disminuye su recorrido si el flujo sebloquea.


3. Cuando una bomba compensada por presin se est desplazando, tenemos flujoa presin operativa.


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NOTAS

Los cilindros de tipo "fresa" son de diseo ms slido que los cilindros de vstagotensor. Entre las aplicaciones para los cilindros de tipo "fresa" se incluyen prensas,gras, siderrgica y laminadores.

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ACTUADORES

Introduccin

El actuador es el componente de interfaz que convierte la potencia hidrulica enpotencia mecnica. Un actuador puede ser un cilindro que produce un movimientolineal o un motor hidrulico que produce un movimiento rotativo. Una vez que hayacompletado esta seccin, deber tener un buen conocimiento de la manera en quefuncionan los actuadores en un sistema hidrulico.

Cilindros

Los cilindros son actuadores lineales. Su fuerza de salida, o movimiento, se produceen lnea recta. Su funcin es convertir la potencia hidrulica en potencia linealmecnica. Entre sus aplicaciones de trabajo se incluyen empujar, arrastrar, inclinar yejercer presin. El tipo y el diseo del cilindro dependen de las aplicacionesespecficas.

Tipos

El ariete hidrulico es quizs el ms simple de los actuadores. Tiene unasola cmara de fluido y ejerce fuerza en una sola direccin. Se utiliza enaplicaciones en las que se necesita estabilidad sobre cargas pesadas.Un solo cilindro activo se presuriza en un extremo solamente. El extremoopuesto se ventila hacia el depsito o la atmsfera. Han sido diseadosde tal manera que la carga o un dispositivo, como por ejemplo, un resorteinterno, hace que se retracten.

El cilindro de doble accin es el cilindro ms comn que se utiliza en lahidrulica industrial. Se puede aplicar presin en cualquiera de lospuertos, suministrando potencia en ambas direcciones. Estos cilindrostambin se clasifican como cilindros diferenciales debido a las reas deexposicin desigual durante las operaciones de extensin y retraccin. Ladiferencia en el rea efectiva se debe al rea del vstago que reduce el

rea del pistn durante la retraccin. La extensin es ms lenta que la retraccindebido a que se requiere una mayor cantidad de fluido para llenar el lado del pistndel cilindro. Sin embargo, se puede generar ms fuerza en extensin debido a que elrea efectiva es mayor. En retraccin, la misma cantidad de flujo de bombeo retractael cilindro ms rpidamente debido al volumen reducido desplazado por el vstago.Sin embargo, se genera menos fuerza debido a un rea efectiva menor.

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NOTAS

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Un cilindro de doble vstago se considera como un cilindro de tipo nodiferencial. Las reas en ambos lados del pistn son iguales, suministrandode este modo la misma fuerza en ambas direcciones. Este tipo de cilindrose utilizara, por ejemplo, para acoplar una carga a ambos extremos ocuando se necesita una misma velocidad en ambas direcciones.

Diseo

El conjunto del cilindro consta de un cabezal de acero de extremo de la tapa, unconjunto de barril de acero, un cabezal de acero del extremo del vstago, un cojinetede vstago, un pistn y un vstago de pistn. Se utilizan vstagos de tensin ytuercas para mantener unidos los cabezales y el conjunto del barril. Sellos estticosmantienen la presin conjunta. Se suministra un limpiador de vstago para impedirque cualquier material extrao se introduzca en el rea del cojinete y del sello. Elsellado de las superficies mviles es suministrado por el sello del vstago, queimpide que se produzca una fuga de fluido ms all del vstago, y los sellos delpistn, que evitan que el fluido se desve del pistn. El fluido es dirigido hacia ydesde el cilindro mediante el puerto de extremo de vstago y el puerto del extremo dela tapa.

Motores

Los motores hidrulicos se clasifican como actuadores giratorios. Los motores seasemejan a las bombas en lo que se refiere a su construccin. Sin embargo, enlugar de empujar el fluido como lo hace la bomba, el fluido ejerce presin sobre elrea interna de la superficie del motor,desarrollando fuerza torsional. Laresistencia desde la carga se producecuando el flujo de la bomba genera unmovimiento de rotacin continuo. Comolos puertos de entrada ysalida puedenestar presurizados, la mayora de losmotores hidrulicos se drenanexternamente.

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NOTES

Tpicamente, los motores hidrulicos se clasifican como motores de alta velocidad(500-10.000 RPM) o de baja velocidad (0-1.000 RPM).

Fuerza torsional (pulgadas-libras) = 63025 x HP RPM

Caballos de fuerza = Fuerza torsional (pulgadas libras) x RPM 63025

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Tipos

Los cuatro tipos ms comunes de motores hidrulicos son de engranaje, de paletasde pistn y de eje acodado.

Aplicacin

Los motores hidrulicos se clasifican principalmente segnel desplazamiento y la fuerza torsional. Lo primero que sedebe tener en cuenta es la fuerza torsional. Los motoreshidrulicos se clasifican en pies-libras o en pulgadas-librasde fuerza torsional por un valor dado en psi, generalmentepulgadas-libras por 100 psi. La fuerza torsional es igual a lacarga multiplicada por el radio. Los motores de

desplazamiento grandes normalmente tienen un radio de mayor tamao sobre elque el fluido hidrulico ejerce presin; por lo tanto, generan mayor fuerza torsional auna presin determinada.

Un motor hidrulico que est clasificado a 1pulgada-libras de fuerza por 1 psi hace girar uncabrestante con un radio de 4 pulgadas. La cargaes de 500 libras. La fuerza torsional requerida esde 2000 pulgadas-libras. En base a laclasificacin de fuerza torsional del motor, lapresin operativa es de 2000 psi. El segundopunto que se debe tener en cuenta es eldesplazamiento. Esto es necesario paradeterminar la cantidad de flujo requerido parahacer girar el motor hidrulico a las revolucionespor minuto requeridas.

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NOTAS

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Cuestionario

1. El propsito de un actuador es convertir la energa hidrulica en energa mecnica.a) Verdaderob) Falso

2. Los cilindros se pueden utilizar para:a) empujar o arrastrar una carga.b) inclinar una carga.c) ejercer presin.d) las tres opciones anteriores.

3. Bajo la misma presin, un cilindro de un solo vstago produce ms fuerza alextenderse que al retractarse.


4. Los motores hidrulicos se clasifican segn la capacidad de desplazamiento yfuerza torsional.


5. Los motores hidrulicos slo se fabrican con dos diseos: de paletas y de pistn.a) Verdaderob) Falso

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NOTAS

IMPORTANTE !

La funcin principal de una vlvula de alivio de presin es proteger al sistema de lapresin excesiva. La vlvula no se debe utilizar para dirigir la presin excesiva haciael depsito, ya que esto puede hacer que el sistema se sobrecaliente.

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CONTROL DE PRESIN

Introduccin

Esta seccin le brinda conocimientos sobre el concepto bsico de la manipulacinde la fuerza a travs un sistema hidrulico, mediante vlvulas de control de presin.Los dos tipos bsicos de diseo aplicados por estas seis vlvulas son poraccionamiento directo y accionadas por piloto. Esta seccin muestra los principiosoperativos de los seis tipos de vlvulas de presin, y en la prctica de laboratoriopodr simular la forma en que las distintas presiones y ajustes controlan elfuncionamiento de estas vlvulas.

Descripcin General

Una cuestin importante en los circuitos de potencia hidrulica es si se debecontrolar el caudal de flujo o el nivel de presin. Un concepto errneo es que lapresin debe controlarse mediante un orificio o dispositivo de control del flujo. Estonunca se logra hacer con precisin. Para el control preciso de la fuerza, se handesarrollado seis tipos de controles de presin. Estos son: la vlvula de alivio, lavlvula de descarga, la vlvula de secuencia, la vlvula reductora de presin, lavlvula de contrabalance y la vlvula de frenado. Los smbolos de estas vlvulas sonsimilares; a menudo slo su ubicacin en el circuito hidrulico determina a qu tipode vlvula de presin pertenecen.

Vlvula de Alivio de Accionamiento Directo

Se puede controlar la presin mxima del sistema mediante una vlvula de presinnormalmente cerrada. Con el puerto primario de la vlvula conectado a un sistemade presin y el puerto secundario conectado al depsito, el cabezal mvil es activadopor un nivel de presin predeterminado; al llegar a este punto se conectan lospasajes primario y secundario, y el flujo se desva al depsito. Este tipo de control depresin se denomina vlvula de alivio.

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NOTAS

Las vlvulas de flujo elevado requieren resortes mayores para facilitar el montaje deconjuntos de vlvulas de mayor tamao. Los resortes mayores contribuyen a unmando manual de presin mayor en la vlvula.

El mando manual de presin es la diferencia entre la presin de apertura y la presinnecesaria para abrir la vlvula por completo.

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Una vlvula de alivio de accionamiento directo es unavlvula en la que el cabezal mvil se mantiene cerradomediante la fuerza directa de un resorte mecnico que esnormalmente ajustable. La tensin del resorte se fijamediante una perilla de ajuste, para mantener el cabezalmvil cerrado hasta que la presin del sistema ejercidacontra el cabezal mvil alcance la presin de aperturadeseada. Cuando la presin del sistema alcance el valorde alivio total, todo el fluido pasa por el cabezal mvil al

pasaje del depsito. Las vlvulas de flujo elevado requieren resortes mayores parafacilitar el montaje de conjuntos de vlvulas de mayor tamao. Los resortes mayorescontribuyen a un mando manual de presin mayor en la vlvula. El mando manual depresin es la diferencia entre la presin de apertura y la presin de flujo total.

Cuestionario

1. El puerto secundario de una vlvula de alivio de accionamiento directo se conectaal depsito.


2. Las vlvulas de alivio de accionamiento directo vienen solamente en tamaosgrandes debido a que deben utilizar un resorte de gran tamao directamentecontra un cabezal mvil.


3. Una vlvula de alivio de accionamiento directo se puede usar para controlar lapresin mxima del sistema.


Vlvula de Alivio Accionada por Piloto

Las vlvulas de alivio accionadas por piloto se encuentran diseadas para adaptarsea presiones ms elevadas con mayores flujos, permitiendo un tamao del marcomenor que el de la vlvula de alivio de accionamiento directo, con el mismo caudalde flujo. La vlvula est armada en dos etapas. La segunda etapa incluye el carreteprincipal mantenido en una posicin normalmente cerrada mediante un resorteliviano no ajustable. La segunda etapa es lo suficientemente grande como paramanejar el caudal mximo de flujo de la vlvula. La primera etapa es una vlvula dealivio de accionamiento directo de tamao pequeo, normalmente montada enparalelo sobre el cuerpo de la vlvula principal, e incluye un cabezal mvil, un resortey una perilla ajustable. La segunda etapa maneja el caudal total del flujo al depsito.La primera etapa controla y limita el nivel de presin del piloto en la cmara principaldel carrete.

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NOTAS

Aunque las vlvulas de alivio accionadas por piloto normalmente tienen un mandomanual de presin menor que las vlvulas de alivio de accionamiento directo, sutiempo de respuesta es ms lento.

El "mando manual de presin" se produce cuando el flujo que pasa a travs de lavlvula de alivio aunmenta despus de haber alcanzado la presin necesaria parahacer que la vlvula apenas se abre. Debido a la compresin del resorte, la presinse eleva por encima, o "ignora" el ajuste de la vlvula.

Nota: Todas las vlvulas de presin son de accionamiento directo o accionadas porpiloto.

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La accin de alivio a travs del carrete principal funciona dela manera siguiente: mientras la presin del sistema seamenor que la presin de alivio fijada por la perilla de control,la presin sobre la cmara del resorte principal es la mismaque la presin de lnea de la bomba, ya que no hay flujo atravs del orificio de control, y, como consecuencia, no hayuna cada de presin desde un lado del orificio al otro.

Cuando la presin de lnea de la bomba se eleva por encima del ajuste fijadomediante la perilla de control, el cabezal mvil de alivio del piloto se desplaza fuerade su asiento. Esto inicia un flujo de aceite desde la lnea de la bomba, a travs delorificio, del cabezal mvil de alivio del piloto, y hacia el depsito.

Esta restriccin de flujo causada por el orificio crea una diferencia de presin entre lalnea de presin de la bomba y el rea prxima al orificio del piloto. Este desequilibriode presin hace que el cabezal mvil principal se desplace de su asiento. Estoproduce una descarga del flujo de la bomba suficiente para evitar una elevacinposterior en la presin de lnea de la bomba. Cuando la presin de lnea de labomba desciende por debajo del ajuste de la perilla de control, la vlvula de alivioaccionada por piloto se cierra, se detiene el flujo que pasa por el orificio, y el resorteprincipal puede colocar el cabezal mvil principal nuevamente en su asiento.

Vlvula de Alivio Antiextrusin

La vlvula de alivio de presin accionada por piloto incluye el cuerpo de la vlvula,una cmara de carrete principal, y una vlvula accionada por piloto con una perilla deajuste de la presin.

La presin presente en el puerto primario actasobre la parte inferior del carrete principal y, almismo tiempo, la presin se alimenta sobre ellado con carga de resorte del carrete principal atravs de las lneas de control y orificios decontencin. La presin tambin est presente enla bola de la vlvula accionada por piloto.

Si la presin aumenta a un nivel superior al ajuste del resorte de la vlvula accionadapor piloto, la bola se abre contra el resorte.

El aceite del piloto sobre el lado del resorte de la cmara del carrete principal ahorafluye hacia la cmara del resorte de la vlvula accionada por piloto y se dirigeinternamente al puerto secundario y de vuelta al depsito.

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NOTAS

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Debido a los orificios en la lnea de control entre el puerto primario y la vlvulaaccionada por piloto, se produce una cada o diferencial de presin entre la parteinferior del carrete principal y el lado del resorte del carrete principal. Este diferencialde presin levanta el carrete principal fuera de su asiento y conecta el puerto depresin primario de la vlvula al puerto secundario, o del depsito. Ahora fluye elfluido hacia el depsito, manteniendo la presin de operacin fijada para la vlvula.

Cuestionario

1. El diseo de una vlvula accionada por piloto permite una capacidad de flujomayor que la de una vlvula de accionamiento directo del mismo tamao demarco.


2. Una vlvula de alivio accionada por piloto utiliza un pequeo orificio en el cuerpoprincipal con el fin de crear un diferencial de presin a travs del carrete cuando seabre el cabezal mvil del piloto.


3. La primera etapa de una vlvula de alivio accionada por piloto es en realidad unavlvula de alivio de accionamiento directo de tamao pequeo.


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NOTAS

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Secuencia de Presin

Una vlvula de secuencia es una vlvula de control de presin normalmente cerradaque asegura que una operacin se produzca antes de otra, en base a la presin. Ennuestro sistema de tenaza y taladro lo que queremos es que el cilindro de la tenazase extienda completamente antes de que se extienda el cilindro del taladro. Paralograr esto colocamos una vlvula de secuencia inmediatamente antes del cilindrodel taladro. Ajustamos la vlvula a 500 psi. Esto asegura que el taladro no seextienda antes de haber alcanzado los 500 psi en el cilindro de la tenaza.

Cuestionario

1. Una vlvula de secuencia es una vlvula de control de flujo.a) Verdaderob) Falso

2. Una vlvula de secuencia est normalmente abierta.a) Verdaderob) Falso

3. La presin corriente abajo de una vlvula de secuencia se limita a los ajustes dela vlvula de secuencia.


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NOTAS

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Reduccin de Presin

Una vlvula reductora de presin es una vlvula de control de presin normalmenteabierta utilizada para limitar la presin en una o ms ramas de un circuito hidrulico.La reduccin de presin tiene como resultado una reduccin en la fuerza generada.La vlvula reductora de presin es el nico tipo de vlvula de presin que seencuentra normalmente abierta. Una vlvula de control de presin normalmenteabierta tiene los pasajes primario y secundario conectados. La presin en la parteinferior del carrete se percibe desde la lnea del piloto que se conecta al puertosecundario. Debe recordar que una vlvula reductora de presin est normalmenteabierta.

Ahora, coloquemos la vlvulareductora de presin en un circuitoreal para ver su aplicacin. El circuitode la tenaza del ejemplo requiere queel cilindro de tenaza B aplique unafuerza menor que el cilindro de tenazaA. Una vlvula reductora de presincolocada justo antes del cilindro de latenaza B permite que el flujo vaya alcilindro hasta que la presin alcanceel ajuste de la vlvula.

En este punto, la vlvula empieza a cerrarse, limitando la acumulacin subsiguientede la presin. A medida que el fluido se filtra al depsito a travs del pasaje dedescarga de la vlvula, la presin empieza a bajar y la vlvula vuelve a abrirse. Elresultado es una presin reducida modulada equivalente al ajuste de la vlvula.

Cuestionario

1. Una vlvula reductora de presin es el nico tipo de vlvula de control de presinque se encuentra normalmente abierta.


2. Las vlvulas reductoras de presin se utilizan para limitar la presin mxima delsistema.


3. Al contrario de lo que ocurre con otras vlvulas de control de presin, la vlvulareductora de presin percibe su piloto desde el puerto secundario de la vlvula.


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NOTAS

Una bomba del sistema alta-baja proporciona un flujo de volumen elevado con bajapresin y un flujo de volumen bajo con presin alta. Estos circuitos se utilizan paraextender y retractar cargas de trabajo con un flujo de volumen alto y baja presin,seguido de un flujo de volumen bajo y alta presin para trabajar. En vista de que lapotencia requerida es el producto de la presin y del flujo, un sistema alta-bajapermite que los componentes y los motores de entrada sean de tamao pequeo, loque aumenta la eficiencia operativa, ya que el tamao del sistema se adapta a losrequisitos de carga.

(Potencia hidrulica en HP = Presin x caudal de flujo 1714)

Un circuito de bomba de sistema alta-baja que incorpora una bomba de 18 GPM,descarga a 1000 PSI y una bomba de 10 GPM que se alivia a 3000 PSI. Cul es lapotencia hidrulica de fluido de entrada mxima terica requerida?

A. 8,5 HPB. 17,5 HPC. 12, 5 HPD. 20 HP

Solucin:Inmediatemente antes de descargar, el sistema proporcionar 28 GPM (18 GPM + 10GPM) a 1000 psi sobre la base de nuestra frmula terica de potencia hidrulica deentrada, la potencia en HP requerida de HP=16,3. Con la bomba de 18 gpmdescargando desviamos solamente 10 GPM a 3000 PSI. Nuevamente, mediante lafrmula calculamos un requisito de 17,5 HP.Respuesta: 17,5 HP (terico)

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Descarga

Una vlvula de descarga es una vlvula de control de presin normalmente cerradapiloteada en forma remota que dirige el flujo hacia el depsito cuando la presin enesa ubicacin alcanza un nivel predeterminado. Un buen ejemplo de la aplicacin deuna vlvula de descarga sera un sistema alta-baja. Un sistema alta-baja puedecomponerse de dos bombas: una bomba de alto volumen, y la otra, de volumen bajo.El sistema est diseado para suministrar un acercamiento o retorno rpido en elcilindro de trabajo. El volumen total de ambas bombas se enva al cilindro de trabajohasta que se contacta la carga.

En este punto la presin del sistema aumenta, lo que hace que se abra la vlvula dedescarga. El flujo desde la bomba de volumen alto se dirige de vuelta al depsito auna presin mnima. La bomba de volumen bajo sigue enviando flujo para satisfacerel requisito de presin ms alta del ciclo de trabajo.

Ambas bombas se unen nuevamente para un rpido retorno del cilindro. Estaaplicacin permite aplicar menos caballos de potencia de entrada para los requisitosde velocidad y fuerza.

Cuestionario

1. Cuando se abre una vlvula de descarga, dirige el flujo directamente de vuelta aldepsito. a) Verdadero b) Falso

2. Como la vlvula de descarga es piloteada en forma remota, puede permitir que elflujo vuelva al depsito a una presin mnima. a) Verdadero b) Falso

3. El flujo es lo que determina cundo se abrir una vlvula de descarga. a) Verdadero b) Falso

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NOTAS

Las vlvulas de contrabalance pueden evitar que un cilindro cargado se caiga. Lasvlvulas de retencin accionadas por piloto tambin sostienen los cilindros cargadosen su lugar. Ambos tipos de circuito tienen aplicaciones nicas. Las vlvulas decontrabalance pueden no ser a prueba de fugas. Por ejemplo, los fabricantesnormalmente informan el volumen de la fuga a travs de un carrete de contrabalanceen gotas por minuto. Si un cilindro debe bloquearse en su lugar con un sello aprueba de fugas, la vlvula debe estar diseada para hacerlo.

Las vlvulas de contrabalance tambin pueden incorporar accionamiento por pilotoexterno, para un desempeo ms parejo y sin fluctuaciones. Cuando el fabricanteutiliza tanto un piloto externo como uno interno, entonces se pueden aprovechar lasventajas de ambos sistemas. El piloto interno reduce la carga con presincompensada, mientras que el piloto externo reduce toda la contrapresin mientrastrabaja.

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Vlvula de Contrabalance

Una vlvula de contrabalance es una vlvula de presin normalmente cerrada que seutiliza con los cilindros para compensar un peso o una carga potencialmentedescontrolada. En este circuito, sin una vlvula de contrabalance la carga puede caersin control o descontrolarse, y el flujo de la bomba no podr mantener el ritmo. Paraevitar una operacin descontrolada, colocamos una vlvula de contrabalanceinmediatamente despus del cilindro.

El ajuste de presin de la vlvula de contrabalance se fija levemente por encima dela presin inducida por carga de 1100 psi. Esto compensa la carga. A medida queextendemos el cilindro, la presin debe elevarse levemente para bajar la carga.

Cuestionario

1. Una vlvula de contrabalance es una vlvula de control de flujo normalmenteabierta.


2. Una vlvula de contrabalance se utiliza para controlar un cilindro con una carganegativa o descontrolada, para que se mueva a una velocidad controlada.


3. La vlvula de contrabalance debe fijarse a una presin ligeramente ms alta quela presin inducida por carga causada por el peso sobre el cilindro.


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NOTAS

Un circuito de freno que utiliza una vlvula de control de frenado es necesario en unactuador giratorio donde son necesarios el control de las revoluciones por minuto y lacapacidad de detencin.

Esta tambin es una vlvula de contrabalance piloteada en forma remota. Lasvlvulas de frenado normalmente se usan con un circuito de motor.

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Vlvula de Frenado

Una vlvula de frenado es una vlvula de control de presin normalmente cerradacon los pilotos directo y remoto conectados simultneamente para su operacin.Esta vlvula se usa con frecuencia con motores hidrulicos para el frenado dinmico.

Como cualquier resistencia corriente abajo incrementa la carga sobre el motorhidrulico, se pilotea en forma remota mediante la presin de trabajo para mantenerla vlvula abierta durante el funcionamiento. Esto elimina la contrapresin sobre elmotor.

Cuando se desenergiza la vlvula direccional, se pierde la presin del piloto remoto,lo que permite que la vlvula se cierre. La inercia de la carga abre la vlvula a travsdel piloto interno, proporcionando un frenado dinmico.

Cuestionario

1. La vlvula de frenado utiliza un piloto remoto para mantener una contrapresinconstante sobre el motor.


2. La vlvula de frenado tiene dos pilotos con el fin de permitir que el instalador tengams opciones para las instalaciones de caeras.


3. Cuando la vlvula de control direccional est centrada, la vlvula de frenadopermite que una cantidad controlada de contrapresin se acumule en la lneaentre el motor y la vlvula de frenado para lograr el frenado dinmico.


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NOTAS

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Descripcin General

Vlvula de frenado: La vlvula de frenado tiene dos propsitos: evita que una cargaacelere excesivamente el motor y, cuando la vlvula de control direccional estcentrada, detiene el motor a una velocidad controlada.

Vlvula de descarga: Cuando la presin del sistema alcanza el valor de la vlvula dedescarga, la vlvula se abre, desviando el flujo desde la bomba mayor de vueltahacia el tanque a la presin mnima.

Vlvula de alivio de presin: Esta vlvula limita la presin mxima del sistema.

Vlvula de secuencia: Si se la ajusta correctamente, la vlvula de secuencia aseguraque el cilindro se extienda totalmente antes de que arranque el motor.

Vlvula de contrabalance: Las vlvulas de contrabalance se utilizan para ayudar alcilindro para que haga bajar la carga a una velocidad controlada.

Vlvula reductora de presin: La vlvula reductora de presin limita la presin almotor, de tal manera que se limita la fuerza movimiento torsional de salida del motor.

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NOTAS

Las vlvulas de control direccional tambin pueden estar diseadas como vlvulasantiextrusin. Tienen elementos de asiento tales como bolas, cabezales mviles oplacas. La ventaja del diseo de la vlvula antiextrusin es que es totalmente aprueba de fugas, y que no hay adherencia a alta presin.

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CONTROL DIRECCIONAL

Descripcin General

Las vlvulas de control direccional se utilizan para iniciar, detener y cambiar ladireccin del fluido que fluye en un sistema hidrulico. De hecho, la vlvula de controldireccional designa el tipo de diseo del sistema hidrulico, que puede ser abierto ocerrado. Los ejercicios de esta seccin le brindan la oportunidad de ver en la prcticacmo funcionan estas vlvulas y la importancia que tienen para el funcionamientocorrecto del sistema.

Las vlvulas de control direccional se utilizan para iniciar, detener y cambiar ladireccin del flujo en un circuito hidrulico. Aunque pueden estar diseadas en elestilo de vlvula antiextrusin o tipo giratorio, el control direccional de tipo de carretees el ms comn. El diseo comprende un cuerpo principal con pasajes internosque se conectan o se sellan mediante una vlvula de carrete que se desliza a lolargo del mbolo de la vlvula. Las vlvulas de carrete direccionales se sellan a lolargo del espacio entre el mbolo del carrete mvil y la carcasa. El grado de selladodepende del espacio, la viscosidad del fluido y la presin. Debido a esta ligera fuga,las vlvulas direccionales de tipo de carrete no pueden bloquear hidrulicamente elactuador por s mismas.

Las vlvulas de control direccional se designan en principio segn la cantidad deposiciones posibles, vas o conexiones de puerto, y la manera en que se activan oenergizan. Por ejemplo, la cantidad de conexiones de puertos se designan comovas o pasos posibles del flujo. Una vlvula de cuatro vas debe tener cuatro puertos:P, T, A y B. Una vlvula de tres posiciones se indica mediante tres casillasconectadas. Existen varias maneras de accionar o desplazar la vlvula. Estas son:botn de presin, palanca de mano, pedal, mecnica, piloto hidrulico, piloto de aire,solenoide y resorte.

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NOTAS

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Las vlvulas de control direccional tambin se pueden designar como normalmenteabiertas o normalmente cerradas. Estas designaciones hacen referencia a vlvulasde dos posiciones, tales como las siguientes: vlvula de dos vas normalmentecerrada, de compensacin por resorte, accionada por solenoide; vlvula de dos vasnormalmente abierta, de compensacin por resorte, accionada por solenoide; vlvulade tres vas normalmente cerrada, de compensacin por resorte, accionada porsolenoide; vlvula de tres vas normalmente abierta, de compensacin por resorte,accionada por solenoide.

Las vlvulas de control direccional de tipo de carrete utilizadas en las aplicacionesindustriales se montan en una placa base o en un mltiple. La disposicin de lospuertos sigue una norma industrial y se designa por tamao de vlvula. El tamao dela vlvula de control direccional depende de la capacidad de flujo, que esfundamental para el funcionamiento correcto de la vlvula. La capacidad de flujo deuna vlvula es determinada por los tamaos de los puertos y por la cada de presina travs de la vlvula. El tamao y modelo de montaje se designan en trminos deuna escala de flujos nominales: D02 de 5 GPM, D03 de 10 GPM, D05 de 20 GPM,D05H de 25 GPM, D07 de 30 GPM, D08 de 60 GPM y D10 de 100 GPM.

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NOTAS

Existen vlvulas de control solenoides simples y dobles disponibles con solenoidesde CC o solenoides de 120 voltios y 50/60 ciclos de CA.

La mayora de las vlvulas accionadas por solenoide se encuentran equipadas conmandos manuales, permitiendo que el carrete se pueda desplazar manualmente.Esto se logra presionando el eje ubicado en el extremo del tubo del mando manualubicado en cada extremo de la vlvula.

Las vlvulas de control direccional accionadas por piloto deben tener un sistemapara drenar el aceite del piloto en el extremo opuesto del carrete, para que el carretede la vlvula se desplace. El bloqueo del drenaje o puerto "Y" de una vlvula condrenaje externo evita que el carrete se desplace.

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Accionamiento Directo

Una vlvula de control direccional de accionamiento directo puede ser manual oaccionada por solenoide. La expresin "accionamiento directo" implica que algntipo de fuerza se aplica directamente al carrete, haciendo que el carrete se desplace.En nuestro ejemplo, al energizar el solenoide o bobina se crea un campoelectromagntico que tiende a tirar de la armadura hacia dentro del campomagntico. Mientras esto ocurre, el eje de impulsin conectado desplaza el carreteen la misma direccin mientras comprime el resorte de retorno. Mientras el carretede la vlvula se desplaza, el puerto P se abre al puerto A y el puerto B se abre a T, osea, al depsito. Esto permite que el cilindro se extienda. Cuando el espiral sedesenergiza, los resortes de retorno desplazan el carrete de vuelta a su posicincentral.

Accionada por Piloto

Para el control de sistemas que requieren flujos de gran caudal, normalmente dems de 35 galones por minuto, se deben usar las vlvulas de control direccionalaccionadas por piloto, debido a que se necesita ms fuerza para desplazar elcarrete. La vlvula superior, denominada vlvula accionada por piloto, se usa paradesplazar hidrulicamente la vlvula inferior, o vlvula principal. Para lograr esto, semanda aceite desde una fuente externa o interna hacia la vlvula accionada porpiloto. Cuando se energiza la vlvula accionada por piloto, se manda aceite a un ladodel carrete principal. Esto desplaza el carrete, abriendo el puerto de presin hacia elpuerto de trabajo y dirigiendo el flujo de retorno de vuelta al depsito.

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NOTAS

Todas las vlvulas de control direccional de tipo de carrete presentan una ligerafuga junto al carrete. Esta fuga puede hacer que un cilindro se extienda bajo presino se desplace hacia abajo bajo carga. La aplicacin puede requerir el uso de unavlvula de retencin accionada por piloto junto con un centro flotante.

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A menudo se requiere un accionamiento por piloto externo o enviar fluido a la vlvulaaccionada por piloto desde una fuente externa. Las ventajas del piloto externo son unsuministro de presin constante, independiente de otras influencias sobre elsistema principal, y el hecho de que la fuente se puede filtrar por separado paraevitar la obstruccin por sedimentos de la vlvula accionada por piloto. Adems delpiloto externo, se puede drenar la vlvula externamente o internamente. Si la vlvulaaccionada por piloto se drena internamente, el aceite fluye directamente hacia lacmara del depsito de la vlvula principal. Las elevaciones sbitas de presin o deflujo que se producen en el puerto del depsito al operar el carrete principal decontrol pueden afectar el lado sin carga del carrete principal, as como la vlvulaaccionada por piloto. Para evitar esto, se puede drenar la vlvula accionada por pilotoexternamente alimentando el flujo de aceite del piloto de vuelta al depsito. Lasvlvulas de control direccional accionadas por piloto se pueden modificar de piloto ydrenaje interno a externo.

Centro Abierto versus Centro Cerrado

Podemos clasificar a la mayora de los circuitos hidrulicos en dos tipos bsicos: deposicin de centro abierto o de centro cerrado. De hecho, la vlvula de controldireccional define el tipo de circuito. Los circuitos de centro abierto se definen comocircuitos que mandan el flujo de la bomba devuelta al depsito a travs de la vlvula decontrol direccional durante el tiempo dedetencin o neutral. Tpicamente, este tipo decircuito utiliza una bomba de volumen fijo,como una bomba de engranajes. Si sebloquea el flujo en neutral o cuando la vlvulade control direccional est centrada, el flujoes forzado sobre la vlvula de alivio. Esposible que esto genere una cantidad excesiva de calor y representara un diseoincorrecto. Un circuito de centro cerrado bloquea el flujo de la bomba en la vlvula decontrol direccional, en neutral o cuando est centrada. Debemos utilizar una bombacompensada por presin, como una bomba de pistn, que sea capaz de disminuirsu caudal (o un circuito de descarga usado con una bomba de volumen fijo).

La vlvula de control direccional de tres posiciones incorpora una posicin central oneutral que define el circuito como abierto o cerrado, segn la interconexin de lospuertos P y T, y designa el tipo de aplicacin de trabajo segn la configuracin de lospuertos A y B. Los cuatro tipos ms comunes de vlvulas de tres posiciones son: tipoabierto, tipo cerrado, de tipo flotante y de tipo tndem.

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NOTAS

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Esta configuracin de tipo abierto conecta P, T, A y B entre s, proporcionando uncentro abierto y fuerza de trabajo que se drena al depsito. Esta configuracin se usaa menudo en circuitos de motor para permitir su funcionamiento desacoplado enneutral.

Esta configuracin de tipo cerrado bloquea P, T, A y B en neutral, proporcionando uncentro cerrado. Este tipo cerrado es comn en los circuitos paralelos, en los que sedesea detener y retener una carga en mitad del ciclo.

Esta configuracin de tipo flotante bloquea P mientras interconecta los puertos A y Bcon T. Como P est bloqueado, el circuito pasa a ser de centro cerrado. Este tipocerrado se usa normalmente en circuitos paralelos donde un motor hidrulico corredesacoplado en neutral (y debe usarse como vlvula accionada por piloto encualquier vlvula de tres posiciones de gran tamao).

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NOTAS

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Esta configuracin de tipo tndem conecta P a T mientras bloquea los puertos detrabajo A y B. Con P y T conectados, tenemos un circuito de centro abierto. Este tipode centro se usa en conexin con una bomba de desplazamiento fijo. Como A y Bestn bloqueados, la carga se puede retener en neutral.

Al especificar un tipo de vlvula de control direccional, se debe tener en cuenta el tipode circuito requerido y la aplicacin de trabajo.

Cuestionario

1. Un sistema de posicin de centro cerrado mantiene un flujo constante, pero sinpresin cuando se centra la vlvula de control direccional.


2. El tipo de bomba (fija versus compensada por presin) determina si se trata de unsistema de centro abierto o cerrado.


3. En un sistema de centro abierto, el flujo pasa a travs del centro de la vlvula y devuelta al depsito a baja presin cuando la vlvula est centrada.


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NOTAS

En la medicin, las vlvulas de control de flujo agregan resistencia al circuito, lo queagrega carga de calor al sistema. Los circuitos de bomba de desplazamiento fijodeben forzar el exceso de flujo a travs de la vlvula de alivio al medidor. Estogenera mucho ms calor que los circuitos de bomba de desplazamiento variableque parcialmente disminuyen el caudal de la bomba desde el cierre de la vlvula, enlugar de forzar el exceso de flujo a travs de una vlvula de alivio.

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VLVULAS DE CONTROL DE FLUJO

Introduccin

Las vlvulas de control de flujo se utilizan para regular el volumen de aceite aplicadoa las distintas reas de los sistemas hidrulicos. En esta seccin se brinda unadescripcin general de los dos tipos de vlvulas de control de flujo, as comotambin su aplicacin y su ubicacin en un sistema hidrulico. Como la colocacincorrecta de estos dispositivos es crucial para el rendimiento ptimo del sistema, seagrega una seccin destinada a ensearle los motivos por los cuales deben usarselos dispositivos de control de flujo, y dnde deben usarse. Recuerde que puederevisar esta seccin tantas veces como sea necesario.

Descripcin General

La funcin de la vlvula de control de flujo es reducir el caudal deflujo en su rama del circuito. La reduccin del flujo tiene comoresultado una reduccin de velocidad en el actuador. Una vlvulade control de flujo genera resistencia adicional al circuito,aumentando la presin, lo que da como resultado un desvoparcial del fluido sobre la vlvula de alivio y la disminucin del desplazamiento deuna bomba compensada por presin. Esto reduce el flujo corriente abajo de lavlvula de control de flujo.

Este circuito emplea una bomba de flujo fijo.Para reducir el flujo al actuador, debemosdesviar una parte del fluido sobre la vlvula dealivio. A medida que se cierre la vlvula deaguja, la presin aumenta corriente arriba. Amedida que se acerca a los 1500 psi, lavlvula de alivio empieza a abrirse, desviandouna parte del fluido hacia el depsito.

Con el control de flujo utilizado en unabomba compensada por presin, no seempuja el fluido sobre la vlvula de alivio.A medida que se aproxima al ajuste delcompensador de 1500 psi, la bombaempieza a disminuir el recorrido, reduciendoel flujo hacia afuera.

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NOTAS

Una vlvula de control de flujo compensada por presin tambin puede sercompensada por temperatura. La compensacin por temperatura permite cambiosen la viscosidad del fluido debido a cambios en la temperatura del aceite hidrulico.

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Las vlvulas de control de flujo pueden ser fijas ono ajustables o ajustables. Adems, tambinpueden clasificarse como de estrangulacinsolamente o compensadas por presin.

La cantidad de flujo que pasa a travs de un orificiopermanece constante mientras no cambie el diferencialde presin a travs del orificio. Cuando el diferencial depresin cambia, tambin cambia el flujo. Los cambios enla carga o la presin corriente arriba cambian la cada depresin a travs de la vlvula.Los cambios en la carga ola presin corriente arriba cambian la cada de presin a

travs de la vlvula.

Vlvulas de Estrangulacin versus Vlvulas Compensadas por Presin

Vlvulas de Aguja

Las vlvulas de aguja se pueden designar como vlvulas de estrangulacin o decontrol de flujo no compensadas. Estos son buenos dispositivos de medicinsiempre y cuando el diferencial de presin a travs de la vlvula permanezcaconstante.

Las vlvulas de control de flujo compensada por presin se encuentra diseadaspara adaptarse a los cambios de presin que se presentan antes o despus delorificio. El smbolo de vlvula de control de flujo compensada por presin agrega unaflecha de presin al orificio. Observe que con una vlvula de control de flujocompensada por presin, la velocidad del cilindro no cambia cuando cambia lacarga.

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NOTAS

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Cuestionario

1. Los controles de flujo son siempre ajustables.a) Verdaderob) Falso

2. Los controles de flujo a menudo se utilizan para controlar la velocidad de unactuador.


3. El flujo a travs de una vlvula de estrangulacin vara cuando vara la presindiferencial a travs de la vlvula.


4. Una vlvula de control de flujo compensada por presin mantiene un flujoconstante manteniendo una presin constante corriente arriba de la vlvula.


Meter-In Meter-Out

Meter-in es el mtodo utilizado para colocar una vlvula de control de flujo de talmanera que quede retringido el flujo del fluido al actuador. En este circuito, sin unavlvula de control de flujo el cilindro se extiende y se retracta a una velocidad norestringida. Cuando colocamos una vlvula de control de flujo en el circuito, estavlvula restringe el flujo al cilindro, reduciendo la velocidad de extensin del cilindro.La vlvula de retencin permite que el flujo de retorno se desve del control de flujocuando se invierte la direccin del flujo.

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NOTAS

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Cuando trasladamos el control de flujo a la otra lnea, el cilindro se extiende a unavelocidad sin restriccin. Podemos restringir el flujo al cilindro de tal manera que seretracte a una velocidad reducida.

La ventaja de meter-in es que ofrecegran precisin con una carga positiva.Sin embargo, cuando la carga va msall del centro, la carga pasa a sernegativa o descontrolada. El cilindro yano controla la carga. Cuando la cargase descontrola, se produce unacavitacin del cilindro.

Aunque meter-in constituye normalmente la mejor colocacin para controlar unavelocidad constante, debido a que tambin amortigua los transientes de presin yflujo, en ciertas aplicaciones puede ser necesario aplicar el meter-out. Para aplicar elmeter-out simplemente se debe cambiar la direccin en la que se permite que paseel flujo a travs de la vlvula retencin inversa. Esto hace que el fluido se mida amedida que sale del actuador, lo que representa lo contrario de lo que ocurre conmeter-in.

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NOTAS

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Una ventaja del meter-out es que se evitaque el cilindro se descontrole y por lo tantoque se produzca la cavitacin. Unadesventaja del meter-out es que se produceuna intensificacin de la presin. Esto puedeocurrir cuando hay una razn importanterea-diferencial entre el vstago y el pistn.Al aplicar el meter-out sobre el lado delvstago del cilindro sin una carga, seintensifica la presin sobre el lado delvstago. Esto puede producir dao a los sellos del vstago. Meter-in y meter-outpresentan distintas ventajas y desventajas. El tipo de colocacin de la vlvula decontrol de flujo depender de la aplicacin.

Cuestionario

1. Meter-in slo debe usarse con una carga positiva.a) Verdaderob) Falso

2. Al aplicar meter-in se debe usar siempre un control de flujo compensado porpresin.


3. Meter-in se refiere al control de flujo que se dirige al actuador.a) Verdaderob) Falso

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NOTAS

El ingreso se define como la velocidad a la cual los contaminantes externos entran enel sistema, desde los vstagos del cilindro, respiraderos de aire, sellos del eje y otrospuntos posibles de entrada.

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ACONDICIONAMIENTO DE LOS FLUIDOS

Introduccin

El acondicionamiento de los fluidos es sumamente importante para mantener elfuncionamiento correcto de un sistema hidrulico. En esta seccin, aprender culesson los distintos tipos de filtros, su ubicacin y de qu manera mantienen limpio elfluido hidrulico. Tambin conocer la importancia de regular la temperatura delfluido hidrulico mediante el uso de dispositivos tales como los intercambiadores decalor. Por ejemplo, un fluido que est demasiado fro o demasiado caliente puedetener un impacto negativo sobre el rendimiento del sistema.

Aspectos Generales de la Filtracin

La limpieza de los fluidos hidrulicos se ha convertido en un factor fundamental parael diseo y operacin de los componentes de los sistemas de potencia hidrulica.Con bombas y vlvulas diseadas para tolerancias ms reducidas y acabados ms

finos, los sistemas hidrulicos operan apresiones y eficiencias cada vez mayores.Estos componentes presentarn unrendimiento de acuerdo con su diseo,siempre y cuando el fluido se conservelimpio. La limpieza del aceite da comoresultado una creciente confiabilidad delsistema y una simplificacin delmantenimiento.

A medida que los partculas se introducen o ingresan a un sistema hidrulico, amenudo se dividen en miles de pequeas partculas. Estas pequeas partculas seacumulan entre los carretes de la vlvula y sus alesajes, lo que hace que la vlvulase adhiera. Esto se conoce como obstruccin por sedimentos.

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NOTAS

Para convertir la Razn beta en porcentaje, tome el factor recproco de la Razn beta(1( b ) ) y sustrigalo de 100%.

Frmula: 100% - (1( b ) ) = porcentaje de eficiencia.

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Para evitar la obstruccin por sedimentos, el desgaste prematuro de loscomponentes y un colapso eventual del sistema, se requiere la aplicacin deprincipios de ingeniera al diseo del sistema de filtracin. La filtracin tcnicaimplica el conocimiento del rgimen en micrones requerido, la aplicacin de laproprocin beta, el mantenimiento de los niveles de limpieza especificados por loscdigos ISO, y la ubicacin del filtro especfico para el diseo y el entorno delsistema.

Terminologa

Micrn (m m)

Micrn ( m m) es la designacin utilizada para describir tamaos de partculas oespacios en los componentes hidrulicos. Un micrn equivale a 39 millonsimos depulgada. Para dar una idea ms exacta de lo que esto significa, digamos que elpunto ms pequeo que el ojo humano puede ver a simple vista mide 40 micrones.

Considere el siguiente ejemplo. Si observamos un cabellohumano ampliado 100 veces, las partculas que aparecencerca del cabello miden aproximadamente10 micrones.Los sistemas hidrulicos industriales generalmente filtrandentro del intervalo de los 10 micrones. Esto significa quelos filtros estn filtrando partculas que el ojo humano nopuede ver a simple vista.

Razn beta

Los dispositivos de filtracin se utilizan para eliminar partculas del fluido delsistema. La eficiencia de los filtros se mide con la razn beta. La razn betarepresenta la cantidad de partculas que se encuentra corriente arriba con respectoal filtro y que son de mayor tamao que el rgimen en micrones del filtro, dividida porla cantidad de partculas corriente abajo que son de mayor tamao que el rgimenen micrones del filtro.

En este ejemplo, hay 200 partculas corriente arriba que superan el tamao de 3micrones. Estas fluyen hacia y a travs de los filtros.

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NOTAS

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Un filtro que permite el paso de mayor cantidad de partculas, o en otras palabras,que sea menos eficiente, tiene una razn beta baja. Se podr observar que el filtro enla parte superior permiti el paso de 100 partculas. El filtro inferior permiti el pasode una sola partcula.

Si aplicamos estos nmeros a la frmula de razn beta, veremos que el filtro de laparte superior tiene una razn beta menos eficiente o menor y que el filtro inferiortiene una razn beta ms eficiente o mayor.

Cdigo ISO

Para especificar el nivel de limpieza de un determinado volumen de fluido nosreferimos a lo que se conoce como cdigo ISO o cdigo de contaminacin slidaISO. Este cdigo, que se aplica a todo tipo de fluidos, ofrece una expresin universalde limpieza relativa entre proveedores y usuarios del fluido hidrulico.

Sobre la base de un volumen de un mililitro defluido, se analiza un recuento de partculasutilizando tamaos especficos de partculas, 4micrones, 6 micrones y 14 micrones. Seseleccionaron estos tres tamaos porquepermiten una evaluacin precisa de la cantidadde sedimentos a partir de partculas de 4 y de 6micrones, mientras que la cantidad de partculas que superan los 14 micronesrefleja la cantidad de partculas de desgaste que se encuentran en el fluido.

Para interpretar el significado de estos resultados, se debe consultar una tabla comola que mostramos aqu. En este ejemplo, una clasificacin de 22/18/13 indica losiguiente: el primer nmero, 22, indica que la cantidad de partculas mayores con untamao igual o mayor que 4 micrones por cada mililitro de fluido es superior a 20 milpero inferior a 40 mil. El segundo nmero, 18, indica que le nmero de partculas conun tamao igual o mayor que 6 micrones por mililitro es mayor que 1,300 e igual omenor que 2,500. El tercer nmero, 13, indica que la cantidad de partculas con untamao mayor que 14 micrones por mililitro de fluido es superior a 40 e igual omenor que 80.

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NOTAS

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Este cdigo ISO es significativo solamente si se puede relacionar con el nivel delimpieza requerido para el sistema hidrulico. Este se basa, generalmente, en losniveles de limpieza con los que puede operar un componente, establecidos por elfabricante. Por ejemplo, la mayora de las servovlvulas requieren un cdigo ISO de15/13/12 o superior, mientras que las bombas de engranajes pueden operar enforma adecuada con fluidos con un cdigo ISO de 18/16/15.

Colocacin

La colocacin del filtro es fundamental para mantener los niveles aceptables delimpieza del fluido, la proteccin adecuada de los componentes y la reduccin deltiempo de inactividad de la mquina.Los respiraderos del filtro son fundamentalespara evitar el ingreso de partculas que se encuentran en el aire. Mientras el sistemaest operando, el nivel de fluido del depsito cambia. Esto hace que el aire exteriorentre y con ste las partculas en suspensin. El respiradero filtra el aire que entra enel depsito.

A menudo se requieren filtros de presin para proteger el componente que seencuentra inmediatamente corriente abajo a partir del filtro (como por ejemplo, unaservovlvula sensible), del desgaste acelerado, obstruccin por sedimentos oadherencia. Los filtros de presin deben poder soportar la presin operativa delsistema as como las pulsaciones de la bomba. Los filtros de retorno son los quemejor permiten mantener la limpieza total del sistema segn su calibre en micrones.Pueden atrapar partculas muy pequeas antes de que vuelvan al depsito. Debentener el tamao necesario para manejar el flujo de retorno total del sistema. Uncircuito de recirculacin o una filtracin fuera de lnea es lo que se necesita a vecescuando la circulacin del fluido a travs de un filtro de retorno es mnima. Los filtrosfuera de lnea, al ser independientes del sistema hidrulico principal, se puedencolocar en el lugar que resulte ms conveniente para su mantenimiento o cambio. Lafiltracin fuera de lnea normalmente opera de forma continua.

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NOTAS

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Cuestionario

1. La razn beta de 75:a) es menos eficiente que beta 100.b) es ms eficiente que beta 100.c) indica el tamao en micrones.d) ninguno de los anteriores.

2. Al determinar la razn beta de un filtro, la calibracin en micrones es crtica.a) no tiene aplicacin con respecto a la eficiencia.b) es menor que las partculas que se filtran.c) es mayor que las partculas que se filtran.

3. Los respiraderos de filtro son fundamentales para evitar el ingreso de partculasen suspensin.


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NOTAS

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INTERCAMBIADORES DE CALOR

Tipos

El control de la temperatura resulta fundamental en los sistemas hidrulicos. Auncon el mejor diseo de circuito siempre se producen prdidas de energa al convertirla energa mecnica en potencia hidrulica. Siempre que el fluido fluye desde unapresin alta a una baja sin producir trabajo mecnico, se genera calor. Losintercambiadores de calor pueden ser necesarios cuando las temperaturas deoperacin son crticas o cuando el sistema no consigue disipar todo el calorgenerado.

Existen dos modelos bsicos de intercambiadores de calor. Cada uno est basadoen un medio de enfriamiento distinto: intercambiadores de calor enfriados con aguae intercambiadores de calor enfriados con aire. Si hay agua disponible paraenfriamiento, el ms recomendable es un intercambiador de calor de tubos ycubierta. El a

Hidráulic Basic Fluid Power

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