Sistema Hidraulicos

SISTEMAS HIDRÁULICOS

La hidráulica

La hidráulica es la ciencia que forma parte la física y comprende la transmisión y regulación de fuerzas y movimientos por medio de los líquidos. Cuando se escuche la palabra “hidráulica” hay que remarcar el concepto de que es la transformación de la energía, ya sea de mecánica ó eléctrica en hidráulica para obtener un beneficio en términos de energía mecánica al finalizar el proceso.

Energía Hidráulica

La ventaja que implica la utilización de la energía hidráulica es la posibilidad de transmitir grandes fuerzas, empleando para ello pequeños elementos y la facilidad de poder realizar maniobras de mandos y reglaje. A pesar de estas ventajas hay también ciertos inconvenientes debido al fluido empleado como medio para la transmisión. Esto debido a las grandes presiones que se manejan en el sistema las cuales posibilitan el peligro de accidentes, por esto es preciso cuidar que los empalmes se encuentren perfectamente apretados.

Componentes de un Sistema Hidráulico

 Bomba hidráulica de aceite con acoplamiento eléctrico.

 Motor 220 V- 10 Amp.,

 RPM: 1710

 PH: 2

 Cuerpo de válvula

 Electro válvula (24V)

 Tuberías de alta presión (flexibles y rígidas)

 Racores para las tuberías y mangueras

 Válvula chep.

 Aceites ISO 46°

 Lamina de 10mmx50x40 acero 1020

 Breaker de 2x20 Amp.

 Porta fisibles tipo cilíndrico. (3x15Amp)

 Fusibles cilíndricos 15 Amp. (6)

 Regletas de conexiones

 Cables de control THHW 14

 Cable de alimentación 4x12 ST (200 mts)

 Caja de controles, con switche de seguridad

 Toma pack hembra-macho

 Pulsadores para el control (4)

 Parada de emergencia (1)

 Contactor 20 Amp. Bobina 24V

 Limit switch o fin de carrera.

Descripción de los Componentes del Sistemas Hidráulico

Bomba Hidráulica

Nos proporcionan una presión y caudal adecuado de líquido a la instalación. La bomba hidráulica convierte la energía mecánica en energía hidráulica. Es un dispositivo que toma energía de una fuente (por ejemplo, un motor, un motor eléctrico, etc.) y la convierte a una forma de energía hidráulica. La bomba toma aceite de un depósito de almacenamiento (por ejemplo, un tanque) y lo envía como un flujo al sistema hidráulico.

Todas las bombas producen flujo de aceite de igual forma. Se crea un vacío a la entrada de la bomba. La presión atmosférica, más alta, empuja el aceite a través del conducto de entrada a las cámaras de entrada de la bomba. Los engranajes de la bomba llevan el aceite a la cámara de salida de la bomba. El volumen de la cámara disminuye a medida que se acerca a la salida. Esta reducción del tamaño de la cámara empuja el aceite a la salida. La bomba sólo produce flujo (por ejemplo, galones por minuto, litros por minuto, centímetros cúbicos por revolución, etc.), que luego es usado por el sistema hidráulico. La bomba NO produce “presión”. La presión se produce por acción de la resistencia al flujo. La resistencia puede producirse a medida que el flujo pasa por las mangueras, orificios, conexiones, cilindros, motores o cualquier elemento del sistema que impida el paso libre del flujo al tanque. Hay dos tipos de bombas: regulables y no regulables.

Bombas no regulables

Las bombas no regulables tienen mayor espacio libre entre las piezas fijas y en movimiento que el espacio libre existente en las bombas regulables. El mayor espacio libre permite el empuje de más aceite entre las piezas a medida que la presión de salida (resistencia al flujo) aumenta. Las bombas no regulables son menos eficientes que las regulables, debido a que el flujo de salida de la bomba disminuye considerablemente a medida que aumenta la presión de salida. Las bombas no regulables generalmente son del tipo de rodete centrífugo o del tipo de hélice axial. Las bombas no regulables se usan en aplicaciones de presión baja, como bombas de agua para automóviles o bombas de carga para bombas de pistones de sistemas hidráulicos de presión alta.

Bombas regulables

Hay tres tipos básicos de bombas regulables: de engranajes, de paletas y de pistones. Las bombas regulables tienen un espacio libre mucho más pequeño entre los componentes que las bombas no regulables. Esto reduce las fugas y produce una mayor eficiencia cuando se usan en sistemas hidráulicos de presión alta. En una bomba regulable el flujo de salida prácticamente es el mismo por cada revolución de la bomba. Las bombas regulables se clasifican de acuerdo con el control del flujo de salida y el diseño de la bomba.

Motor hidráulico

El motor hidráulico convierte la energía hidráulica en energía mecánica. El motor hidráulico usa el flujo de aceite enviado por la bomba y lo convierte en un movimiento rotatorio para impulsar otro dispositivo (por ejemplo, mandos finales, diferencial, transmisión, rueda, ventilador, otra bomba, etc.).

Depósito

Su misión es recuperar el fluido después de usarlo y mantener un nivel adecuado al uso de la instalación. Ver figura 3.

Acondicionadores del aceite

Son dispositivos que nos permiten mantener el aceite en unas condiciones de limpieza adecuadas al uso de los elementos de la instalación, de tal manera, que alarga la vida de ésta. Estos elementos son:

Filtro

Es el encargado de retirar del aceite las partículas solidas en suspensión (trozos de metal, plásticos, etc.) El aceite puede filtrarse en cualquier punto del sistema. En muchos sistemas hidráulicos, el aceite es filtrado antes de que entre a la válvula de control. Para hacer esto se requiere un filtro más o menos grande que pueda soportar la presión total de la línea. Colocado el filtro en la línea de retorno tiene también sus ventajas. Unas de las mayores es su habilidad de atrapar materiales que entran al sistema desde los cilindros.

Manómetro

Se pone después de la bomba e indica la presión de trabajo.

Red de Distribución (MANGUERAS, TUBERIAS Y RACORES)

Debe garantizar la presión y velocidad del aceite en todos los puntos de uso. En las instalaciones oleo hidráulicas, al contrario de las neumáticas, es necesario un circuito de retomo de fluido, ya que este se vuelve a utilizar una y otra vez. El material utilizado suele ser acero o plástico reforzado y depende de su uso.

Las Tuberías de Acero son las más utilizadas para la construcción de aducciones en los Sistemas de Abastecimiento de Agua, ya que presentan las siguientes ventajas:

• Su colocación es relativamente sencilla, ya que pueden ser unidas mediante soldadura en la mayoría de los casos. Favoreciendo así su colocación en pendientes muy pronunciadas.

• Las piezas especiales, como Codos, Yees y Tees, pueden ser confeccionadas en el sitio de forma relativamente sencilla.

• No existen mayores restricciones en cuanto a los diámetros disponibles

• No tienen restricción, dentro de rangos normales, para absorber las presiones de la aducción.

Interna

En el caso de las Tuberías de Acero, la Presión Interna es el factor que en la mayoría de las condiciones determina el espesor de la tubería. La Ecuación de Barlow:

Permite determinar el espesor requerido (e[mm]) por Presión Interna, conociendo los factores:

• Presión Interna (P[Kg/cm2]), la cual está asociada al término P/γ obtenido del diseño hidráulico.

• Diámetro Externo (D[mm]), proveniente también del diseño hidráulico en función de la demanda o caudal de diseño asociado a la tubería en cuestión.

• Esfuerzo de Trabajo del Acero σt[Kg/cm2], el cual se determina a través de la expresión:

En donde, σf [Kg/cm2] Es el Esfuerzo de Fluencia del Acero utilizado en la fabricación de la Tubería y FS Es el Factor de Reducción para el Esfuerzo de Fluencia.

De acuerdo a la Norma de Fabricación de la Tubería, encontraremos que el Esfuerzo de Fluencia está prefijado, como en el Caso de la Norma del Instituto Americano del Petróleo (API, por sus siglas en inglés):

Igualmente, el Factor de Reducción (FS) dependerá de la normativa vigente en cada país en lo relativo al diseño de Tuberías de Acero. Algunas normas recomiendan el uso del factor 0,60 cuando el diseño se está enfocando a condiciones de Presión Interna en Régimen Permanente (Condiciones típicas o normales en la operación del Sistema) mientras que sugieren un Factor de Reducción de 0,72 cuando se está realizando la Evaluación con la Presión Interna obtenida para Régimen No Permanente (Golpe de Ariete)

Veamos cómo determinar el Espesor con la Ecuación de Barlow en el siguiente ejemplo:

Se calculará el espesor de pared de una aducción en Tubería de Acero para la cual se ha determinado una Presión Interna máxima de 15 Kg/cm2. La tubería será fabricada según los requerimientos de la Norma API 5L-X-Grado X-52 siendo su diámetro externo igual a 1.350 mm.

Esfuerzo de Fluencia para Acero 5LX Grado X-52 = 3.660 Kg/cm2.

El esfuerzo de trabajo será entonces:

Y sustituyendo en la Ecuación de Barlow, el espesor requerido por Presión Interna será de:

Mangueras hidráulicas

Las mangueras hidráulicas están diseñadas y construidas bajo normas de seguridad y cumpliendo

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