Los sistemas hidráulicos son conjuntos de transmisión de potencia que emplean líquido presurizado como fluido para transmitir energía desde una fuente generadora de energía a un punto consumidor de energía para realizar un trabajo útil. La figura muestra un circuito simple de un sistema hidráulico con componentes básicos. Los sistemas hidráulicos se utilizan para transmitir potencia a través de aceite hidráulico. El sistema hidráulico funciona según el principio de la ley de Pascal que establece que “la presión en un fluido en reposo se transmite uniformemente en todas direcciones”.
El medio fluido utilizado es aceite hidráulico, que puede ser aceite mineral o agua o combinaciones. Esta zona también se conoce como aceite hidráulico.
componentes del sistema hidráulicoFunciones de los componentes
1. Actuador hidráulico
- Es un dispositivo que se utiliza para convertir la energía de un fluido en energía mecánica para realizar un trabajo útil. El actuador puede ser de tipo lineal (por ejemplo, cilindro hidráulico) o giratorio (por ejemplo, motor hidráulico) para proporcionar movimiento lineal o giratorio, respectivamente.
- El fluido hidráulico presurizado entregado por la bomba hidráulica se suministra a los actuadores, que convierten la energía del fluido en energía mecánica. Esta energía mecánica se utiliza para realizar trabajo.
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TIPOS DE ACTUADORES:
1. Actuadores lineales (cilindros hidráulicos)
2. Actuadores rotativos (motores hidráulicos)
El. Actuadores rotativos continuos
B. Actuadores giratorios -
Funciones del actuador:
1) Para producir movimiento en una línea.
2) Para producir un movimiento giratorio continuo.
3) Para producir movimiento giratorio u oscilatorio inferior a 3600
4) Aplicar fuerza y asegurar el trabajo.
2. Bomba hidráulica
- Se utiliza para forzar el fluido desde el depósito al resto del circuito hidráulico, convirtiendo la energía mecánica en energía hidráulica.
- Una bomba que es el corazón de un sistema hidráulico convierte la energía mecánica en energía hidráulica. La energía mecánica se entrega a la bomba a través de un motor primario, como un motor eléctrico. Debido a la acción mecánica, la bomba crea un vacío parcial en su entrada. Esto permite que la presión atmosférica fuerce el fluido a través de la línea de entrada hacia la bomba. Luego, la bomba empuja el fluido hacia el sistema hidráulico.
Importancia de la bomba:
1. Convierten la energía mecánica en energía hidráulica.
2. La eficiencia volumétrica de la bomba es relativamente alta.
3. Tienen características de alto rendimiento bajo diferentes requisitos de velocidad y presión.
4.Bombas utilizadas para generar alta presión en el sistema hidráulico.
3. Válvulas
- Las válvulas se utilizan para controlar la dirección, la presión y el caudal de un fluido que fluye a través del circuito.
Motor 1 – Apagado 2 – Avance 3 – Retorno 3 2 1 Carga Válvula de control de dirección Bomba Tanque de aceite Filtro Actuador Regulador de presión. - Un sistema de energía fluida se puede dividir en tres segmentos. El segmento de entrada de energía que consta del motor principal y la bomba. El segmento de control que consta de válvulas que controlan la dirección, la presión y el flujo. El segmento de salida de potencia, compuesto por los actuadores y la carga. Esta unidad está dedicada a cada una de las siguientes categorías de válvulas de control.
1. Válvulas de control direccional
2. Válvulas de control de presión
3. Válvulas de control de flujo - Los DCV controlan la dirección del flujo en un circuito, que entre otras cosas; Puede controlar la dirección del actuador. Los PCV controlan el nivel de presión, que controla la fuerza de salida de un cilindro o el par de salida de un motor. Las FCV controlan el caudal del fluido que controla la velocidad de los actuadores.
Diferentes tipos de válvulas y sus funciones:
4. Se requiere una fuente de alimentación externa (motor) para accionar la bomba.
5. Tanque o depósito de aceite:
- Este es un tanque de almacenamiento de aceite en el que se almacena el aceite hidráulico. El aceite pasa por varios tubos y después de realizar un trabajo útil en el actuador; el aceite regresa al tanque de aceite. En regiones de bajas temperaturas, los calentadores de aceite están acoplados a tanques de aire.
- El depósito se utiliza para contener líquido hidráulico, generalmente aceite hidráulico.
6. Tuberías:
- Tubería (Elementos de Conducción de Fluidos): Es la conexión funcional para el flujo de aceite en el sistema hidráulico. La eficiencia del flujo de petróleo está muy influenciada por las características físicas de los sistemas de tuberías.
- Hay dos tubos:
a) El tubo que lleva el aceite a presión se llama conducto de presión.
b) Tuberías que transportan aceite a baja presión o aceite usado (llamadas tuberías de retorno). - Las mangueras, tubos y accesorios de tubería son partes de las tuberías de energía hidráulica.
7. Filtros
- Se utiliza para eliminar partículas extrañas, manteniendo el sistema de fluido limpio y eficiente, además de evitar daños al actuador y las válvulas.
- Cuando los fluidos hidráulicos están contaminados, los sistemas hidráulicos pueden dañarse y funcionar mal debido a obstrucciones y desgaste interno. Requieren filtración para eliminar contaminantes.
- Los filtros se clasifican en
I. Filtros de depósito:
ii. Filtros de línea
III. Filtros sin conexión
4. Otros equipos de limpieza -
Funciones de filtro:
1) Asegúrese de que los componentes estén limpios.
2) Reducir el mantenimiento.
3) Para eliminar la sedimentación.
4) Incrementar la confiabilidad del sistema.
5) Evite que entren contaminantes sólidos al sistema.
8. Regulador de presión
- El regulador de presión regula (es decir, mantiene) el nivel requerido de presión en el fluido hidráulico.
- La tubería que se muestra en la figura es del tipo de circuito cerrado con fluido transferido desde el tanque de almacenamiento a un lado del pistón y regresado desde el otro lado del pistón al tanque. El fluido se extrae del tanque mediante una bomba que produce un flujo de fluido al nivel de presión requerido. Si la presión del fluido excede el nivel requerido, el exceso de líquido regresa al depósito y permanece allí hasta que la presión alcanza el nivel requerido.
9. Acumuladores
- Los acumuladores son dispositivos que almacenan fluido hidráulico bajo presión. Almacenar fluido hidráulico bajo presión es una forma de almacenar energía para su uso posterior. Quizás la aplicación más común de un acumulador es complementar el flujo de una bomba en un sistema hidráulico en el que se requiere un alto caudal durante un breve período de tiempo.
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Tipos de acumuladores;
1. Acumulador cargado de peso.
2. Acumulador de resorte
3. Acumulador cargado de gas.
4. Tipo de pistón
5. tipo de vejiga
6. Tipo de diafragma
10. Unidad de energía hidráulica:
- La unidad de potencia hidráulica (unidad de suministro) proporciona la energía necesaria para la instalación hidráulica.
- Los componentes principales de los paquetes de energía son: el depósito (tanque), el accionamiento (motor eléctrico), la bomba hidráulica, la válvula de alivio de presión, el filtro y el enfriador.
- La unidad de bomba o motor se puede montar en el tanque o por separado; generalmente están disponibles juegos en configuraciones horizontales o verticales. La unidad básica puede conectarse a los cilindros o actuadores a través de una válvula de control adecuada.
- Las unidades hidráulicas constan de un depósito/tanque que alberga el fluido hidráulico, que es el medio de trabajo.
Diagrama de la unidad de potencia hidráulica.Operación del paquete de energía hidráulica:
- El funcionamiento de una fuente de alimentación comienza cuando se pone en marcha la bomba con la ayuda de un motor eléctrico acoplado a ella. El aceite se bombea desde el depósito a lo largo de la línea de succión a través de un filtro de succión capaz de retener partículas extrañas de hasta 149
micras. - Desde la línea de succión, el aceite es impulsado a través de la bomba a la línea de presión a 35 bares. Está previsto medir la presión con la ayuda de un manómetro. Se utiliza un aislador para medir inmediatamente la presión en cualquier línea.
- Cuando se alcanza la presión establecida, el fluido pasa al cilindro presente en el dispositivo (abrazadera). El cilindro convierte la energía hidráulica del fluido en energía mecánica.
- Según la dirección de energización de la electroválvula se controla el movimiento lineal de las abrazaderas (apriete y aflojamiento). Cuando la válvula solenoide se activa en sentido inverso, la pieza se afloja. Se proporciona una línea de retorno para que el líquido usado pueda usarse nuevamente. Debido a las pérdidas por fricción, la energía total no se convierte en trabajo útil, por lo que una parte se convierte en calor. Por tanto, se incorpora un intercambiador de calor. El filtro de la línea de retorno tiene una capacidad de retorno de 10 micras.
El movimiento del cilindro está controlado por un cambio de tres posiciones en una válvula de control.
1. Cuando el pistón de la válvula se cambia a la posición superior, la línea de presión de la tubería se conecta al puerto A y, por lo tanto, se eleva la carga.
2. Cuando la posición de la válvula se cambia a una posición más baja, la línea de presión de la tubería se conecta al puerto B y, por lo tanto, se reduce la carga.
3. Cuando la válvula está en la posición central, bloquea el fluido en el cilindro (manteniéndolo en posición) y cierra la línea de fluido (haciendo que todo el fluido que sale de la bomba regrese al tanque a través del alivio de presión).
Algunas dudas relacionadas con el circuito hidráulico:
Dibujar un esquema de un circuito oleohidráulico sencillo y anotar el nombre y función de funcionamiento de cada uno de los componentes utilizados en el mismo.
Diagrama del circuito hidráulico básico:
diagrama del circuito hidraulico basicoa) Tanque o Depósito de Aceite: Es un tanque de almacenamiento de aceite en el cual se almacena el aceite hidráulico. El aceite pasa por varias tuberías y después de realizar un trabajo útil en el actuador, el aceite regresa al tanque de aceite. En regiones de bajas temperaturas, los calentadores de aceite están conectados a tanques de aire.
b) Filtro: Este elemento filtra el aceite antes de que pase al siguiente elemento, es decir, la bomba.
c) Bomba: La bomba hidráulica es el corazón de cualquier sistema hidráulico. Su función principal es crear el flujo de aceite bajo presión a través del sistema hidráulico y por lo tanto ayudar a la transferencia de potencia y movimiento (es decir, trabajo útil).
d) Válvulas de control de dirección/válvulas de control de flujo/válvulas de alivio de presión (elementos de control de fluido): estas válvulas se instalan en el sistema hidráulico en ubicaciones específicas. Estas válvulas controlan el flujo de aceite en el sistema. También dirigen el flujo de aceite en el sistema, además de controlar la velocidad del actuador.
e) Actuadores: (Elementos para utilizar Power Fluid): Estos elementos se conocen como actuadores (rotativos o lineales). El aceite a presión actúa sobre los elementos actuadores. El aceite da o transfiere su poder al actuador para crear trabajo útil o ventaja mecánica.
f) Conductos (Elementos de Conducción de Fluidos): Es la conexión funcional para el flujo de aceite en el sistema hidráulico. La eficiencia del flujo de petróleo está muy influenciada por las características físicas de los sistemas de tuberías.
Hay dos tubos:
a) El tubo que lleva el aceite a presión se llama conducto de presión.
b) Tuberías que transportan aceite a baja presión o aceite usado (se llaman tuberías de retorno). Mangueras, tubos y accesorios para tubos son partes de las tuberías de energía hidráulica.
