INTRODUCCIN

Aplicaciones de la Hidrulica.

ESTACIONARIA

Todo tipo de maquinas de produccin y montaje

Lneas de transferencia

Equipos de elevacin y transporte

Prensas

Mquinas para moldear por inyeccin

Laminadoras

Elevadores

MOVIL

Maquinas para la construccin.

Volquetes, palas mecnicas, plataformas de carga.

Sistemas de elevacin y transporte

Maquinas para la agricultura.

SELECCIN DE COMPONENTES

Los circuitos pueden estar dispuestos en diversas formas utilizando

componentes alternativos proporcionando un sistema para cualquier

aplicacin dada. Adems, diferentes diseos de componente estn

disponibles para llevar a cabo una funcin especfica y debido a esto y su

influencia en el diseo de circuitos, el proceso de seleccin de

componentes no se presta fcilmente a un enfoque de sntesis discreta, lo

que requiere conocimiento de la:

La gama de componentes hidrulicos que estn disponibles.

Caractersticas de funcionamiento de los componentes y su uso en

circuitos y sistemas de control.

Los tipos disponibles de circuitos hidrulicos.

Los mtodos de anlisis para la determinacin del rendimiento del

sistema para cumplir con las especificaciones de la mquina.

SELECCIN DEL CIRCUITO

En trminos generales, el tipo de circuito que se elige para una

aplicacin dada depende de una serie de factores que incluyen:

Primero costo

Peso

Facilidad de mantenimiento

Costo de operacin

Ciclo de trabajo de la mquina

PROCESO DE DISEO DEL SISTEMA

Las principales actividades involucradas en el proceso de diseo se

pueden resumir de la siguiente manera:

Evaluar las especificaciones de la mquina y determinar el tipo desistema hidrulico a ser utilizado.

Establecer los tipos y tamaos de los principales componenteshidrulicos.

Seleccionar un diseo apropiado del circuito hidrulico.

Llevar a cabo un anlisis de rendimiento del sistema y determinar sucapacidad para cumplir con las especificaciones de la mquina.

Este proceso, o partes de l, puede ser necesario ser repetido hastaobtener el diseo final.

FORMA BSICA DE UN SISTEMA HIDRULICO

Fuente de energa.

Tanque de almacenamiento.

Bombas y aceites.

Elementos de trabajo.

Cilindros (Fuerza lineal).

Motores (Torque).

Elementos de mando.

Vlvulas Reguladoras (Presin y Caudal).

Vlvulas Distribuidoras.

Tuberas.

FUENTE DE ENERGA.

Tanque de aceite.

Filtro.

Bomba.

Motor.

Manmetro.

Limitadora de presin.

Termmetro.

BOMBAS

BOMBAS CENTRIFUGAS

Rotor o Rodete.

DESPLAZAMIENTO POSITIVO O VOLUMTRICAS.

Engranajes externos / internos.

Bomba de tornillo.

Rotor balanceado / desbalanceado.

Bombas de pistones axiales inclinados.

Bombas de pistones radiales.

Resistencia/Presin

CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS

VOLUMTRICAS

- CILINDRADA (C)

Corresponde al volumen terico desplazado (aspirado y expulsado) en cada revolucin

del eje de la bomba. De dice "terico" por indicar "geomtrico" y no corresponde por lo

tanto al caudal efectivo por revolucin del eje que eroga la bomba en las diferentes

condiciones de ejercicio. La diferencia entre ellas dos radica en las fugas internas, y en

los defectos de llenado de las cmaras.

La cilindrada depende del nmero de cmaras de bombeo y de su geometra, es decir

rea y longitud.

En una bomba de pistones por ejemplo, el producto del rea de cada cilindro por la

carrera del pistn, y por el nmero de cilindros, nos dar la cilindrada.

El volumen de las cmaras de compresin puede ser constante para las bombas de

cilindrada fija puede variar en un rango entre volumen mnimo y volumen mximo,

para las bombas de caudal variable.

Sus unidades son: [cm3/rad], [cm3/rev] [in3/rev].

CAUDAL (Q)

El caudal efectivo erogado por una bomba es igual al producto de la cilindrada efectiva y la

velocidad de rotacin del eje, es decir:

Q = CR W = CN N

Donde:

CR : Cilindrada [cm3/rad], [in3/rad]

W : Velocidad angular [rad/s]

CN : Cilindrada [cm3/rev], [in3/rev]

N : Velocidad angular [rps]

Todos los componentes de una bomba volumtrica, durante su funcionamiento, son solicitados

dinmicamente a compresin pulsante puesto que una caracterstica comn a stas bombas es la

pulsacin del caudal de entrega. La frecuencia de pulsacin est dada por el producto del nmero de

cmaras de bombeo y la velocidad de rotacin.

Esta pulsacin irregularidad de caudal es ms relevante en las bombas a pistones, en las que tanto

la frecuencia como la amplitud de variacin de caudal dependen directamente del nmero de pistones

y del ngulo de rotacin, segn se muestra en la figura.

POTENCIA PEn implantaciones hidrosttica industriales, la potencia del fluido corresponde prcticamente a su

potencia hidrosttica, ya que en ellos la energa cintica es despreciable en relacin a su energa de

presin. Por lo tanto:

Donde:

PF : Potencia del fluido

Q : Caudal erogado por la bomba [lt/s]

p : Diferencia de presin entre entrada y salida de la bomba[bar]

La potencia absorbida por el eje de la bomba est dada por:

Donde:

M1 : Par aplicado al eje [Kp-m]

M2 : Par aplicado al eje [deca Newton m]

N : Velocidad de rotacin del eje. [rev/min]

w : Velocidad de rotacin del eje. [rad/s]

Rendimiento Volumtrico (V)Se producen fugas:

Entre pistn y cilindro

En vlvulas, debido a su cierre no instantneo

En las bombas de doble efecto, entre vstago y su empaquetadura

Sea Q el caudal de estas fugas. Se llama rendimiento volumtrico al cociente

Es frecuente que los valores del rendimiento volumtrico sean elevados. A ttulo informativo, puede

suponerse:

Bombas de cuidadosa ejecucin y grandes gastos: V = 0,97 a 0,98

Bombas de cuidadosa ejecucin y pequeos caudales: V = 0,94 a 0,96

Bombas de regular ejecucin y pequeos gastos : V = 0,89 a 0,92 El rendimiento volumtrico es influido notablemente por la temperatura del lquido (variacin de las luces y,

sobre todo, de la viscosidad). Para muy altas temperaturas puede llegarse incluso a V = 0,65 - 0,70.

Las fugas dependen tambin de la presin de trabajo de la bomba: aumentan con sta. y por lo tanto

disminuye el rendimiento volumtrico.

Rendimiento Hidrulico (H)Se producen prdidas de carga debido a rozamiento en los conductos y canales inherentes a la

construccin de la bomba, as como en las vlvulas. Se llama rendimiento hidrulicoH al cociente entre la altura que se lograra de no existir estas prdidas y la que realmente logra la mquina.

Se puede estimar:

Para bombas de gran tamao y condiciones de escurrimiento favorables: H = 0,95 a 0,97

Para bombas ms pequeas y diseo no demasiado elaborado : H = 0,85 a 0,88. El concepto de rendimiento hidrulico no tiene la misma importancia que para las bombas

centrfugas. En efecto, como el caudal es sensiblemente independiente de las presiones, estas

bombas suelen usarse para grandes presiones; un aumento de la presin interna debido a un bajo

valor de H tiene efectos secundarios con frecuencia despreciables.

Rendimiento Mecnico (m)Se producen prdidas de potencia o prdidas mecnicas m debido al rozamiento en los cojinetes, pernos, rganos de comando y, sobre todo, debido al rozamiento de los aros, retenes, copas

rganos de cierre entre pistn o cilindro. Se llama rendimiento mecnico m al cociente entre la potencia entregada al lquido por el pistn y la consumida por la bomba en punta de eje. Se puede

estimar:

Para bombas directamente acopladas al motor, grandes y de buen diseo y mantenimiento: m = 0,94 a 0,96

Para bombas pequeas y con transmisin por correas o engranajes: m = 0,83 a 0,86

Rendimiento Elctrico (E)

Rendimiento General (G)

Se llama rendimiento total o simplemente rendimiento al producto:

G= V * H * M

=

CARACTERSTICAS DEL RENDIMIENTO DE UNA

BOMBA

BOMBAS DE ENGRANAJES

Las bombas de engranajes exteriores conducen el lquido

en las cavidades limitadas por la carcaza, dos dientes

consecutivos de cada engranaje y las paredes anterior y

posterior. Son adecuadas para lquidos de alta

viscosidad, y permiten lograr muy altas presiones.

Pueden estar ambos engranajes motorizados

externamente, o uno de ellos conducir al otro.

Las bombas de engranajes interiores capturan el fluido

entre dos engranajes que engranan uno dentro del otro,

girando ambos engranados conjuntamente y

excntricos entre s: el interior guiado por su eje y el

exterior por la carcaza fija

BOMBAS DE PERFILES CONJUGADOS

Estas bombas trabajan de acuerdo al mismo principio que las de engranajes

exteriores, pero se elaboran con otros perfiles. Tienen dos rotores, que

normalmente son iguales (pueden ser distintos) y que suelen ser movidos

independientemente. Sus perfiles son tales que se mantienen en contacto mutuo

en todo momento (contacto eventualmente lubricado y sellado por el propio

fluido bombeado). El fluido es impulsado entre los lbulos de los perfiles y la

carcaza. En las Figuras se muestran cortes esquemticos de bombas de perfiles

de dos y tres lbulos; se ha elaborado una gran cantidad de perfiles al efecto.

BOMBAS DE PALETAS

Estas bombas se caracterizan por tener un rotor con paletas planas deslizantes

radialmente en l. Dicho rotor gira excntrico dentro de una carcaza circular. Una

porcin de fluido atrapada en la zona de entrada entre dos paletas consecutivas

y las tapas laterales es conducida hacia la boca de descarga de la bomba, que

suele ser colineal con la boca de entrada.

Las paletas deslizan apoyadas sobre la carcaza fija, oprimidas por la fuerza

centrfuga; algunos modelos incluyen resortes en el interior de las ranuras del

rotor para mantener el contacto.

Son aptas para diferencias de presiones relativamente bajas, en especial cuando son

de un pequeo nmero de paletas. Este nmero puede ser desde dos hasta un

mximo de 8 10, muy raramente ms. El material de las paletas tiene que ser,

a la vez, liviano, resistente y de bajo coeficiente de friccin.

BOMBAS RECIPROCANTES DE PISTN (AXIAL).

EN LNEA

Estn constituidas por uno o varios pistones o mbolos que

se mueven dentro de un cilindro con movimiento

alternativo de vaivn. Este movimiento alternativo es

provocado por un cigeal, manivela, excntrica o leva

giratorios y una biela. Sendas vlvulas de retencin

permiten el ingreso y el egreso del fluido.

Otra manera de aumentar el volumen bombeado por

revolucin consiste en utilizar pistones trabajando en

paralelo accionadas por un solo motor con un solo

cigeal.

EJE INCLINADO (BENT AXIS)

El eje motriz est inclinado un cierto ngulo en relacin al eje del bloque, como se ve

en la figura. La carrera de cada pistn depende del ngulo de inclinacin. En la

carrera de admisin, el aceite es admitido al cilindro a travs de la vlvula de

admisin y durante la expulsin pasa tambin por la respectiva vlvula de salida,

a determinada presin.

Tambin dentro de este tipo existen algunas versiones constructivas en la industria:

Eje inclinado

Placa inclinada

BOMBA DE PISTONES RADIALES

Consiste en un macho clavija estacionaria (pin perno) con bocas de admisin y de descarga,

un bloque de cilindros cuyos ejes son radiales en relacin al eje del bloque y que rota en

torno al macho, y un rotor que controla la carrera de los pistones. El rotor es excntrico en

relacin al bloque de cilindros. Cuando el eje motriz hace girar el bloque de cilindros la

fuerza centrfuga presin de sobrecarga hace salir a los pistones de modo que ellos

presionan contra el rotor que puede rotar libremente. Debido a la excentricidad entre rotor y

bloque, los pistones se mueven hacia adentro durante media revolucin y hacia afuera

durante la otra mitad.

Durante la rotacin los pistones succionan aceite hasta los cilindros cuando pasan por la boca

de admisin y la descargan a presin cuando pasan por la boca de salida, bocas estas que

estn construidas en el macho estacionario y que pueden conectarse a las bocas del

rgano de ejecucin. El funcionamiento de la bomba, es normalmente reversible. El caudal

medio erogado puede expresarse por la relacin.