HIDRULICACONCEPTOS BSICOS Y APLICACIONES

1. INTRODUCCIN 1.1. Definiciones

FLUIDO. El fluido es un elemento en estado lquido o gaseoso. En los sistemas hidrulicos se utilizan aceites derivados del petrleo. SISTEMA DE TRANSMISIN DE ENERGIA. El sistema de transmisin de energa neumtica e hidrulica es un sistema en la cual se genera, transmite y controla la aplicacin de potencia a travs del aire comprimido y la circulacin de aceite en un circuito. El sistema puede dividirse en tres grandes grupos que observamos en el diagrama de bloques de la siguiente figura:

Comenzando desde la izquierda de] diagrama, la primera seccin corresponde a la conversin de energa elctrica y/o mecnica en un sistema de energa neumtica ylo hidrulica. Un motor elctrico, de explosin o de otra naturaleza est vinculado a una bomba o compresor, a cuya salida se obtiene un cierto caudal a una determinada presin. En la parte central del diagrama, el fluido es conducido a travs de tubera al lugar de utilizacin. A la derecha en el diagrama, el aire comprimido o el aceite en movimiento produce una reconversin en energa mecnica mediante su accin sobre un cilindro o un motor neumtico o hidrulico. Con las vlvulas se controla la direccin del movimiento, la velocidad y el nivel de potencia a la salida del motor o cilindro. LEYES FSICAS RELATIVAS A LOS FLUIDOS. Hay infinidad de leyes fsicas relativas al comportamiento de los fluidos, muchas de ellas son utilizadas con propsitos cientficos o de experimentacin, nosotros nos limitaremos a estudiar aquellas que tienen aplicacin prctica en nuestro trabajo.

LEY DE PASCAL. La ley ms elemental de la fsica referida a la hidrulica y neumtica fue descubierta y formulada por Blas Pascal en 1653 y denominada Ley de Pascal, que dice la presin existente en un lquido confinado acta igualmente en todas las direcciones, y lo hace formando ngulos rectos con la superficie del recipiente. La siguiente figura ilustra la ley, el fluido confinado en la seccin de una tubera ejerce igual fuerza en todas las direcciones, y perpendicularmente a las La figura 1-2 ilustra la Ley de Pascal. El fluido confinado en la seccin de una tubera ejerce igual fuerza en todas direcciones, y perpendicularmente a las paredes.

En la figura de la derecha se muestra la seccin transversal de un recipiente de forma irregular, que tiene paredes rgidas. El fluido confinado en el ejerce la misma presin en todas las direcciones, tal como lo indican las flechas. Si las paredes fueran flexibles, la seccin asumira forma circular. Es entonces la Ley de Pascal que hace que una manguera contra incendios asuma forma cilndrica cuando es conectada al suministro. LEY DE BOYLE. La relacin bsica entre la presin de un gas y su volumen est dada en la Ley de Boyle, la que establece que la presin absoluta de un gas confinado en un recipiente vara en forma inversa a su volumen, cuando la temperatura permanece constante. Para la resolucin de problemas, la Ley de Boyle se escribe de la siguiente forma:

En estas formulas, P1 y V1 son la presin y volumen inicial de un gas, y P2 y V2 la presin y volumen despus de que el gas haya sido comprimido o expandido. Importante. Para aplicar esta formula es necesario emplear valores de presin "absoluta" y no manomtrica.

La presin absoluta es la presin que ejerce el aire atmosfrico que es igual a 1,033 Kp /cm = 1 atmsfera (kilogramo fuerza por centmetro cuadrado).

Las tres figuras ejemplifican la ley de Boyle en la siguiente situacin: (a) El pistn est en una posicin que asegura 40 cm de gas contenido en un recipiente cerrado a una presin P. (b) El pistn se ha movido reduciendo el volumen a 20 cm, provocando un incremento de la presin 2P. (c) El pistn a comprimido el gas a 10 cm, provocando un incremento de cuatro veces la presin original 4P. Existe entonces una relacin inversamente proporcional entre el volumen y la presin de un gas siempre que la temperatura se mantenga constante, y que las lecturas de presin sean "absolutas" es decir referidas al vaco perfecto. La Ley de Boyle, describe el comportamiento de un gas llamado "perfecto". El aire comprimido se comporta en forma similar a la ley de un gas perfecto a presiones menores de 70 Kg/cm y los clculos empleando la Ley de Boyle ofrecen resultados aceptables. No ocurre lo mismo con ciertos gases, particularmente de la familia de los hidrocarburos como el propano y etileno. PROBLEMA. Se parte de una situacin donde 40 cm de gas est confinado a una presin manomtrica de 3 Kg/cm, caso (a) de la siguiente figura. Cul ser la presin final luego de que el gas haya sido comprimido a un volumen cuatro veces menor?

SOLUCIN. Primero convertiremos la presin manomtrica en presin absoluta:

A continuacin aplicaremos la ley de Boyle, entonces, si el volumen se redujo a en un cuarto, la presin se habr multiplicado por cuatro, es decir:

Finalmente convertiremos esta lectura absoluta en manomtrica:

Si la temperatura de un gas incrementa su volumen, lo hace en la misma proporcin, permaneciendo a presin constante, o si la temperatura del gas se incrementa, se incrementa tambin su presin en la misma proporcin, cuando permanece el volumen constante Para la solucin de problemas deben emplearse valores de presin y temperatura "absolutos". EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LOS FLUIDOS. Es bien conocido el efecto de expansin de lquidos y gases por aumento de la temperatura. La relacin entre la temperatura, volumen y presin de un gas podemos calcularla por la Ley de Charles. La expansin del aceite hidrulico en un recipiente cerrado es un problema en ciertas condiciones por ejemplo un cilindro hidrulico lleno de aceite en una de sus cmaras y desconectado mediante acoplamientos rpidos de la lnea de alimentacin, no presenta lugar para una expansin cuando es expuesto al calor. La presin interna puede alcanzar valores de 350 Kg/cm y an 1.400 Kg/cm dependiendo del incremento de temperatura y caractersticas del cilindro. COMPRESIBILIDAD DE LOS FLUIDOS. Todos los materiales en estado gaseoso, lquido o slido son compresibles en mayor o menor grado. Para las aplicaciones hidrulicas usuales el aceite hidrulico es considerado incompresible, si bien cuando una fuerza es aplicada la reduccin de volumen ser de 1/2 % por cada 70 Kg/cm de presin interna en el seno del fluido. De la misma forma que los diseadores de estructuras deben tener en cuenta el comportamiento del acero a la compresin y elongacin, el diseado hidrulico en muchas instancias debe tener en cuenta la compresibilidad de los lquidos, podemos citar como ejemplo, la rigidez en un servomecanismo, o el calculo del volumen de descompresin de una prensa hidrulica para prevenir el golpe de ariete.

TRANSMISIN DE POTENCIA. En la figura siguiente se muestra el principio en el que est basada la transmisin de potencia en los sistemas neumticos e hidrulicos. Una fuerza mecnica, trabajo o potencia se aplica en el pistn A, la presin interna desarrollada en el fluido ejerce una fuerza de empuje en el pistn B.

Segn la ley de Pascal la presin desarrollada en el fluido es igual en todos los puntos por la que la fuerza desarrollada en el pistn B es igual a la fuerza ejercida en el fluido por el pistn A, asumiendo que los dimetros de A y B son iguales. TRANSMISIN DE POTENCIA A TRAVS DE UNA TUBERA. El largo del cilindro anterior puede ser dividido en dos cilindros individuales del mismo dimetro y colocados a distancia uno de otro, conectados entre s por una caera. El mismo principio de transmisin de fuerza puede ser aplicado, y la fuerza desarrollada en el pistn B, ser igual a la fuerza ejercida por el pistn A.

La ley de Pascal no requiere que los dos pistones de la figura sean iguales. La siguiente figura ilustra la versatilidad de los sistemas hidrulicos y/o neumticos al poder ubicarse los componentes aislantes no de otro, y transmitir las fuerzas en forma inmediata a travs de distancias considerables con escasas prdidas. Las transmisiones pueden llevarse a cualquier posicin. An doblando esquinas, pueden transmitirse a travs de tuberas relativamente pequeas con pocas prdidas de potencia.

La distancia L que separa la generacin, pistn A, del punto de utilizacin pistn B, es usualmente de 1,5 a 6 metros en los sistemas hidrulicos, y de 30 a 60 metros en aire comprimido. Distancias mayores son superadas con sistemas especialmente diseados. PRESIN HIDRULICA. La presin hidrulica es la presin ejercida por un fluido, se mide en unidades de presin, generalmente se usan las siguientes unidades: La libra por pulgada cuadrada = PSI El Kilogramo por centmetro cuadrado = Kg/cm El Kilogramo fuerza por centmetro cuadrado = Kp/cm El bar = bar

Existiendo, aproximadamente la siguiente relacin: Kg /cm ~ Kp/cm ~ bar En la figura siguiente (a) se muestra que la fuerza total aplicada al vstago de un pistn se distribuye sobre toda la superficie de este. Por ello para encontrar la presin que se desarrollar en el seno de un fluido deberemos dividir el empuje total por la superficie del pistn. Mientras que en la figura (b), una fuerza de 2200 kilogramos ejercida en el extremo del vstago se distribuye sobre 200 cm2, por lo que la fuerza por cm2, ser de 10 kilogramos, esto es lo que indica el manmetro.

Este principio tiene carcter reversible, en la figura siguiente la presin interna del fluido actuando sobre el rea del pistn produce una fuerza de empuje en el extremo del vstago. La presin interna indicada por el manmetro 70Kg/cm acta sobre 120 cm de rea de pistn produciendo un empuje de 8400 Kg.

No olvidemos que para hallar la superficie de un pistn debemos aplicar la formula:

FACTOR DE MULTIPLICACIN. En la siguiente figura se presenta un mtodo para multiplicar la fuerza en un sistema hidrulico. Una fuerza de 70 kilogramos se aplica sobre el pistn A. Mediante el clculo desarrollado anteriormente, se origina una presin disponible de 7 Kg/cm2.

Esta presin acta sobre la superficie del pistn B de 20 cm2., produciendo una fuerza de empuje de 140 Kg. Es decir que la fuerza aplicada sobre el pistn A es multiplicada en la misma relacin, que la existente entre las reas de los dos pistones. Este principio, de multiplicacin de fuerza es empleado en el freno de los automviles y en las prensas hidrulicas. Refirindonos nuevamente a la figura vemos que la multiplicacin de fuerzas se hace a expensas de sacrificar la carrera del cilindro B. El pistn A se mueve una distancia de 10 cm desplazando 100 cm (10 x l0). Esta cantidad de aceite mueve el pistn B solo 5 cm. La velocidad de la carrera se ha sacrificado. El pistn B se mueve 5 cm. en el mismo tiempo que el pistn A recorre 10 cm. En la figura siguiente vemos una analoga mecnica al sistema hidrulico descrito. El producto de las fuerzas por las distancias debe ser igual en ambos sistemas de acuerdo a las leyes de la mecnica. En el extremo izquierdo 70 x 0,10 = 0,700 Kgm., en el extremo derecho 140 x 0,5 = 0,700 Kgm.

Flujo de fluido en tuberas La situacin ideal del flujo en una tubera se establece cuando las capas de fluido se mueven en forma paralela una a la otra. Esto se denomina "flujo laminar", en l las capas de fluido prximas a las paredes internas de la tubera se mueven lentamente, mientras que las cercanas al centro lo hacen rpidamente. Es necesario dimensionar las tuberas de acuerdo al caudal que circular por ellas, una tubera de dimetro reducido provocar elevadas velocidades de circulacin y como consecuencia prdidas elevadas por friccin; una tubera de gran dimetro resultar costosa y difcil de instalar. Existen grficos que permiten la eleccin de los dimetros adecuados en instalaciones hidrulicas. En la siguiente figura vemos una situacin de flujo turbulento donde las partculas de fluido se mueven en forma desordenada con respecto a la direccin del flujo. La turbulencia es causada por el exceso de velocidad de circulacin, por cambios bruscos del dimetro de la tubera, y por la rugosidad interna de la misma la turbulencia produce excesiva prdida de presin en los sistemas y sobrecalentamiento del aceite. A menudo puede ser detectada por el ruido que produce la circulacin por las tuberas. Para prevenir la turbulencia, las tuberas deben ser de dimetro adecuado, no tener cambios bruscos de dimetro u orificios restrictotes de bordes filosos que produzcan cambios de velocidad. En la figura que se muestra a continuacin, vemos una seccin de tubera con flujo laminar, las partculas se mueven a alta velocidad en el centro pero paralelas una a la otra. La restriccin se ha realizado de manera tal que presenta una transicin lenta de velocidades, de esta forma se evita la turbulencia.

Las dos figuras siguientes (a) y (b) muestran qu sucede con la corriente fluida cuando toma una curva de radio amplio y se mantienen las condiciones de flujo laminar, a la derecha el cambio de direccin es abrupto induciendo un flujo turbulento.

Tuberas en aire comprimido Para el transporte del aire comprimido se reconocen tres tipos de canalizaciones: caera principal, secundaria y de servicio. Se denomina caera principal a aquella que saliendo del tanque de la estacin compresora conduce la totalidad del caudal de aire. Debe tener una seccin generosa considerando futuras ampliaciones de la misma. En ella no debe superarse la velocidad de 8 m/segundo. Son caeras secundarias las que tomando el aire de la principal se ramifican cubriendo reas de trabajo y alimentan a las caeras de servicio tal como apreciamos en la figura.

Las caeras de servicio son caeras o bajadas que constituyen las alimentaciones a los equipos, dispositivos y herramientas neumticas, en sus extremos se disponen de acoplamientos rpidos y equipos de proteccin integrados por filtros, vlvula reguladora de presin y lubricador neumtico. Su dimensin debe realizarse de forma tal que en ellas no se supere la velocidad de 15 metros/segundo. Las caeras de interconexin demandan que su dimensin sea tenida en cuenta, ya que no hacerlo ocasiona serios inconvenientes en los equipos, dispositivos y herramientas neumticas alimentadas por estas lneas. Como estos tramos de caeras son cortos, se lo puede dimensionar para velocidades de circulacin como mximo de 20 metros/segundo. Cada de presin en tuberas Es importante recordar que la prdida de presin en tuberas "slo" se produce cuando el fluido esta en "movimiento" es decir cuando hay circulacin. Cuando esta cesa, como en la figura siguiente, las cadas de presin desaparecen y los tres manmetros darn idntico valor.

Si a este mismo circuito le retiramos el tapn del extremo aparecern prdidas de presin por circulacin que podemos leer en los manmetros (ver figura). Cuando ms larga sea la tubera y ms severas las restricciones, mayores sern las prdidas de presin.

Si quitamos las restricciones, una gran proporcin de la prdida de presin desaparece. En un sistema bien dimensionado, la prdida de presin natural a travs de la tubera y vlvulas ser realmente pequea como lo indican los manmetros de la figura siguiente.

Cadas de presin en vlvulas Las vlvulas presentan prdidas de presin localizadas, por ello deben ser correctamente dimensionadas. Una vlvula subdimensionada provocar prdidas de potencia y velocidad, una vlvula sobredimensionada ser econmicamente cara. Las recomendaciones precisas figuran en los catlogos de los fabricantes, pero para establecer una norma general diremos: Para vlvulas hidrulicas una velocidad de 4 metros/segundo se considera estndar para aplicaciones generales. En estos casos el tamao de la vlvula puede ser el mismo que el dimetro de la caera para lneas de presin. Para vlvulas neumticas se puede utilizar una regla similar. El tamao de los orificios de conexin de los cilindros neumticos es una gua razonable para el tamao de la vlvula. Como excepcin se tienen los siguientes casos: cuando la vlvula comanda varios cilindros, cuando se requieren altas velocidades de operacin en un cilindro o cuando el cilindro opera siempre a bajas velocidades.

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Prdida de Presin en un Circuito Automtico No todas las cadas de presin son malas. En la figura siguiente hay un diagrama que ilustra una tcnica importante utilizada en la automacin de circuitos, y aplicada en neumtica e hidrulica. Cuando el cilindro mostrado llega a su posicin de trabajo, una seal elctrica es obtenida para poner en funcionamiento la prxima operacin en un ciclo automtico. Nuestra descripcin comienza con plena presin disponible en la bomba o compresor, pero con la vlvula de control cerrada, de manera que el cilindro se encuentra retrado El primer manmetro indica 100 PSI (7Kg/cm2). Las dos restantes indican 0. El presostato est ajustado a 80 PSI.

Con la vlvula abierta, el fluido se dirige al cilindro. La restriccin representa la prdida de carga de una tubera. Cuando el fluido comienza a circular, una prdida de presin es generada, y esta ilustrada por la lectura de los sucesivos manmetros. El cilindro se desplaza libremente, requiriendo solamente 20PSI para moverse; el remanente de presin disponible es consumido a lo largo de la lnea. El presostato ajustado a 80 PSI no se conmuta mientras el cilindro hace su carrera libre. Cuando el cilindro llega al final de su carrera o a un tope positivo el movimiento de fluido cesa y en la cmara del cilindro (y en el presostato) la presin alcanza su valor mximo 100 PSI. Una seal elctrica procedente del presostato comandar la siguiente funcin de un ciclo automtico.

Cada de presin en el circuito de una prensa hidrulica En las siguientes figuras se muestran dos diagramas de bloques con dos estados de un mismo ciclo de trabajo de una prensa hidrulica. Se pueden efectuar grandes economas, cuando las necesidades de mxima fuerza a desarrollar por la prensa, son necesarias nicamente en condiciones estticas, o a travs de muy cortas carreras. Las vlvulas y tuberas se subdimensionan, por razones econmicas, pero en la operacin de la prensa esto no tiene efectos perjudiciales. Esto es cierto ya que se basa en el principio ya visto de que no hay cadas de presin cuando no existe circulacin. He aqu como opera:

El cilindro recibe fluido hidrulico desde la bomba y se mueve libremente. La restriccin en la lnea representa la resistencia a la circulacin a travs de vlvulas y tuberas subdimensionadas. Esta restriccin no reduce el volumen de aceite procedente de la bomba hidrulica de desplazamiento positivo, tal como veremos al estudiar estos elementos. La restriccin en cambio consume una buena proporcin de la presin que es capaz de desarrollar la bomba, pero esto no tiene importancia por que solamente una muy pequea presin es necesaria para mover el cilindro en su carrera libre.

En este diagrama el cilindro llega a su posicin de trabajo. Cuando el cilindro se detiene cesa la circulacin de fluido a travs de las vlvulas y tubera y la cada de presin desaparece del sistema. Toda la fuerza de empuje es obtenida entonces a pesar de lo pequeo de las vlvulas y tuberas. Estas figuras son diagramas en bloque en la realidad cuando el cilindro se detiene, todo el caudal de la bomba se descarga al tanque a travs de una vlvula de alivio no mostrada Tanques y depsitos. La mayora de los sistemas hidrulicos de tamao pequeo a mediano utilizan los tanques o depsitos como base de montaje para la bomba, motor elctrico, vlvula de alivio, y a menudo otras vlvulas de control. Este conjunto se llama. "unidad de bombeo", "unidad generada de presin" etc. La tapa del tanque puede ser removida para permitir la limpieza e inspeccin. Cuando esta no es la lateral y constituye la parte superior del tanque, lleva soldadas cuplas para recibir la conexin de tuberas de retorno y drenaje. Se colocan guarniciones alrededor de las tuberas que pasan a travs de la tapa para eliminar la entrada de aire. El tanque se completa con un indicador de nivel, un filtro de respiracin que impide la entrada de aire sucio.

La posicin de los bafles dentro del tanque es muy importante, ver la figura siguiente. En primer lugar establecer la separacin entre la lnea de succin y la descarga de retorno.

En segundo lugar la capacidad de radiacin de temperatura del tanque puede ser incrementada, si el bafle se coloca de forma tal que el aceite circule en contacto con las paredes externas como lo muestra la figura. Para sistemas corrientes el tamao del tanque debe ser tal que el aceite permanezca en su interior de uno a tres minutos antes de recircular. Esto quiere decir que s el caudal de la bomba es de 60 litros por minuto, el tanque debe tener una capacidad de 60 a 180 litros. En muchas instalaciones, la disponibilidad de espacio fsico no permite el empleo de tanques de gran capacidad, especialmente en equipos mviles. Las transmisiones hidrostticas en lazo cerrado, constituyen una excepcin a la regla, ordinariamente emplean tanques relativamente pequeos. Tener un tanque muy grande a veces puede ser una desventaja en sistemas que deben arrancar a menudo u operar en condiciones de bajas temperaturas. Accesorios para tanques En la siguiente figura vemos un nivel visible para tanques, este elemento construido en plstico permite que el operador no solo verifique el nivel sino tambin la condicin de emulsin del aceite.

La tapa de llenado cubre el orificio de llenado, preferentemente est retenida por una cadena. En la figura se muestra un tipo que utiliza una coladera para filtrar el aceite que se vierte hacia el tanque.

Los depsitos hidrulicos estn venteados a la atmsfera. Por ello, la conexin de venteo debe estar protegida por un filtro. Cuando los sistemas operan en una atmsfera. Por ello la conexin de venteo debe estar protegida por un filtro. Cuando los sistemas operan en un atmsfera limpia puede emplearse un filtro de respiracin de bajo costo como el de la siguiente figura. Pero si se opera en atmsferas muy contaminadas deben emplearse filtros de alta calidad capaces de retener partculas mayores de 10 micrones.

Filtros La coladera de succin es una malla que se utiliza para retener partculas slidas en la aspiracin. La prctica usual, si se usan aceites minerales estndar, es utilizar una malla metlica capaz de retener partculas de 150 micrones. Cuando se emplean fluidos ignfugos, que tienen un peso especfico superior al aceite, es preferible usar coladeras de malla 60, capaces de retener partculas mayores de 200 micrones, para evitar la cavitacin de la bomba (cavitacin es el fenmeno por el cual la presin de un fluido baja por debajo de la presin adminisble). Con la introduccin de bombas y vlvulas con alto grado de precisin, que permite operar a presiones elevadas y altas eficiencias, el empleo de la coladera de aspiracin no es proteccin suficiente para el sistema, si se quiere una larga vida para el mismo. El propsito de la filtracin no es solo prolongar la vida til de los componentes hidrulicos, sino tambin evitar paradas producidas por la acumulacin de impurezas en las estrechas holguras y orificios de las modernas vlvulas y servo-vlvulas. En la siguiente figura se muestra un filtro micrnico que puede ser empleado en el retorno o el envo. El elemento filtrante de papel impregnado en fibra de vidrio, metal sinterizado u otros materiales puede ser removido desenroscando el recipiente. Cuando la cada de presin, a travs del elemento, se incrementa, para evitar el colapso del mismo, una vlvula de retencin se abre dando paso libre al aceite.

El filtro en lnea es una configuracin popular y econmica que lleva incluida una vlvula de retencin (ver figura), su desventaja consiste en que hay que desmontar la tubera para su mantenimiento.

A continuacin veremos algunos circuitos de filtrado con filtros micrnicos de 10 micrones: En la lnea de presin, en la figura se observa un filtro instalado a la salida de la bomba y antes de la vlvula reguladora de presin y alivio. Estos filtros deben poseer una estructura que permita resistir la mxima presin del sistema. Por seguridad deben poseer una vlvula de retencin interna. La mxima prdida de carga recomendada con el elemento limpio es de 5 PSI.

En el retorno por alivio puede emplearse un filtro de baja presin. Es una disposicin ideal cuando trabajan vlvulas de control de flujo en serie y el caudal de exceso se dirige va la vlvula de alivio permanentemente al tanque. La mxima prdida de carga recomendada es de 2 PSI con el elemento limpio.

En la lnea por retorno, el aceite que retorna del sistema puede pasar a travs de un filtro cuando se dirige al tanque.

Bomba hidrulica Una bomba hidrulica es un dispositivo tal que, recibiendo energa mecnica de una fuente exterior, la transforma en una energa de presin transmisible de un lugar a otro

de un sistema hidrulico a travs de un lquido cuyas molculas estn sometidas precisamente a esa presin. Se dice que una bomba es de desplazamiento no positivo cuando su rgano propulsar no contiene elementos mviles. Es decir, que es de una sola pieza, o de varias ensambladas en una sola. A este caso pertenecen las bombas centrfugas, cuyo elemento propulsor es el rodete giratorio. En este tipo de bombas, se transforma la energa mecnica recibida en energa hidro-cintica imprimiendo a las partculas cambios en la proyeccin de sus trayectorias y en la direccin de sus velocidades. Es muy importante en este tipo de bombas que la descarga de las mismas no tenga contrapresin pues si la hubiera, dado que la misma regula la descarga, en el caso lmite que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma seguira en movimiento NO generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el mximo consumo de fuerza motriz. Por las caractersticas sealadas, en los sistemas hidrulicos de transmisin hidrosttica de potencia hidrulica NUNCA se emplean bombas de desplazamiento NO positivo. Se dice que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su rgano propulsor contiene elementos mviles de modo tal que por cada revolucin se genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, independientemente de la contrapresin a la salida. En este tipo de bombas la energa mecnica recibida se transforma directamente en energa de presin que se transmite hidrostticamente en el sistema hidrulico. En las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que la misma se obstruya, aumenta la presin en el circuito hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba; por tal causal siempre se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una vlvula de alivio o de seguridad con una descarga a tanque y con registro de presin. Montaje de la bomba Cuando una bomba es movida en forma directa mediante un motor elctrico con otros medios, es necesaria acoplar los ejes mediante un manchn elstico tal como se ve en la figura. La accin del manchn o acoplamiento elstico permite corregir desviaciones angulares y axiales como las indicadas en las figuras siguientes que de no eliminarse significara someter a los rodamientos de la bomba a una sobrecarga para la cual no han sido originalmente calculados, provocando su desgaste prematuro.

Montaje lateral por polea o engranaje Cuando es necesario disponer de un montaje lateral del motor con respecto a la bomba, la transmisin puede ser realizada por engranajes, cadena o correa pero en todos los casos esta disposicin significara una carga extra para los rodamientos de la bomba. Algunas bombas vienen preparadas para soportar estas cargas adicionales y otras no. Cuando estn construidas para este tipo de montaje, presentan en su interior un rodamiento extra ubicado en el frente de la carcaza Cuando su efecta, verifica o corrige un montaje lateral como el de la figura, debe tratarse que la distancia entra el motor y la bomba sean la mnimas posible a los efectos de minimizar las cargas sobre el eje de esta ltima. Las bombas que no disponen de este rodamiento extra para el montaje que describimos, pueden ser utilizadas, si se provee una disposicin como la que muestra la figura derecha donde el motor transmite el movimiento sobre un eje con rodamiento y este queda acoplado a la bomba mediante un manchn elstico. Este eje soporta, con sus rodamientos la carga extra.

Una cuidadosa inspeccin de los rodamientos de las bombas en funcionamiento permitir detectar en forma inequvoca vicios de montaje que como hemos visto son de fcil solucin, y redundan en una mayor vida til de la bomba. Admisin y salida de presin En la mayora de las bombas la seccin del orificio de admisin es mayor que el de presin, esta regla casi y en general queda alterada en las bombas de giro bidireccional donde ambos orificios presentan el mismo dimetro. La razn de las diferencias de dimetros anotada, queda justificada por la necesidad de ingreso de aceite a la bomba al valor ms bajo posible (mximo 1,20 metros por segundo) quedar como consecuencia unas mnimas prdidas de carga, evitndose de esta forma el peligro de la cavitacin En ningn caso debe disminuirse por razones de instalacin o reparacin el dimetro nominal de esta conexin que invariablemente esta dirigida al deposito o tanque como as tambin mantener la altura entre el nivel mnimo de aceite de este ltimo y la entrada en el cuerpo de la bomba (ver figura) de acuerdo a la indicado por el

fabricante. Para las bombas a engranajes, paletas y pistones sin vlvulas, los fabricantes dan valores de succin del orden de los 4 a 5 pulgadas de mercurio cuando ellas operan con aceites minerales, disminuyendo este valor a 3 pulgadas de mercurio cuando las bombas operan con fluidos sintticos.

En general podemos decir que la distancia h de la figura no debe superar nunca los 80 centmetros. Las bombas de pistones con igual vlvula de admisin y salida no proveen una succin suficiente para elevar el aceite y funcionar sin cavitacin, por ello se recurre al llenado o alimentacin por gravedad como se ve en la figura siguiente.

La observacin de lo anotado permitir el funcionamiento correcto de las bombas instaladas asegurando su eficiencia, mediante una aspiracin correcta y preservando la vida til de las mismas al limitar las posibilidades de la cavitacin por una altura a excesiva o una seccin de aspiracin menor es la indicada. Uno de los problemas que frecuentemente se presentan, es la aspiracin de aire por parte de la bomba, teniendo por consecuencia un funcionamiento deficiente, prdida de presin, excesivo desgaste y funcionamiento sumamente ruidoso. Afortunadamente los puntos por los cuales puede ingresar aire a la bomba estn perfectamente localizados. Consideraremos ahora los que se encuentran entre la bomba propiamente dicha y el tanque.

En la figura siguiente se observa una disposicin corriente de una tubera de succin en ella cada conexin de accesorio es decir 1, 2 , 3 y 4 presenta un camino propicio

para el ingreso de aire si bien esta tubera no soporta presin, el empaquetado de los accesorios y conexiones sealadas, debe efectuarse con extremo cuidado para impedir que , por succin de la bomba , se introduzca aire.

Cuando la tubera de succin se acopla a la bomba mediante una brida A es necesario prestar especial atencin al aro sello o junta existente entre la brida y el cuerpo de la bomba, ya que su estado determinar la posibilidad de ingresa de aire. Un mtodo que si bien es poco ortodoxo resulta rpido y eficiente para el estado de los puntos A, 1 ,2 ,3 y 4 o similares, es aplicar mediante un pincel espuma obtenida con agua y detergente. Una rpida aparicin de las burbujas nos indicar el sitio exacto por donde se incorpora aire al circuito. El extremo de la tubera de succin termina en el tanque, a travs de una coladera o totalmente libre, segn el caso, pero en ambos su ubicacin debe quedar 2 pulgadas por debajo del nivel mnimo del tanque, eliminando de esta forma, la ltima posibilidad de ingreso de aire. Tolerancias en bombas de pistones y paletas Si bien es muy poco probable que en razn del mantenimiento, se intente la fabricacin de algn elemento de una bomba, considero importante sealar sus principales caractersticas constructivas y tolerancias dimensionales. Comenzaremos con la bomba de uso ms difundido, la bomba de paletas un aro ovoide. En la figura siguiente se observa un corte de este tipo de bomba, con sus partes identificadas. Mediante el cartucho de recambio es posible realizar un reacondicionamiento total de estas bombas. Las platinas laterales estn realizadas en bronce fosforoso y la holgura que presenta respecto al rotor y paletas es de 0,015 o 0,020, una de cada lado.

La pista realizada en acero al Cr o WGKL, SAE 52100, es comen-tado y templado y se encuentra rectificada interiormente con una rugosidad no mayor a 5 micro pulgadas El rotor de acero al Cr o Mo o SAE 3312 tiene las superficies de las ranuras, cementadas templadas y rectifica-das. Las paletas a plaquitas estn realizadas en acero rpido y sus caras y flancos estn recti-ficados existiendo una holgura entre ellas y su ranura de alojamiento no mayor de 0,010 mm El eje de mando es de acero SAE 3135. El conjunto mencionado es fijado el cuerpo de la

bomba mediante una espina de Acero Plata que atraviesa la pista y ambos platinos, posicionando estos elementos con respecto a los rayos del cuerpo. Durante la rotacin del rotor, las paletas se aplican al perfil interior de la pista esencialmente por la accin de la fuerza centrfuga y luego por la accin conjunta de esta y la presin del aceite que llega por las derivaciones de las ventanas 5 y 7 de la figura siguiente. El perfil interior de la pista esta formado entre las ventanas 5 , 6, 7 y 8 de las platinas por los arcos de circulo que tiene por centro el del rotor conforman da sectores de 24 cada uno. Las zonas de perfil correspondiente a las ventana 5,6,7 y 8 es decir sobre las cuales se producen la aspiracin y salida, estn trazadas con los centros desplazados con relacin al centro del rotor gracias a la cual se obtiene una curva que permita un caudal proporcional al ngulo de rotacin del rotor 4 . Debido a la conformacin del perfil de la pista las paletas entran y salen del rotor dos veces por vuelta aspirando por 6 y 8 y enviando aceite por 5 y 7 puesta que estas ltimas son diametralmente opuestas, las presiones hidrulicas sobre el rotor s equilibran mutuamente Conviene sealar que las ranuras del rotor no son radiales sino que tienen una leve inclinacin alfa de 3 a 14 para aumentar su longitud y consecuentemente el guiado de la paleta sin debilitarse excesivamente el rotar. El caudal terico de este tipo de bombas puede calcularse mediante la si formula:

La diferencia R - r determina la altura h de la paleta, que en la prctica es igual al 40% de su altura total. El nmero de R.P.M. mxima as como la anchura mxima "B" del rotor, est limitado por la cantidad de aceite que puede ser aspirado por las ventanas 6 y 8. De donde surge que el caudal de la bomba no puede ser aumentado, sino que se cuenta la seccin de las ventanas de aspiracin, la que lleva aparejado un nuevo trazado del rotor y pista, Inspeccin, reparacin y rearme de las bombas a paletas desplazables a) Lavar todas las partes excepto arosellos, juntas y empaquetaduras. En un lquido limpio y compatible, depositar las piezas en una superficie limpia y libre de impurezas para su inspeccin, se recomienda el reemplazo de arosello juntas y empaquetaduras en cada revisin b) Las paletas gastadas en el borde que estn en contacto con la pista pueden revestirse permitiendo ello su nueva utilizacin. c) Si la superficie interna de la pista presenta severas ralladuras, estriados transversales o escalones esta debe ser reemplazada, En el caso de ralladuras no transversales y de escasa profundidad (es decir superficiales) la pista puede ser reutilizada, mediante un lapidado interior que no altera substancialmente su trazado original. d) Un excesivo juego entre el estriado del eje y el rotor, como as tambin entre las ranuras de este y las paletas demandan el reemplazo del rotor. e) Si las caras internas de las platinas es encuentran ligeramente ralladas pueden ser remaquinadas prolongando as su empleo, Si las ralladuras que presentan son profundas o si el orificio central se encuentra muy rayado o desgastado, debe procederse al reemplazo de las platinas, f) Los rodamientos, tornillos, tapones, espinas, separadores que indiquen un dao o excesivo desgaste deben ser reemplazados. g) Despus de la inspeccin y antes del rearmado cada parte debe ser sumergida en aceite hidrulico limpio de la misma calidad y marca del empleado en el equipo. Instrucciones de operacin Antes de poner en marcha la bomba: 1) Controlar la libertad de movimiento de las partes internas haciendo girar el eje con la mano. No poner en marcha cuando hay evidencias de que existe algo que frene el libre giro 2) Si la bomba es nueva o reconstruida tener la certeza que est armada con propiedad. Controlar cuidadosamente el sentido de giros, el eje de alineamiento, el valor de la vlvula de alivio y el nivel de aceite. Puesta en marcha de la bomba. 1) Poner en marcha la bomba, mediante impulsos cortos de corriente al motor en una rpida sucesin de tal forma que la velocidad normal de giro sea alcanzada paulatinamente. Esto permite a la bomba su cebado interno, mientras la velocidad llega a su nivel normal, esta velocidad no debe ser mucho menor de la mnima recomendada, ya que es necesario la fuerza

centrfuga adecuada para hacer salir las paletas y ponerlas en contacto con la pistas. 2) Si la bomba es nueva o reacondicionada debe ser puesta en marcha bajo condiciones desde el primer momento de tal forma que exista una contrapresin que asegure la lubricacin interna. Una vez que la bomba arranca no deben ser tenidas en cuentas las condiciones de presin anotadas. Inversin del sentido de giro Las bombas de paletas desplazables en aros ovoides permiten la inversin del sentido de giro, pero ello implica el reordenamiento de sus partes internas a los efectos de conservar a pesar de la inversin mencionada, su succin y salida invariables. Los cambios a realizar en el interior de la bomba consisten simplemente en girar 90 el conjunto platinas y pista con respecto al cuerpo de la bomba tal como la observamos en la figura de la izquierda.

Este cambio puede realizarse con la bomba montada ya que para efectuarlo, basta retirar la tapa posterior de la misma. En la figura de la derecha se observa el reemplazo de una bomba Vickers, y en la siguiente figura la disposicin interna de los conjuntos platillos, rotor y pista, en una bomba doble de la misma marca, para distintos sentidos de giros.

Si bien la vida til de las bombas de paletas es prolongada, cuando se las emplea dentro de los lmites sealados por cada fabricante, una inspeccin cada 2500 horas de servicio, permitir prevenir daos que demanden costos de reparacin elevados. Una de los problemas no considerados que suele presentarse con ms asiduidad un este tipo de bombas, cuando ellas permanecen detenidas por largos perodos es el pegado de las paletas dentro de sus ranuras de alojamiento, Esta adherencia se debe a las lacas que son productos de la oxidacin del aceite, en consecuencia, en tales condiciones la bomba al ser puesta en marcha no entrega caudal alguno. Debe procederse a abrir y lavar con solventes limpias el conjunto pista, rotor y paletas, verificando que estas ltimas se deslicen con libertad en sus alojamientos procediendo luego al rearme en las condiciones ya especificadas. Este procedimiento debe ser aplicado a toda bomba instalada a no, que haya permanecido un largo periodo inactiva. Bombas de pistones Las bombas de pistones estn diseadas para presiones de servicio ms elevadas que las que soportan las bombas de paletas. Presentan una gran variedad constructiva. Una clasificacin genrica de estas bombas es la siguiente: Bombas de pistones en lnea (de caudal fijo nicamente). Bombas de pistones axiales y radiales (de caudal fijo variable).

A pesar de la variedad, los altos niveles de presin operativa (hasta 700 kg/cm2) exigen una caracterstica de materiales, aleaciones y tolerancia comunes a todas ellas, a saber: ROTOR. Se desarrollan en bronces fosforosos con la siguiente composicin: 3,2% de Carbono, 1% de Manganeso, 0.26% de Potasio, 1.75% de Slicio, 0,085% de Cromo, 0,06% de Niquel; con una dureza HB=200. PISTONES. Construidos en Acero Cromo-Niquel de cimentacin, cementado y templado. EJE DE DISTRIBUCIN. Igual en acero cromo-nquel de cementacin. PISTAS En acero de rodamientos templado. Tolerancias. Holgura entre pistn y cilindro no mayor de 0,005 a 0,008 mm. Ovalizacin mxima admitida en los pistones 0,005 mm. Terminaciones superficiales. Los pistones y sus alojamientos son rodados, es decir, estn sometidos a un tratamiento de terminacin superficial por arranque de material, este proceso lleva el nombre de rodage a la pierre en francs y nonius en ingls. No tiene denominacin en castellano, y difiere del superacabado y del lapidado.

Bombas rotativas de pistones radiales de caudal fijo Las bombas de pistones radiales de caudal fijo tienen tantas variantes en la actualidad, que un estudio de cada una de ellas demandara varios documentos como el actual. Por ello solamente trataremos la ms conocida. Estas bombas pueden ser de caudal fijo o de caudal variable, empezaremos con la primera. Las bombas hidrulicas rotativas de pistones radiales, pueden clasificarse segn sus vlvulas, en vlvulas de asiento o rotativas. Mientras, que como vimos, las bombas multicilndricas de pistones en lnea tienen solamente vlvulas de asiento. En las bombas radiales, los asientos pueden ser de vlvulas de bola, de platillo o de asiento cnico. Si los cilindros giran, las vlvulas son de tipo rotativo o deslizante y son hermticas, por medio de una pelcula de aceite entre las superficies mviles y estacionarias. Las bombas que poseen vlvulas rotativas son algo diferentes a las de vlvulas de asiento, siendo inevitable cierto resbalamiento a presiones altas, debido a la fuga de aceite a travs del juego en las vlvulas. Adems las presiones de trabajo de las bombas de vlvulas rotativas se hallan limitadas con el fin de mantener altas eficiencias volumtricas a una presin constante y, adems, por el riesgo de agarrotamiento de las vlvulas bajo la accin de cargas excesivas. Por tal razn las bombas de muy alta presin tienen vlvulas de asiento, por lo que sus pistones no giran, ella es la disposicin clsica de las bombas de caudal fijo, o sea, de suministro constante. Las bombas alternativas de descarga constante comprenden: tipos de pistones radiales con cilindros estacionarios que veremos a continuacin, bombas de pistones axiales con cilindros estacionarios, que se vern ms adelante y bombas de pistones en lnea, todas estas vlvulas de asiento.

Con las bombas de alta velocidad, de pistones radiales con vlvulas de asiento, se obtienen eficiencias volumtricas sumamente altas, a valores de un 98%. Por lo general, cada cilindro o cualquier otra cmara en la bomba es pequeo en relacin bloque de acero que la rodea, y los pistones estn tan pulidos que se adaptan a los cilindros sin necesidad de empaquetadura alguna.

Naturalmente en estas bombas juega un rol fundamental la viscosidad del aceite, por lo que en los sistemas hidrulicos que usan estas bombas la temperatura del mismo debe estar siempre lo ms baja y constante posible. La descarga de cada cilindro adopta la forma de pequeas pulsaciones de muy alta frecuencia. Bomba SECO La bomba seco consta de un cuerpo de acero, en el que van alojadas las vlvulas de asiento de bola. La vlvula de admisin, ms grande que la de impulsin, se ubica en sentido radial dentro de un casquillo hueco que tiene un asiento plano que desliza sobre las caras hexagonales de un dado central, que asienta sobre un cojinete muy robusto de rodillos, que va montado sobre un eje con una leva excntrica central circular maquinada sobre el mismo eje de entrada, que es el mando de la bomba y que est conectado con un manguito a un motor elctrico.

El casquillo mencionado, en realidad un mbolo hueco, retorna por la accin de un resorte contenido en la tapa del cilindro, de tipo atornillable. En forma axial, van dispuestos las cmaras de impulsin que tienen sus vlvulas de asiento de bola bloqueadas contra su asiento por medio de un resorte (en realidad son vlvulas de retencin). La salida se recoge en una tapa colectora frontal. Este tipo de bomba permite el logro de muy altas presiones, del orden de 5.000 libras por pulgada cuadrada. Como la admisin a los cilindros se opera por la parte central de la bomba, donde se encuentra alojado el eje excntrico con sus correspondientes rulemanes, la lubricacin de todas las partes mviles y deslizantes de la bomba se encuentran permanentemente lubricadas por el mismo aceite hidrulico. Dems est decir por razones de lubricacin, que estas bombas utilizan exclusivamente aceite hidrulico. Con agua se destruiran a los pocos minutos de funcionamiento.

Bombas rotativas de pistones radiales de caudal variable En las bombas rotativas de pistones radiales de caudal variable el rotor giratorio lleva alojado en su interior, a manera de eje, el distribuidor y colector de caudal (pintle), esencialmente un eje estacionario que lleva agujeros en su interior que se conectan por medio de toberas con las distintas cmaras de aspiracin y de impulsin. De hecho, ello forma un sistema de vlvula rotativa deslizante, sistema caracterstico de las bombas rotativas de pistones radiales o en estrella de caudal variable.

Gracias a un nmero relativamente elevado de pistones y a su corta carrera, las pulsaciones del caudal son enteramente despreciables. La presin de salida de estas bombas est limitada principalmente por las reacciones sobre los cojinetes, que llegan a ser muy importantes con presiones elevadas. Bomba Hele-Shaw Las bombas de descarga variable son muy utilizadas, estn construidas de acuerdo con los principios, establecido en 1908, por el iniciador de este tipo de diseo, el Dr. Hele-Shaw que comenz a construirlas en Inglaterra. Fue la primera bomba que utiliz vlvulas rotativas o deslizantes en las que debe procurarse, a toda costa, mantener una estanqueidad contra la alta presin, mediante una pelcula de aceite entre las superficies rozantes. De esta manera no solo proporcionan un suministro de caudal infinitamente variable desde cero hasta un mximo, sino que tambin son reversibles, como ya se ha dicho. El resbalamiento, o fugas de aceite, por las vlvulas rotativas o deslizantes, aumenta considerablemente a presiones altas, y si las cargas son excesivas se hace presente el riesgo de agarrotamientos que puede daar seriamente a la bomba. Por tal causa, esta bomba no trabaja a presiones mayores de 140 atmsferas. De bombas de este tipo se construyen en un vasto rango de capacidades, con potencias elevadas como 200 HP.

Las bombas Hele-Shaw de tamao grande trabajan a velocidades del orden de 500 r.p.m. y las pequeas a velocidades de 1500 r.p.m.

En el cuerpo del cilindro A se hallan fundidos formando una sola pieza un cierto nmero de cilindros radiales. Dicho cuerpo se encuentra soportando por sendos cojinetes a bolas B y C, conectado el rbol de mando D. Este cuerpo gira alrededor de la vlvula central fija E, que contiene las lumbreras X e Y cada una de las cuales conduce al ramal de admisin o de descarga de aceite, que son F y G respectivamente. El juego, entre el cuerpo de los cilindros (rotor) y la vlvula central, est ocupado por una pelcula de aceite que acta como un sello. Cada pistn H est conectado a dos cojinetes J por medio de un perno de pistn K sobra el que puede oscilar. Los cojinetes estn alojados en ranuras practicadas en el anillo flotante L, que gira sobre los rulemanes a bolas M y N .Estos estn alojados sobre las guas O, que es deslizan libremente entra las caras paralelas maquinadas dentro de las tapas. De esta manera, el anillo flotante L gira cuando lo hace el cuerpo del cilindro, y el eje de rotacin depende de la posicin de los cojinetes de bolas M y N, determinado por el recorrido de las guas O.

Cada diagrama corresponde a una seccin realizada a travs de la vlvula fija central por un plano que pasa por los ejes de los cilindros. Las lumbreras X e Y, cada una de las cuales est en este caso por duplicado, comunican con los cilindros a travs de ranuras practicadas en la cara de la clavija central o vlvula. La figura (a) representa el estado en el que el eje de rotacin del perno de pistn coincide con el eje de la clavija, cuando las guas O estn a mitad de su recorrido. En dicha posicin, la rotacin del cilindro no causa el movimiento radial de los pistones y no se produce suministro de aceite en ninguna de ambas direcciones. El movimiento de las guas O se representa por el desplazamiento del elemento rotativo sobre la lnea PQ. El desplazamiento hacia P figura (b) causa la excentricidad de la rotacin de los pistones alrededor del cuerpo del cilindro, de la manera que el aceite se encuentra aspirado por la lumbrera X y descargado por la lumbrera Y. Por otra parte, el desplazamiento hacia Q que se aprecia en la figura (c), invierte el sentido del flujo, de manera que el aceite es aspirado de Y, y descargado, por la lumbrera X. La variacin de la excentricidad vara el volumen suministrado en ambas direcciones. En esta bomba, como en todas las que tienen vlvulas rotativas o deslizantes el factor de frotamiento entre las superficies de frotamiento crece con n (nmero de vueltas) y la potencia prdida en rozamientos crece con n (3/2). Bomba Pittler-Thoma Esta bomba de manufactura alemana, tiene el mismo principio de funcionamiento que la Hele-Shaw difiriendo de esta en detalles constructivos. En esta bomba, los pistones tienen alojados en sus cabezas exteriores un perno sobre el que rota libremente un pequeo rulemn a bolillas, el cual rueda sobre la cara interior del aro de regulacin de caudales, cuyo movimiento de registro en algunos modelos es de comando manual, como se muestra en la figura. En otros modelos el registro se opera automticamente, por la presin de sistema hidrulico, con servodispositivos adecuado.

Bomba Oilgear Esta bomba de manufactura americana es posiblemente en la actualidad la bomba de pistones radiales de caudal variable ms completa, y tambin ms costosa. Si bien es cierto que su principio fundamental de funcionamiento es idntico a las anteriores, difiere considerablemente en sus caractersticas constructivas. En este caso, los pistones radiales de la bomba, en lugar de tener muequillas, patines o rulemanes en sus cabezas para asegurar un contacto con la pista interior del aro de registro, terminan sus cabezas en superficies esfricas, que, como se ve en la figura, se apoyan en una pista de acero templado T, diseada de tal forma que el punto de contacto se halla descentrado del eje del cilindro. El movimiento circunferencial relativo se obtiene mediante la rotacin parcial de los pistones, que giran dentro de su alojamiento cilndrico al mismo tiempo que todo el conjunto gira alrededor del eje de rotacin de la bomba. Utilizando dos grupos de pistones en dos planos separados normales al eje de la bomba, los empujes laterales paralelos al eje del rbol se equilibran entre s.

Esta bomba viene provista de diversos accesorios de fbrica, que permiten, segn el pedido del cliente ser operadas comn a dos etapas de presin, tener comando del registro de caudal por sistema de mando manual, elctrico, automtico o por piloto hidrulico. Los fabricantes producen esta unidad para un rango de presiones de 60, 120 y 175 atu con capacidades de hasta 150 HP. Para igualdad de caudales esta bomba es de un ms reducido tamao que la Hele-Shaw. Bombas de pistones esfricos La bomba de pistones en forma de bolas ha resultado interesando a los proyectistas de bombas hidrulicas, debido el bajsimo desgaste de las partes en rozamiento. No es lo mismos desde luego el rozamiento contra una pista interior circular de patines o cilindros de rodadura de bolas perfectamente esfricas y pulidas de acero extra duro tratado. El principio de funcionamiento hidrulico es enteramente similar a los anteriores.

Referencias existentes indican que este tipo de bombas ya haba sido ensayado en Inglaterra alrededor de 1916, pero el estado de la tecnologa en lo que hace a calidades de acero extra-duros antifriccin tratados trmicamente imperante en aquella poca no permiti evitar los excesivos desgastes que se ocasionaran en aquellas bombas, ya que se vean limitadas en su aplicacin por el aumento de las fugas ocasionadas por esas desgastes prematuras. Con los materiales y acabados extra-duros antifriccin y anti-escoriables, que actualmente la tecnologa pone a disposicin del ingeniero proyectista, es posible fabricar bombas de pistones esfricos que tengan una duracin razonablemente mayor. Estas bombas se utilizan actualmente en algunos equipos auxiliares de aviacin. Experimentos realizados recientemente en Inglaterra con bombas de pistones esfricas recubiertos con capas metalizadas de carburos de tungsteno permitieron funcionamientos continuos de 500 horas sin desgastes apreciables ni prdidas por fugas internas ponderables. Por razones de diseo en funcin de la geometra de este tipo de bombas la carrera de las bolas que hacen las veces de pistones esta limitada a la tercera parte del dimetro de la misma. Por tal motivo, y para aumentar los caudales sin aumentar el tamao fsico de la bombas se han construidos bombas con pistas ovaladas, lo cual permite obtener dos carreras por revolucin duplicando as el caudal con el mismo tamao de bomba. En la siguiente figura se observa un esquema de este interesante tipo de bomba, que encuentra mucha aceptacin para presiones no mayores de 30 atu. Esta bomba es de caudal fijo pero se ha logrado fabricarlas de caudal variable para pequeos valores del mismo mediante un desfasado adecuado. Para ello se utilizan dos grupos de pistones y pistas para bolas y un mecanismo de regulacin capaz de girar las pistas en sentidos opuestos, produciendo una variacin de fase entre los movimientos de los dos grupos de pistones.

Bombas rotativas de pistones axiales El mecanismo bsico de estos dispositivos es siempre una placa matriz circular montando oblicuamente un eje.

Si bien est placa oscilante en parte es un sustitutivo de la manivela, y se la conoce desde hace mucho tiempo en ingeniera mecnica, no ha tenido mayores aplicaciones en diversos tipos de maquinarias debido a la complejidad de los mecanismos a que ella daba lugar. La bomba hidrulica de alta presin es posiblemente la nica aplicacin donde el dispositivo se ha empleado con xito y tanto es as , que actualmente existe la definida tendencia de utilizar ms y ms este tipo de bomba en todas las utilizaciones industriales, desplazando a las bombas de pistones radiales o en "estrella" a pesar de ser ms robustas simples y durables, y ello muy posiblemente sea debido a la influencia de la tcnica hidrulica aeronutica ya en la aviacin la cuestin peso es de vital importancia y este tipo de bomba es la que asegura mayor potencia por kilogramo de peso, Pero aparte esta razn las bomba con placa motriz circular oscilante de cilindros axiales ( paralelos al eje de la bomba) tiene tres ventajas fundamentales respecto a las bambas de pistones radicales . a) Los cilindros se hallan muy cerca respecto del eje central de giro, por la cual:.la fuerza centrfuga sobra los pistones es considerablemente menor. b) El mecanismo que se encarga de producir el movimiento alternativo de los pistones es ms rgido. Por esta razn los golpes de ariete que se presentan en estas bombas son mucho menores ya que los pistones pasa del tiempo de aspiracin el de presin y viceversa, de una manera ms suave, condicionando un menor nivel de ruido. c) La utilizacin de bombas de cilindros axiales permite el empleo de vlvulas deslizantes rotativas planas mientras que en las bombas de pistones radiales las vlvulas rotativas deslizantes eras cilndricas y las primeras permiten presiones tan: altas como 35 atu, mientras que con las segundas no es posible para tener buenos rendimientos hidrulicos - pasar ms all de los 210 atu. Bomba de Williams-Janney Esta bomba, diseada y construida por primera vez entre los aos 1901 y 1906, en Estados Unidos por la Waterbury Tools Mg., por Harvey Williams y Reynolds Janney, es la base de la que actualmente se construye por distintas empresas en USA, Inglaterra, Europa y Japn, y que ha permitido dar a la hidrulica del aceite el increble desarrollo que ha tomada en la actualidad. En la figura se muestra un corte longitudinal de esta bomba, en su versin original.

El rbol D que recibe el movimiento de un motor elctrico que no figura en el dibujo, Este rbol D va guiado en dos cojinetes a bujes. Montado sobre este rbol se encuentra un manguito estriado, sobre el cual a su vez se encuentra montado el bloque de cilindros C, que recibe a travs del manguito el movimiento de rotacin Dentro del bloque de cilindros se desplazan en cada cilindro su correspondiente pistn que est vinculado mediante una biela E que en sus dos extremidades tiene una cabeza esfrica para lograr una articulacin rotulante universal, una de ellas para fijar la biela a su pistn y la otra para fijar la biela a un anillo portamuones que va montado dentro de un receptculo anular J. Este ltimo va encajado dentro de un cojinete liso K, el cual a su vez se encuentra montado dentro de una muonera G. Todo este conjunto se encuentra fijado a una junta universal doble M, que se halla situada entre el conjunto descrito y el rbol D. La muonera G puede girar parcialmente alrededor de unas soportes giratorios que no se muestran en la figura anterior. Si la bomba comienza a funcionar conservando las mismas distancias que se muestran en el dibujo, de manera que el eje del receptculo anular coincida con el eje del rbol los pistones NO se desplazan en sus correspondientes cilindros y la bomba no suministra ningn caudal al circuito hidrulico. Inclinando ahora la muonera hacia un lado que en esta versin original de la bomba Williams Janney se lograba con un mecanismo accionado por una palanca de accionamiento manual situada en el exterior del cuerpo de la bomba los pistones se desplazarn dentro de sus correspondientes cilindros alternativamente y bombeando aceite - desde A hacia B, inversamente, desde B hacia A invertimos el desplazamiento de la muonera. Vale decir que la bomba no solamente es el caudal variable, sino que tambin de flujo reversible. La estanqueidad de las vlvulas deslizantes planas V se obtiene inicialmente gracias a la accin del resorte X montado sobre el rbol D. Las superficies de las lumbreras tienen tales dimensiones que hacen que puede quedar desequilibrada una pequea parte del empuje final total del pistn permitiendo que una fuerza resultante mantenga a las vlvulas superficiales en contacto. La accin valvular se obtiene gracias a las lumbreras de cada pistn que se encuentran talladas en el bloque de los cilindros las cuales comunican alternativamente con dos lumbreras de forma reniforme que constituyen la admisin y escape en la vlvula superficial estacionaria, que es un disco plano, no mostrado en el dibujo. Si bien el bloque de cilindro C, se encuentra montado sobra un manguito al rbol D, no est rgido sobre dicho rbol, sino que entre ellos se encuentra una pequea junta universal H de manera tal que esta le permita alinearse por si mismo sobre la vlvula superficial por la que las superficies de contacto de estas no quedan separadas por cualquier posible tensin o deformacin en el mecanismo. Esta descripcin que acabamos de dar, nos muestra, como ya fue dicho, la versin original de esta bomba. Los diversos fabricantes licenciatarios, que encararon su fabricacin fueron en el curso de los aos y a travs de la experiencia de la prctica, modificaron sensiblemente el diseo original si bien respetando el principio fundamental de la bomba. Las modificaciones y alteraciones bsicas consistieron en montar el rbol D sobre robustos cojinetes a bolas, encamisar los cilindros dentro del bloque giratorio, eliminar todo tipo de resortes, utilizar robustas crapodinas de empuje

en la muonera G. y sobre todo perfeccionar el sistema de mando para la inclinacin de la muonera oscilante . Una versin actual de esta bomba se muestra en la siguiente figura.

En la figura se muestra el corte de una bomba moderna actualmente fabricada por una prestigiosa firma alemana, apreciamos claramente que la periferia del disco oscilante tiene un dentado que engrana con los filetes de un tornillo que al accionarse desde el exterior sobre una platina graduada permite desplazar la inclinacin del plato oscilante para lograr el caudal deseado. En los modelos actuales se trabaja con presiones de servicio de 200 atu a velocidades normales de rotacin de 1.500 r.p.m. Bomba de mbolo buzo axial (Electrulica) La firma inglesa Towler que fabrica la bomba multi-cilndrica de pistones en lnea, vista anteriormente, tambin manufactura otro tipo de bomba de pistones axiales de la cual representamos en la figura un corte longitudinal de la misma.

La bomba consta de dos grupos de tres pistones accionados por una placa motriz circular. En lugar de utilizar patines o bielas, los extremos libres de los pistones tienen una cabeza semiesfrica. Los pistones se encuentran empujados por contacto directo con la superficie dura de la plata motriz circular sobra la cual se deslizan formando un contacto de rodadura perfecto. En la figura se muestra una de estas bombas en la cual el empuja axial del: plato oscilante es soportado por una robusta crapodina de empuje planos colocada contra la pared interior de la carcaza y otra similar montada sobre la corona oscilante. Estas crapodinas se individualizan en el plano con las letras F. Los mbolos tienen libertad de rotacin dentro de sus cilindros, y para asegurar un contacto satisfactorio entra las cabezas de los mbolos y la superficie de rozamiento entro estos y el plato oscilante, este ltimo se hace girar lentamente por medio engranajes cnicos, como se ven en la figura, uno de los cuales esta unidos al cuerpo de la bomba y el otro al plazo oscilante, La relacin de transmisin de los engranajes cnicos corresponde a la secante del ngulo de inclinacin de la cara de empuje del plato oscilante. Los fabricantes han afirmado que este plato oscilante con corona dentada, en combinacin con anillos de empuje recubiertos con pelcula lubricantes permite operaciones continuas a presiones muy altas. Por ejemplo una bomba prototipo ha funcionado durante ms de 2,000 horas a 7,000 libras por pulgada cuadrada sin recibir desgastes apreciables. Una bomba auxiliar P del tipo del engranajes accionada por una prolongacin del rbol de transmisin precarga la bombas extrayendo aceite del tanque de almacenamiento del aceite y manda a este al colector de la bomba de alta presin a travs de un pasaje interno, no mostrado en la figura. La capacidad de la bomba auxiliar excede la capacidad de la bomba de alta presin y el aceite excedente pasa a travs de otro conducto desde el colector hasta el crter donde se encuentra alojado el plato basculante. El pasaje estrecho entre el colector de admisin y la caja del plato basculante asegura una presin de aceite suficiente en el colector para levantar las vlvulas de admisin y adems, y esto es lo importante, los mbolos reciben empuje hacia afuera durante sus carreras de aspiracin mediante una presin suministrada precisa por la bomba auxiliar P. Consideraciones de inspeccin y puesta en marcha de las bombas a pistones Imperan para este caso las condiciones generales que hemos expuesto para las bombas de paletas, sin embargo en razn de las estrictas tolerancias constructivas y la complejidad de algunos modelos son limitadas las reparaciones que pueden intentarse dentro de las plantas industriales debindose recurrir en la mayora de los casos al reemplazo de los conjuntos rotor o barrilete y pistones. Inversin del sentido de giro. El sentido de giro de las bombas de pistones axiales y radiales puede ser invertido solamente en los modelos de plato matriz y/o de distribucin por vstago central, siempre atenindose en las instrucciones del fabricante. Las bombas de distribuidor por placa rozante y/o los de tambor a barrilete giratorio no pueden invertir su sentido de giro en cuyo caso deben ser solicitadas al fabricante para un determinado sentido.

Banco de pruebas y recepcin. Cualquier tipo de bomba de desplazamiento positivo, puede ser controlada en un banco de construccin sencilla que nos permita conocer si se ajusta a las condiciones de funcionamiento especificadas. El banco que describiremos, ver figura, permite fundamentalmente comprobar el caudal que entregada una determinada bomba a diferentes valores de presin y constatar mediante un ampermetro la potencia que desarrolla el motor.

Las condiciones de prueba son: a) Mantener las condiciones de temperatura del aceite y viscosidad del mismo de a acuerdo a lo indicado por el fabricante. b) En funcin de que los fabricantes sealan los caudales y potencias absorbidas por un tipo determinado de bomba a diferentes valores de presin. Se tomarn esas presiones para la pruebas permitiendo de esa forma constatar los caudales. c) La velocidad de giro de la bomba durante la prueba deber coincidir con la establecida por el catlogo en caso contrario efectuar la conversin de caudal al nuevo nmero de vueltas, utilizando para ello el valor que debe figurar en catlogo de desplazamiento cbico por vuelta. Bomba de engranajes La bomba de engranajes es una de las ms populares bombas de caudal constante, sobre todo la de engranajes exteriores. En su forma ms comn, se componen de dos piones dentados acoplados que dan vueltas, con un cierto juego, dentro de un cuerpo estanco. El pin motriz est enchavetado sobre el rbol de arrastre accionado generalmente por un motor elctrico. Las tuberas de aspiracin y de salida van

conectadas, cada una por un lado, sobre el cuerpo de la bomba. En la figura se ve el corte de una bomba comn de dos engranajes.

Los dientes de los piones al entrar en contacto por l lado de salida expulsa el aceite contenido en los huecos, en tanto que el vaco que se genera a la salida de los dientes del engranaje provoca la aspiracin del aceite en los mismos huecos. Las bombas corrientes de engranajes son de construccin simple, pero tienen el defecto de tener un caudal con pulsaciones. Los piones dentados se fabrican con acero Cr-Ni de cementacin, estn cementados, templados y rectificados (profundidad de cementacin 1 mm.) Los ejes de ambos engranajes estn soportados por sendos cojinetes de rodillos ubicados en cada extremo. El engranaje propulsor se encuentra acuado a su eje. Como se dijo, el aceite es atrapado en los espacios entre los dientes y la caja de funcin que los contiene y es transportado alrededor de ambos engranajes desde la lumbrera de aspiracin hasta la descarga. Lgicamente el aceite no puede retornar al lado de admisin a travs del punto de engrane. Los engranajes de este tipo de bomba generalmente son rectos, pero tambin se emplean engranajes helicoidales, simples o dobles, cuya ventaja principal es el funcionamiento silencioso a altas velocidades. Cabe destacar un hecho al cual hay que poner preferente atencin: deben tomarse precauciones contra el desarrollo de presiones excesivas que pueden presentarse por quedar aceite atrapado entre las sucesivas lneas de contacto de los dientes, como puede verse en el detalle de la figura. Para evitar este inconveniente, se ejecuta en las platinas laterales un pequeo fresado lateral que permite el escapa del aceite comprimido, ya sea hacia la salida o hacia la aspiracin. Siendo Mo el mdulo del diente de los engranajes tendremos:

La anchura del fresado recomendada 195 Mo La profundidad del fresado recomendada 0,5 Mo

La longitud del fresado recomendada 1,2 Mo Distancia del fresado a la lnea de centros 0,5 Mo

En las bombas con dos sentidos de marcha, se efectan dos fresados, una a cada lado de la lnea de centros.

En la figura se muestra una bomba llamada Barnes, en la que se ha solucionado el problema mencionado. En el pin conducido y en el fondo de los vacos de los dientes, se ha practicado un pequesimo agujero por donde se descarga el aceite atrapado. Se hace lo mismo en la cresta de los dientes, solucionando el problema en su totalidad. La comprensin del aceite en la cmara A empieza en el momento que un diente entra en contacto a la vez con los dos adyacentes al hueco en el que penetra. En este momento, el aceite de la cmara A se escapa por el canal F, la cavidad N fresada en el rbol y los canales E hacia la salida. Cuando los dientes atraviesan la lnea de centros se inicia el desengrase. Se crea as un vaco en la cmara B, que es inmediatamente llenado por el aceite que llega por el lado aspiracin, por los canales D, la cavidad M y el canal Q. Esta accin particular asegura a la bomba una gran suavidad de funcionamiento. En las bombas de engranajes de construccin corriente, el aceite ejerce una presin radial considerable sobre los piones lo que provoca la deformacin de los rboles, el aumento disimtrico del juego y, por consiguiente, el aumento de las fugas. Por otra parte, los refuerzos radiales elevados necesitan rodamientos o cojinetes de grandes dimensiones, todo lo cual hace aumentar el peso de la bomba. Para equilibrar los piones de las bombas de engranajes, desde el punto de vista hidrulico, existen dos modos diferentes que permiten resolver esta cuestin. Por un lado, se realizan en los piones dentados (que a este efecto deben tener nmeros pares de dientes) pequeos agujeros diametrales que atacan los vacos de los dientes. Estos agujeros se cruzan, pero no se cortan.

En la figura se muestra lo que sucede del lado de la salida, la presin que se ejerce sobre los piones da origen a fuerzas resultantes F1 y F2, en la que cada una acta sobre su pin respectivo. Debido a los agujeros radiales, el aceite a presin penetra a travs de cada pin en el lado opuesto a la cmara de compresin, lo que crea las fuerzas resultantes F3 y F4, que libran respectivamente las fuerzas F1 y F2. La presin sobre las engranajes vara durante su rotacin, por este hecho el equilibrado no puede ser perfecto, no obstante, permite una reduccin considerable de las dimensiones de los cojinetes y como consecuencia la aplicacin de las bombas de engranajes para presiones de servicio mayores. Los piones de la bomba esquematizada en la figura tienen para su equilibrio un taladro en cada hueco entre diente. Esta disposicin perjudica considerablemente la estanqueidad entre las zonas de aspiracin y de comprensin, por la simple razn de que los agujeros (1) y (2) unidos respectivamente a cada una de estas zonas, no estn separadas sino por un solo diente. Para remediar este inconveniente, se ejecutan los agujeros ms separados, como se ilustra en la siguiente figura. En todos los casos, a fin de disminuir el mximo los esfuerzo sobre los piones, conviene dotar a la cmara de comprensin (R) de dimensiones lo ms reducidas posibles. El nmero de vueltas para las bombas de dientes rectos es generalmente de 900 a 1500 r.p.m. En las bombas de dentado helicoidal ya sea simples o actas, la velocidad puede llegar hasta 1800 r.p.m. En los modelos muy perfeccionados, con dientes corregidos platinas de bronce rectificadas, eliminacin de la compresin de aceite entre los dientes en contactos, el nmero de revoluciones puede llagar hasta 2.500 r.p.m. En los modelos equilibrados, las presiones pueden llegar a 70kg/cm2 y aun valores superiores. Presiones mayores en este tipo de bombas ocasionan ruidos muy molestos de funcionamiento y trepidaciones perjudiciales en el circuito. Es importante que los huecos entre dientes se llenen completamente de

aceite durante la aspiracin. En caso contrario los espacios mal llenados evocan la formacin de vapores de aceite, los cuales bruscamente comprimidos, causan choques hidrulicos y un ruido considerable. Este ruido es ms amortiguado cuando se emplean aceites viscosos, pero aumenta considerablemente con el crecimiento de la velocidad y de la presin. Un recurso que da buen resultado, es aumentar considerablemente el volumen de la cmara de aspiracin El ruido de funcionamiento de la bomba se reduce as considerablemente. Para obtener un llenado correcto hay que evitar en las tuberas de aspiracin velocidades de aceite superiores a 2 m/seg. Las velocidades de salida no deben ser mayores que 5m/seg.

Son muy severos los requerimientos del control de la presin en un sistema hidrulico. Esto puede ser sumariamente descrito de la siguiente forma:

1) Limite de la presin de seguridad. Cada sistema hidrulico que utilice

bombas de desplazamiento positivo debe poseer una vlvula de alivio de seguridad que garantiza el alivio de un incremento accidental, de la presin ms all del lmite fijado como presin de trabajo. En muchos sistemas la vlvula de alivio de seguridad no es normalmente un componente activo durante el ciclo de trabajo y en ese caso ella est realizada mediante la forma una vlvula de alivio de pistn directo.2) Establecimiento de la presin de trabajo. En otros sistemas la vlvula de

alivio es un elemento importante de trabajo durante el ciclo regular, manteniendo a un nivel preestablecido la presin del circuito, Para esta funcin, se utilizan vlvulas de alivio comandadas en forma piloto como vamos a describir en este tema.3) Establecimiento de dos a ms presiones de trabajo: Muchas mquinas

requieren variaciones y cambios del nivel de presin durante el ciclo de su trabajo regular, para este propsito el alivio accionado por piloto puede ser controlado en fama automtica por accionamientos manuales o elctricos4) Otras mquinas requieren dos o ms niveles da presin que deben ser

mantenidos al mismo tiempo. Para ello la vlvula reductora de presin es utilizada a los efectos de obtener los niveles de presin menores.5) En algunas instalaciones es necesario que la presin generada por la

bomba sea aliviada completamente durante cierta parte del ciclo. Esto generalmente se obtiene mediante el venteo de una vlvula de alivio pilotada, por la aplicacin de una presin piloto o una vlvula by- pass o por otros medios de descarga que veremos ms adelante.

Vlvulas de alivio de accin directa Tal como observamos en la figura una forma simple esta constituida por una esfera cargada por un resorte. Varias formas de elementos de cierre pueden ser realizados en reemplazo de la esfera y que pueden actuar como del tipo de las vlvulas antiretorno Estas vlvulas de alivio de accin directa deben ser nicamente como elementos de seguridad, su funcionamiento y rendimiento son muy inferiores a las vlvulas de alivio compensadas y pilotadas.

Las razones de su limitacin de funcionamiento podemos enumerarlas de la siguiente forma: El valor diferencial existente entre la presin de apertura y la presin de flujo total de la vlvula es demasiado amplio, tal como podemos observarlo grfico siguiente.

La accin ideal de una vlvula de alivio es la de aliviar el flujo total generado por la bomba una vez que se ha llegado al limite de presin fijado mediante la carga del resorte, desafortunadamente esta condicin es prcticamente imposible de lograr. La presin de ruptura esta definida por el valor de presin al cual el aceite comienza a pasar del circuito principal al tanque. En las vlvulas de alivio de accin directa, para que ello ocurra el sistema de presin tiene que balancear la tensin de oposicin del resorte. La compresin de este resorte hace que para obtener una apertura total de la vlvula de alivio deba incrementarse la presin a valores no aceptables en un circuito bien diseado. En el grfico anterior se observa la performance de una tpica vlvula de alivio de accin directa de construccin sumamente econmica, ella est ajustada a una de ruptura de 1.000 lb/pulg y est conectada a un sistema que entrega 20 galones por minuto hacia un cilindro hidrulico. Cuando este cilindro alcanza el final de su carrera o se detiene por accin de su trabajo, la presin se incrementa llegando al punto A del diagrama al nivel e 1.000 lb/pulg. Cuando la carga se incrementa, parte del aceite que entrega la bomba es descargado al tanque y el cilindro desciende su velocidad de trabajo. Por ejemplo cuando la presin est a 1.200 libras aproximadamente 10 galones por minuto son entregados al cilindro movindose este a la mitad de la velocidad. A 1.500 libras el cilindro se detiene, recin a esa presin todo el caudal de la bomba es enviado al tanque a travs de la vlvula de alivio. De este hecho podemos deducir que no solo el cilindro ve afectada su velocidad de desplazamiento sino, que se produce una gran prdida de energa transformada en calor que concluye con el sobrecalentamiento de todo el sistema hidrulico.

Vlvulas de alivio de operacin piloto Una vlvula de alivio accionada por piloto est constituida por un vstago principal cerrado en una cmara primaria donde se hace presente la presin hidrulica, el nivel de regulacin es efectuado por una pequea vlvula de alivio de accin directa ubicada sobre el cuerpo de la vlvula principal y controlada a travs de un volante de ajuste. El resorte principal es relativamente liviano, motivado porque el vstago principal en cuestin est compensado en cualquier rango de presin a que opera la vlvula, por otra parte puede ser montado en cualquier posicin. Las ventajas de este tipo de vlvulas son las siguientes: 1) La diferencial existente entre la presin de ruptura y la de alivio total es mucho menor que las vlvulas de accin directa. 2) Tiene un rango de ajuste mucho ms extendido que las vlvulas de accin directa. 3) Pueden ser controladas en forma remota para cambiar y variar la presin de servicio como ser desviadas totalmente permitiendo descargarla bomba libremente al tanque. Accin de una vlvula de alivio operada por piloto. En la siguiente figura se observa el diagrama de accin de una vlvula de este tipo. De dicho diagrama surge que la diferencial de presin entre el punto A (presin de ruptura) y el punto B (total alivio del sistema) es de escasas 100 libras, lo que en el caso del circuito anterior permitira la detencin absoluta del cilindro sobrecargado.

Principio de operacin de una vlvula de alivio operada por piloto. En la siguiente figura se observa que el vstago principal est cerrado contra el asiento inferior mediante la accin de un resorte de oposicin. La presin proveniente de la bomba pasa a la zona superior a travs de un pequeo orificio realizado en el vstago de esta manera de ambas caras de las vlvula tenemos el mismo valor de presin, El nivel de presin de la cmara superior es

mantenido mediante una pequea vlvula piloto de alivio directa controlada por la perilla de ajuste , cuando la presin de suministra supera el valor de ajuste del resorte de la vlvula piloto el asiento de esta se retira permitiendo un drenaje de la cmara superior del vstago principal hacia el tanque este drenaje produce un descarga de presin que desbalancea el vstago principal forzndolo a abrir el asiento , esta apertura del asiento es proporcional a la diferencial de presin que existe, producindose entonces el alivio de la bomba hacia el tanque manteniendo en el circuito el valor de presin ajustado. En la parte A de la figura siguiente se observa el smbolo completo de la vlvula de alivio, las varias partes que corresponden a las reales en su construccin. En la parte B se ve el smbolo simplificado de uso general en diagramas de circuito, donde la lnea marcada como control remoto la distingue de las vlvulas de alivio de accin directa.

Control remoto de vlvulas de alivio por accin piloto. La mayora de las vlvulas de alivio operadas por piloto, llevan una conexin externa de control que usualmente es de BSPT. Este orificio est generalmente identificado por las letras RC, o por las palabras VENT. Para que las condiciones de control remoto de la vlvula sean adecuadas es aconsejable no montar los sistemas de control a ms de 10 pies de la vlvula principal. En la figura la vlvula 1, es una pequea vlvula de alivio auxiliar instalada en un punto distante en la vlvula de alivio principal y conectada al venteo mediante una caera de 3/8. Esto permite al operador controlar remotamente la presin de servicio.

La vlvula 1 esta conectada en paralelo con la vlvula 2 que es la seccin piloto de la vlvula principal, y que a su vez est controlada por un volante de ajuste. Cuando dos vlvulas de alivio se encuentran conectadas en paralelo sobre la misma lnea de presin hidrulica aquella que esta ajustada al valor ms bajo tiene preponderancia sobra el circuito, es por ello que debemos tomar la siguiente precaucin el volante de ajuste de la vlvula principal debe estar colocando al valor ms elevado de presin deseada, de esta forma la vlvula de control remoto 1 puede ser ajustada a valores ms bajos que el anunciado precedentemente. La vlvula de control remoto nunca podr ser ajustada a valores superiores fijados en la vlvula 2. Un uso comn del control remoto es la colocacin de vlvulas de control remoto montadas en panel y conectadas mediante tuberas de pequea seccin, a los efectos de que los operadores puedan efectuar el control de un equipo a distancias. La mxima separacin de 3 metros es sugerida a causa de que con lneas ms largas la respuesta tiende a ser perezosa, separaciones ms largas son posibles en algunas instalaciones con adecuados tipos de vlvulas de alivio. En la figura observamos un tipo de vlvula de alivio de accin directa de tamao reducido fabricada para ser utilizada como control remoto de una vlvula de alivio principal.

Venteo de una vlvula de alivio de accin piloto. En la figura la vlvula 1 es una vlvula de venteo, puede ser instalada en forma adyacente en la vlvula de alivio principal a una distancia de 3 metros.

Generalmente es una vlvula a miniatura de apertura manual, accionada a solenoide, o por accin mecnica. Refirindonos al diagrama la operacin es la siguiente: la conexin RC a la vlvula principal es directa venteando ese orificio al tanque mediante

la vlvula exterior 1, se reduce la presin al valor O, entonces el aceite proveniente de la bomba impulsa al vstago principal de la vlvula de alivio hacia arriba y se produce una apertura libre de descarga al tanque. El resorte principal que sostiene el vstago principal cierra este a valores relativamente bajos similares a los de tensin de una vlvula de retencin. Este valor crea una presin remanente cuando la vlvula principal es venteada, valor que llega segn las diferentes marcas de vlvulas al nivel de 15 a 75 lbs/pulg.2. La vlvula 1 puede ser una vlvula de dos vas normalmente, o normalmente abierta dependiendo ello de las condiciones en que vanos a utilizar el circuito, Usualmente una vlvula normalmente abierta es preferida especialmente si es del tiempo de accionamiento a solenoide. Reviendo la operacin de ventea podemos decir: cuando la vlvula remoto 1 est cerrada la vlvula de alivio funciona en sus condiciones normales coma si el orificio RC estuviera taponado. Cuando la vlvula 1 se abre, se alivia la presin de la cmara superior, provocando la apertura total de la vlvula de alivio al tanque. Circuito de control remoto para vlvulas de alivio operadas por piloto. En la figura siguiente se observa una combinacin de venteo y reduccin de presin. La vlvula de control remoto 1 puede ser accionada en forma manual a travs de un solenoide. En su posicin central tiene la presin conectada a tanque y la salida al cilindro, bloqueadas. Cuando el solenoide A se energiza, la lnea de venteo se bloquea y la vlvula 3 funciona normalmente como una vlvula de alivio. Cuando el solenoide 8 se energiza, la conexin RC se conecta a la vlvula 2 asumiendo, entonces, el circuito la presin ajustada en esta.

En la siguiente figura se observa un sistema de presiones mltiples con la vlvula 1 en posicin central, la conexin RC est bloqueada, y el sistema se encuentra operando al mximo valor de presin ajustado en el volante de la vlvula principal 4. Cuando el solenoide A B se energizan, la conexin RC se conecta a las vlvulas de control remoto 2 3 que colocan el circuito a sus correspondientes valores de ajuste.

El nmero de niveles de presin que se puede obtener de esta forma es ilimitado, pero siempre el valor mximo de presin debe quedar fijado en la vlvula 4. Vlvula by pass, vlvulas de secuencia y descarga. La vlvula hidrulica by-pass, que observamos en las ilustraciones, cumple propsitos generales en el control de la presin de un circuito hidrulico, pueden operar como contrabalanceo, secuencia, descarga y otras funciones requeridas por una vlvula de dos vas operada. En la parte A de la siguiente figura vemos el corte bsico de una vlvula de by-pass sin retencin incorporada para el libre flujo en sentido inverso. Estas vlvulas se usan comnmente para descarga de bombas, en estos casos el flujo es siempre de la entrada a la salida, y nunca en direccin opuesta.

En la parte B se observa el corte bsico, con la adicin de una vlvula de retencin incorporada. Su uso comn es el de secuencia a contrabalanceo, cuando el flujo debe ser reverso durante una parte del ciclo.

La vlvula de by-pass a vlvula de secuencia es una vlvula de dos vas, normalmente cerrada y operada por piloto, el vstago compensado a la presin se encuentra en posicin normalmente cerrada mediante la accin de un resorte ajustable. La vlvula puede ser abierta mediante la aplicacin de una presin piloto en el extremo del vstago opuesto al resorte, la tensin de este determina el nivel de la presin piloto necesaria para efectuar la apertura de la vlvula. SUMINISTRO PILOTO. La vlvula esta realizada para recibir seales piloto procedentes del suministro interno de presin o de un suministro externo, conectado en la conexin piloto externo. Si el suministro piloto es externo, el pasaje interno debe ser bloqueado mediante un tapn en algunos modelos de vlvulas este pasaje interno es bloqueado mediante la rotacin de la tapa inferior de la vlvula 180. El suministro de presin piloto externo es empleado en los casos de descarga de bomba y en cierto tipos de contrabalanceo. El pilotaje interno es empleado en otros casos de contrabalanceo y para aplicaciones de secuencia. Drenaje. Es necesario una especial atencin para el venteo a drenaje de la cmara en la cual acta el resorte del vstago principal de la vlvula by-pass a secuencia. La cmara donde acta el resorte debe ser venteada aproximadamente a presin atmosfrica, cuando el vstago se mueve el volumen de la cmara del resorte vara, de esta forma necesitamos mantener esta cmara a presin atmosfrica a los efectos de no interferir la accin del vstago principal. Un drenaje externo es provisto en la vlvula y debe ser conducido al tanque sin restricciones apreciable. En muchos circuitos la cmara del resorte puede ser drenada hacia el conducto de la salida principal de la vlvula y para obtener ello podemos abrir el pasaje del drenaje interno que normalmente se encuentra taponado. En muchos tipos de vlvulas puede obtenerse el drenaje interno a externo mediante la simple rotacin de 180 de la tapa superior, Podamos tomar como patrn para efectuar los drenajes de una vlvula de secuencia o descarga el siguiente axioma: slo podamos drenar internamente una vlvula de descarga o secuencia, cuando su conexin principal de salida va dirigida al tanque. Aplicaciones de la vlvula by pass. En la figura podemos observar un sistema de presin alta y baja mediante el empleo de una bomba de baja presin PF-1 y una de alta presin y pequeos volumen PF-2.

El circuito esta realizado para proveer un alto volumen de aceite procedente de ambas bombas a baja presin, para producir el rpido avance de un cilindro hasta el punto de

trabajo. Cuando se llegue a este punto la bomba PF-1 debe ser automticamente descargada, empleando la vlvula by pass quedando entonces aplicada toda la potencia del motor elctrico para mover la bomba de alta presin PF-2. En este circuito la vlvula 1 es la by pass, 2 es la vlvula de alivio del circuito y 3 es la vlvula de retencin que asla ambas bombas. Para esta aplicacin la vlvula 1, que alivia la bomba PF-1 es externamente pilotada desde la bomba PF-2. Siendo que la salida principal de la vlvula 1 est permanentemente conectada al tanque, ella est drenada internamente tal como su smbolo. La presin a la cual la vlvula 1 descargar la bomba al tanque es controlada mediante su volante de ajuste. La accin de la vlvula 1 es diferente a la de la vlvula de alivio en este circuito. Si empleramos una vlvula de alivio en reemplazo de la vlvula 1, cuando la bomba PF-1 llegue al valor ajustado aliviar la bomba PF-1 a ese valor permanente esto producir un calentamiento como as tambin una demanda de potencia del motor elctrico. Empleando una vlvula by-pass, cuando esta es descargada por la seal piloto procedente de la otra bomba la bomba PF-1 es completamente descargada y consume solamente la potencia necesaria para las prdidas por friccin no generando calor en el sistema hidrulico. La vlvula de retencin 3 en este circuito proviene a la bomba PF-2 de la descarga cuando PF-1 est conectada al tanque. La vlvula 2 de alivio cumple la funcin de regular la presin general del sistema. En la figura observamos un cilindro hidrulico soportando un peso, este debe ser contrabalanceado para prevenir su cada libre y descontrolada cuando la vlvula direccional 2 es cambiada.

Si no se contrabalanceara el cilindro caera rpidamente por la gravedad produciendo vaco ya que no podra ser satisfecha la demanda mediante el caudal de la bomba. La vlvula 1 es la vlvula de contrabalanceo conectada por piloto interno, y drenaje externo, su volante es ajustado usualmente a una presin ligeramente superior para soportar la carga sin la accin ido la bomba. Es neces