Hidráulica II (tomo II).pdf

8/18/2019 Hidráulica II (tomo II).pdf

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2014

HIDRAULICA II

TOMO II


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1 Saber, Saber hacer, Saber ser

Hidráulica II

5. VALVULAS DISTRIBUIDORAS ................................................................................ 3

6. VALVULA DE CONTROL DIRECCIONAL .............................................................. 19

7. VALVULA DE CONTROL DE FLUJO ...................................................................... 23

8. ACTUADORES HIDRAULICOS .............................................................................. 27

9. ACUMULADORES HIDRAULICOS ........................................................................ 35

10. ANEXOS ............................................................................................................ 39

TABLA DE CONTENIDOS


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Hidráulica II


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Hidráulica II

5VALVULAS DISTRIBUIDORAS

5.1. DEFINICIÓN

Las válvulas distribuidoras o válvulas de vías son elementos que abren o cierran o modifican los pasos del

flujo en sistemas hidráulicos. Estas válvulas permiten controlar la dirección del movimiento y la parada de

los elementos de trabajo.

5.2. REPRESENTACION

Los símbolos de las válvulas de vías están definidos por la norma DIN ISO 1219.

Se aplican los siguientes criterios:

* Las válvulas distribuidoras se simbolizan mediante varios cuadrados concatenados.

* Cada cuadrado representa una posición.* Los conductos se representan por líneas y las direcciones por flechas.

* La válvula se dibuja en su posición normal, es decir aquella que asume la válvula cuando se retira la

fuerza de accionamiento.

* Los cierres se representan mediante barras transversales en el interior de los cuadrados.

* Los símbolos indican solo las funciones de las válvulas sin tener en cuenta los diferentes tipos de

construcción

El criterio que se toma es el de un "caño de agua":

POSICION: CERRADA POSICION:ABIERTA

2 VIAS

POSICIONES

ACCIONAMIENTO

EL CAñO TIENE DOS POSICIONESESTA NORMALMENTE CERRADO Y CUANDO SE ACCIONA SE ABRE.

LA VALVULA TIENE DOS POSICIONES:ESTA NORMALMENTE CERRADA Y CUANDO SE ACCIONA SE ABRE


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Hidráulica II

Los empalmes o vías solo se relacionan con la posición "normalmente" que es la posición de laválvula cuando no esta accionada.

Los empalmes o vías se representan mediante una letra mayúscula:- P Entrada, presión

- T, R, Y Tanque

- A, B Conductos hacia los actuadores pistones o cilindros.

VALVULA EN SU POSICION NORMAL

P

A

REPRESENTACION:VALVULA DISTRIBUIDORADE 2 VIAS ( P, A )DE 2 POSICIONES ( 2 CAJONES)

NORMALMENTE CERRADARETORNO POR MUELLE

VALVULA ACCIONADA

P

A

ES LA VALVULA ANTERIOR QUE SE MUESTRAACCIONADAASI NO SE REPRESENTA Y ESTA POSICION SOLOSE LA DEBE IMAGINAR OBSERVE ELACCIONAMIENTO Y EL MUELLE PARA ELRETORNO

1.3. CLASIFICACIÓNLas válvulas distribuidoras se clasifican:

De acuerdo a su construcción:- Válvulas de cierre- Válvulas de corredera

P

A

P

A

P

A

VALVULA DISTRIBUIDORA DE 2 VIAS Y 2 POSICIONES 2 / 2,

DE CIERRE


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Hidráulica II

VALVULA 2 / 2 DE CORREDERA

P

A

POSICION

NORMALPOSICION

ACC IONADA

PP

A A

5.4. CARACTERISTICAS:

Las válvulas de cierre tienen las siguientes características

- Son estancas. Es decir no permiten fugas de fluido.

- Necesitan gran fuerza de accionamiento ya que se debe vencer a la fuerza de la presión para aperturarla válvula.

- Son limitadas en el número de sus vías.

Las válvulas de corredera tienen las siguientes características:

- Tienen un spool o carrete o corredera el que se desplaza dentro del cuerpo de la válvula.

- Necesitan poca fuerza de accionamiento

- Es posible tener muchas vías.- No son estancas, esto es existe una pequeña fuga de fluido a través de la corredera, la que depende de

la viscosidad del aceite utilizado y de la temperatura.

- No les afecta la presión de trabajo.

De acuerdo al número de vías y posicionesLas mas comunes utilizadas en oleohidráulica son:- Válvula 2/2 ( 2 vías, 2 posiciones )- Válvula 3/2 ( 3 vías, 2 posiciones )- Válvula 4/2 ( 4 vías, 2 posiciones )- Válvula 4/3 ( 4 vías, 3 posiciones )- Válvula 6/3 ( 6 vías, 3 posiciones )- Válvula 6/4 ( 6 vías, 4 posiciones )

Además en neumática es muy utilizada:

- Válvula 5/2 ( 5 vías, 2 posiciones )


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Hidráulica II

Las válvulas 4/2 y 4/3 son las más usadas en sistemas hidráulicos y pueden tener diversas posicionescentrales.

Observe que es posible intercambiar la corredera dando origen a una válvula distribuidora con otra

posición central

La siguiente figura muestra como se obtienen las diversas posiciones en una válvula 4/3 de CentroBloqueado.

T A P B

POSICION o

o

A B

P T

T A BP

POSICION b

P T

b

A B

T A BP

POSICION a

a

A B

P T

a bo

A B

P T

REPRESENTACION


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Hidráulica II

Se muestra la misma carcasa o cuerpo de válvula anterior con otra corredera obteniéndose unaválvula distribuidora 4/3 con posición central de unión entre P, A, y B.

T A P B

POSICION o

o

A B

P T

T A P B

POSICION b

P T

b

A B

T A BP

POSICION a

a

A B

P T

a bo

A B

P T

REPRESENTACION


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a o b

A B

P T

a o b

A B

P T

a o b

A B

P T

a o b

A B

P T

a o b

A B

P T

a o

b

A B

P T

DE ACUERDO AL DESPLAZAMIENTO DE LA CORREDERA

Las válvulas distribuidoras pueden ser:- Válvulas de desplazamiento continuo

Estas válvulas tienen dos posiciones finales y una cantidad ilimitada de posiciones intermedias condiferentes características de estrangulamiento. Por ejemplo válvulas accionadas por yoesting; válvulasproporcionales; servovalvulas.

- Válvulas de desplazamiento digitalEstas válvulas siempre tienen una cantidad definida de posiciones (2, 3, 4…). Por ejemplo: Válvulas conenclavamiento; electroválvulas.

CLASIFICACION DE ACUERDO AL

DESPLAZAMIENTO

DISCRETO CONTINUO

PROPORCIONAL SERVOVALVULA

a o b

A B

P T

a o b

A B

P T

a o b

A B

P T


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Hidráulica II

5.5. ACCIONAMIENTOSLas válvulas distribuidoras pueden tener los diversos tipos de accionamientos:

ACCIONAMIENTO MANUAL

GENERAL

POR PULSADOR

POR PALANCA

POR PEDAL

ACCIONAMIENTO MECANICO

POR PALPADOR POR RESORTE

POR RODILLO CONENCLAVAMIENTO

ACCIONAMIENTO ELECTRICO

POR SOLENOIDE

( UN SOLO

BOBINADO )

SOLENOIDE DE

ACCIONAMIENTO

VARIABLE

( PROPORCIONAL )

DOS SOLENOIDES

UBICADOS

EN UN MISMO LADO

DE LA VALVULA

DOS SOLENOIDES

UBICADOS

EN UN MISMO LADO

DE LA VALVULA


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ACCIONAMIENTO POR SEÑAL

POR SEÑAL DE

PRESION,

ACCIONAMIENTODIRECTO

POR SEÑAL DE

PRESION

ACCIONAMIENTO

INDIRECTO

POR SEÑAL

NEUMATICA

ACCIONAMIENTO

DIRECTO

POR DEPRESION O

SUCCION HIDRAULICA

POR CANAL INTERIOR

DE CONTROL. EL

CANAL SE

ENCUENTRA

DENTRO DE LA

UNIDAD.

POR DEPRESION O

SUCCION

NEUMATICA

Otras representaciones:

ACTUADOR COMPUESTO YSOLO SI EXISTEN DOS SEÑALES (NEUMATICAS)PROVOCAN LA OPERACIÓN DEL DISPOSITIVO

ACTUADOR COMPUESTO OSI EXISTEN CUALQUIERA DE DOS SEÑALES (MANUALO ELECTRICA) PROVOCAN LA OPERACIÓN DELDISPOSITIVO

ACTUADOR COMPUESTO OSI EXISTEN CUALQUIERA DE DOS SEÑALES (MANUALO, ELECTRICA QUE ACCIONA A UN PILOTOHIDRAULICO) PROVOCAN LA OPERACIÓN DELDISPOSITIVO

ACTUADOR COMPUESTOSI EXISTEN CUALQUIERA DE DOS SEÑALES (MANUALO, ELECTRICA QUE ACCIONAN A UN PILOTOHIDRAULICO) PROVOCAN LA OPERACIÓN DELDISPOSITIVO


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ACCIONAMIENTO POR TARJETA ELECTRONICACONTIENE LA REPRESENTACION PARA LA ENTRADADE ENERGIA, ENTRADA DEL MANDO Y SALIDARESULTANTE

La representación de estos accionamientos están de acuerdo a la norma ISO 1219 y ANSI Y32.10

TAMAÑOS NOMINALES DE LAS VALVULAS DISTRIBUIDORASDe acuerdo al país de origen (americanas europeas) las válvulas distribuidoras se dimensionan en su

tamaño (sinónimo de caudal)

AMERICANAS:

- Por el diámetro de su conexión:3 / 8 ”, 1 / 4 “, 1 / 2 “, 3 / 8 “, 1 ”, 1 - 1 / 4 “,

EUROPEAS:

- Por el diámetro de la vía: ( expresado en mm )Se antepone el término TN (Tamaño Nominal)

TN 4, TN 6, TN 8, TN 10, TN 16, TN 25, TN 36, TN

El término TN es en castellano, en inglés es ND y en el alemán NG.

VALVULAS DISTRIBUIDORAS PILOTADAS HIDRAULICAMENTE

Cuando las válvulas distribuidoras son de gran tamaño (Tamaños nominales mayores de TN 10) necesitande mayor fuerza para su accionamiento. Deberían tener elementos de accionamiento muy grandes, lo que

realmente no sucede.

Para ello los accionamientos tradicionales accionan a una válvula intermedia como por ejemplo una válvula

distribuidora la que a su vez acciona hidráulicamente a la válvula principal.

A esta válvula intermedia se la conoce con el nombre de válvula piloto.

La válvula distribuidora pilotada hidráulicamente tiene realmente dos válvulas:

- La válvula piloto que en este caso se encuentra en la parte superior y que es una válvula distribuidora

accionada eléctricamente con centro unido en A, B, Y para que pueda centrarse apropiadamente lacorredera de la válvula principal lo que se logra al descargar completamente las líneas A y B.

- La válvula principal que se encuentra en la parte inferior y que es una válvula distribuidora accionadahidráulicamente y que en el caso de la figura tiene centro bloqueado.

Observe en la válvula piloto que las líneas X e Y son los equivalentes a P y T. Un tapón separa a estas líneas

de P y T para que exista la posibilidad de alimentación y descarga independiente a través de las líneas X e Y.

Comúnmente la línea X se alimenta de la misma presión del sistema en cambio la línea Y no va unida a la

línea T, descargando independientemente a tanque para evitar la contrapresión que pueda tener esta línea

por efecto del filtro e intercambiador de calor que comúnmente se ubican en esta línea.


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1.6 VALVULAS DE CONTROL ACCIONADAS POR SOLENOIDE

Accionador de solenoideEn un accionador de solenoide un campo electromagnético mueve un inducido que a su vez mueve un

pasador de empuje. El pasador de empuje mueve finalmente el carrete de la válvula.

Los dos accionadores más comunes de solenoide son el de solenoidede espacio de aire y el de solenoidehúmedo.

Solenoide de espacio de aire

Solenoide de espacio de aireLa figura muestra un solenoide de espacio de aire. Cuando se activa la bobina, se crea un campoelectromagnético. Como todo campo, produce electricidad que fluye a través de un cable. Cuando el cablees recto, el campo es relativamente débil. Cuando el cable está enrollado en una bobina, el campoelectromagnético es mucho más fuerte. El campo toma una forma circular alrededor de la bobina. Mientras

mayor sea el número de vueltas en la bobina, mayor fuerza tendrá el campo.

Cuando el flujo de electricidad a través de la bobina permanece constante, el campo electromagnéticoactúa como un campo de una barra de imán permanente. El campo electromagnético atrae el inducido. Elinducido mueve un pasador de empuje y éste mueve el carrete en la válvula de control

El solenoide de espacio de aire está protegido por una cubierta. El solenoide de espacio de aire tambiéntiene un “accionador manual”. El accionador manual permite que la válvula pueda activarse cuando elsolenoide está averiado o se encuentra desarmado. Un pasador pequeño de metal se ubica en la cubierta.El pasador está directamente en línea con el inducido. Cuando se empuja el pasador dentro de la cubierta,mecánicamente mueve el inducido. El inducido mueve el pasador de empuje que a su vez desplaza el

carrete.

Solenoide de inducido húmedo


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Solenoide de inducido húmedo.El solenoide de inducido húmedo es un dispositivo prácticamente nuevo en los sistemas hidráulicos.

El solenoide de inducido húmedo consta de un bastidor rectangular, una bobina, un tubo, un inducido, un

pasador de empuje y un accionador manual. El bastidor rectangular y la bobina están encapsulados conresma plástica. El tubo se ajusta dentro de un orificio que va por el centro de la bobina y los dos lados delbastidor. El inducido está contenido en el tubo y está bañado con fluido hidráulico que proviene de laválvula direccional. El fluido hidráulico es mejor conductor del campo electromagnético que el aire. Portanto, el solenoide de inducido húmedo trabaja con mayor fuerza que el solenoide de inducido de espaciode aire.

Cuando la bobina se energiza, se crea un campo electromagnético. El campo electromagnético mueve elinducido. El inducido mueve un pasador de empuje y éste a su vez mueve el carrete en la válvula decontrol.

En el solenoide de inducido húmedo, el accionador manual está en el extremo del tubo que contiene elinducido y el pistón de empuje. El accionador manual se usa para verificar el movimiento del carrete de laválvula direccional. Si el solenoide falla debido a que el carrete se atora, puede revisarse el movimiento delcarrete oprimiendo el accionador manual. También puede usarse el accionador manual para verificar elciclo del accionador, sin necesidad de energizar todo el sistema de control eléctrico.

Válvula de control direccional de dos posiciones y de cuatro funciones

Válvula de control direccional controlada por solenoide, de resorte descentrado, de operación piloto, de

dos posiciones y de cuatro funciones

La figura muestra una válvula de control direccional controlada por solenoide, de resorte descentrado, de

operación piloto, de dos posiciones y de cuatro funciones.

La válvula de control direccional controlada por solenoide, de resorte descentrado, de operación piloto, de

dos posiciones, generalmente no tiene dos solenoides. El segundo solenoide se considera un gasto

innecesario y un elemento más de qué preocuparse en el sistema.

El solenoide se usa para desplazar el carrete de la válvula piloto. Un resorte retorna el carrete de la válvula

a su posición inicial. Cuando se diseña un sistema para un flujo grande de aceite, se requiere una válvula

direccional grande. Se necesita una fuerza considerable para desplazar un carrete de una válvula grande. El

solenoide necesitaría producir una cantidad muy grande de fuerza. En las válvulas de este tipo, se ubica un

pequeño solenoide controlado por una válvula piloto en la parte superior del carrete de la válvula principal


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Hidráulica II

más grande. Cuando se requiere desplazamiento, el aceite presurizado fluye del solenoide pequeño,

controlado por la válvula piloto, a uno de los lados del carrete de la válvula más grande.

Válvula de control direccional de tres posiciones y de cuatro funciones

Válvula de control direccional controlada por solenoide, de operación piloto, de tres posiciones y de

cuatro funciones

La figura muestra una válvula de control direccional controlada por solenoide, de operación piloto, de tres

posiciones y de cuatro funciones.

Dos válvulas solenoides controlan la válvula piloto. La válvula piloto también tiene un resorte ubicado en

cada extremo del carrete. Cuando ningún solenoide está activo, los resortes del carrete de la válvula

mantienen el carrete de la válvula en la posición CENTRAL. Cuando la válvula piloto está en la posición

CENTRAL, se bloquea el aceite piloto que fluye a la válvula de control más grande. Los resortes de la válvula

de control direccional de tres posiciones hacen que el carrete de control vuelva a la posición CENTRAL.

El centrado del resorte es el modo más común de centrar un carrete de válvula de control direccional. La

válvula de control direccional tiene un resorte a cada extremo del carrete de la válvula. Cuando la presión

del aceite piloto se aplica a uno de los extremos del carrete de la válvula direccional, el carrete de la válvula

se mueve y comprime el resorte en el extremo opuesto. Cuando no hay presión del aceite piloto, el resorte

nuevamente lleva el carrete de control direccional a la posición CENTRAL.

Averías del solenoideLa mayoría de las averías del accionador de solenoide ocurren cuando las válvulas se pegan. Un carrete

pegado evita que el inducido se cierre apropiadamente. La contaminación es la causa más común del

“pegado” de un carrete de válvula. Los contaminantes tales corno arenilla, virutas de metal y otras

partículas pueden acumularse entre el carrete y el orificio, y hacen que el carrete se pegue.

También las partículas de oxidación del aceite pueden producir un barniz pegajoso que tapona los espacios

libres entre el carrete y las paredes del orificio, haciendo que el carrete se pegue. Colocando un filtro de

aceite podemos quitar la arenilla, las virutas de metal y otras partículas contaminantes. El barniz formado

se puede quitar lavando la válvula con un disolvente adecuado. La mayoría de los problemas de este tipo se

pueden eliminar usando el aceite apropiado y realizando los intervalos correctos de cambio de filtro.


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Hidráulica II

Cuando la válvula se pega y se activa el solenoide, la bobina del solenoide recibe un alto flujo constante de

corriente que produce calor excesivo. El solenoide no está diseñado para disipar el calor excesivo, y la

bobina se quema. Los problemas de sobrecalentamiento ocurren frecuentemente durante períodos de

temperaturas altas del medio ambiente o voltajes bajos del sistema.

Los problemas por averías de solenoide debidos a altas temperaturas del ambiente pueden controlarse

aumentando el flujo de aire a través del solenoide. La temperatura del aceite hidráulico puede reducirse

para permitir que el solenoide maneje más calor del sistema hidráulico. Cuando se lleva a cabo la operación

en un clima muy caliente, algunas veces es necesario un diseño diferente de válvula. Se pueden hacer

algunos arreglos para que el sistema opere a temperaturas más bajas.

Cuando el voltaje de la bobina es demasiado bajo, el campo electromagnético no es lo suficientemente

fuerte para atraer el inducido. Del mismo modo que cuando el carrete se pega, la corriente continúa

fluyendo a través de la bobina. El flujo constante de corriente producirá calor excesivo.

Otros factores también afectan la operación correcta y la vida útil del accionador de solenoide. El

accionador de solenoide puede fallar cuando el ciclo es excesivo debido a un corto circuito, o cuando se

opera con un suministro eléctrico incorrecto (frecuencia incorrecta, voltaje incorrecto).

Válvula de dos posiciones y de cuatro vías

Válvula controlada por solenoide, de resorte descentrado, de dos posiciones y de cuatro vías

El símbolo ISO de la figura muestra una válvula de control direccional de resorte descentrado en su posición

normal. El aceite de la bomba fluye al orificio A, y el aceite que entra por el orificio B fluye al tanque.

Cuando se activa el solenoide, mueve la válvula contra el resorte. El aceite de la bomba entonces fluye a B,

y el aceite de A fluye al tanque.

Válvula de tres posiciones y de cuatro vías.


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Hidráulica II

Válvula de centro cerrado, de operación piloto controlada por solenoide, de resorte centrado, de tres

posiciones y de cuatro funciones

La figura muestra el símbolo ISO de una válvula de centro cerrado, de operación piloto controlada por

solenoide, de resorte centrado, de tres posiciones y cuatro funciones, en su posición normal. Las cuatro

funciones están bloqueadas en la válvula. Cuando el solenoide a la derecha se energiza, el aceite de la

bomba fluye al orificio B, y el aceite de A fluye al tanque. Cuando se energiza el solenoide de la izquierda, el

aceite de la bomba fluye a A, y el aceite de B fluye al tanque.

5.7. VALVULAS DISTRIBUIDORAS UTILIZADAS EN MAQUINARIA PESADA

En maquinaria pesada comúnmente se utilizan válvulas de 6 vías con las siguientes características:

-

La línea p siempre está descargada a través a la línea T.- Comúnmente en la línea p hay válvulas check que protegen a la bomba de las sobrepresiones.- Las posiciones centrales y laterales son las mismas que las válvulas 4/3.

P T

a o b

A BT

P

VALVULA DISTRIBUIDORA 6/3 CON CENTRO BLOQUEADO


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Estas válvulas van ensambladas en paquetes, donde se incluye inclusive la válvula limitadora de

presión.

Estos paquetes pueden a su vez tener tres tipos de ensambles:

Paralelo Tandem Serie


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6Válvulas de Control Direccional

6.1 Válvula de retención

El objetivo de una válvula de retención es permitir que el aceite fluya fácilmente en un sentido, peroimpedir el flujo de aceite en sentido opuesto. La válvula de retención es llamada algunas veces válvula deretención “de una función”.

La mayoría de las válvulas de retención consta de un resorte y una válvula de asiento cónico, como se ve enla figura. Sin embargo, algunas veces se usa una bola en lugar de la válvula de asiento cónico. En algunoscircuitos, la válvula de retención puede estar flotando libremente (no hay resorte).

En la válvula de la izquierda en la figura, cuando la presión del aceite de la bomba sobrepasa la presión deaceite en el reverso de la válvula de retención y la fuerza leve del resorte de la válvula de retención, laválvula de retención se abre y permite que el aceite fluya al implemento.

En la válvula de la derecha en la figura, cuando la presión del aceite de la bomba es menor que la presióndel aceite del implemento, la válvula de retención se cierra y evita que el flujo de aceite se devuelva alimplemento a través de la válvula.

Válvula de retención de operación pilotoLa válvula de retención de operación piloto permite, a diferencia de la válvula de retención simple, que elaceite fluya a través de la válvula en sentido opuesto.

Flujo hacia delante


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Hidráulica II

6.2 Flujo hacia adelante

La figura muestra una válvula de retención de operación piloto. La válvula de retención de operación piloto

consta de una válvula de retención, una válvula piloto y un vástago. La válvula de retención de operación

piloto permite un flujo libre de la válvula de control al cilindro.

Flujo bloqueado

6.3 Flujo bloqueadoCuando el aceite deja de fluir de la válvula de control, la válvula de retención se asienta como se muestra ala derecha en la figura El aceite que fluye del cilindro a la válvula de control se bloquea en la válvula deretención.

La válvula de retención de operación piloto se usa con mayor frecuencia en operaciones donde es unproblema la carga variable. La válvula de retención de operación piloto permite que los cambios de carga sehagan con una tolerancia muy precisa.

Flujo inverso


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Hidráulica II

6.4 Flujo inversoLa válvula de la figura muestra el paso del flujo de aceite del cilindro a la válvula de control.

Cuando se requiere flujo, se envía aceite piloto a la cámara de aceite de la válvula piloto. La presión de

aceite piloto mueve la válvula piloto y el vástago hacia la derecha y saca de su asiento la válvula deretención. El flujo de aceite del cilindro fluye a través de la válvula de retención a la válvula de control y deallí al tanque.

La válvula se diseña para tener una relación específica de presión entre la presión de carga y la presiónpiloto. La válvula usada en el Equipo de Capacitación Explorer tiene una relación de presión de 3:1. Lapresión necesaria para abrir la válvula de retención es igual a un tercio de la presión de carga. Una presiónde carga de 4.134 kPa (600 lb/pulg2) requiere una presión piloto de 1.378 kPa (200 lb/pulg2) para abrir laválvula de retención.

Símbolos ISO de la válvula de retención

6.5 Símbolos ISO de la válvula de retención

En la figura los símbolos ISO “A” y “B” representan la válvula de retención simple en las posiciones ABIERTA

y CERRADA.

El símbolo ISO “C” representa una válvula de lanzadera. La válvula de lanzadera (resolvedora) permite que

dos circuitos separados suministren aceite a un tercer circuito y mantiene los dos circuitos separados unodel otro.

El símbolo ISO “D” representa una válvula de retención de operación piloto.

Válvula de compensación


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Hidráulica II

6.6 Válvula de compensación

La válvula de compensación de la figura es similar a la válvula de retención. Normalmente, la válvula de

compensación se ubica en el circuito entre el implemento y el tanque. Durante las operaciones normales, el

aceite de la bomba o del cilindro llena el área detrás de la válvula de compensación. La presión del cilindro

mantiene la válvula CERRADA. Cuando la presión del cilindro es aproximadamente menor en 14 kPa (2

lb/pulg2) que la presión del tanque, la válvula de compensación pasa a la posición ABIERTA. El aceite del

tanque se desvía a la bomba y fluye directamente a través de la válvula de compensación al cilindro.

La válvula de compensación se usa para impedir la cavitación. Por ejemplo, cuando un cucharón de un

cargador está en posición LEVANTADA y el operador mueve el control a la posición BAJAR

COMPLETAMENTE, la fuerza gravitacional en el cucharón se transmite a través del pistón del cilindro al

aceite de retomo. El aumento de presión en el aceite de retomo aumenta el flujo del cilindro. Cuando el

pistón del cilindro desplaza el aceite de retomo más rápido de lo que la bomba puede enviar el aceite para

desplazar el pistón, se forma un vacío en el cilindro y las tuberías. Este vacío puede hacer que hayacavitación en el cilindro y las tuberías. Cuando la presión del cilindro y las tuberías es menor en 14 kPa (2

lb/puig2) que la presión del tanque, la válvula de compensación se abre y permite que el aceite del tanque

fluya a través de la válvula de compensación a las tuberías y al cilindro. Este procedimiento evita la

cavitación en el cilindro y las tuberías.

6.7 Símbolo ISO de la válvula de compensación

La operación de una válvula de compensación es la misma que la de una válvula de retención. Por tanto, el

símbolo ISO de la válvula de compensación es el mismo que el símbolo ISO de la válvula de retención.


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Hidráulica II

7Válvulas de Control de Flujo

IntroducciónEl control de flujo tiene como objetivo controlar el volumen de flujo de aceite que entra o sale de uncircuito. El control de flujo de un circuito hidráulico puede realizarse de varias maneras.

El modo más común es colocando un orificio en el sistema. Al poner un orificio se produce una restricciónmayor de la normal al flujo de la bomba. Una mayor restricción produce un aumento de la presión deaceite. El aumento de la presión del aceite hace que parte del aceite vaya por otro camino. El camino puedeser a través de otro circuito o a través de una válvula de alivio.

También hablaremos de las válvulas de control de flujo con compensación de presión y sin compensaciónde presión.

7.1 Objetivos

Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de:

1. Describir la función de un orificio y de las válvulas de aguja, de control de flujo, de control de flujo concompensación de presión y de la válvula de caída rápida.

2. Identificar los símbolos ISO que representan las diferentes válvulas de control de presión.

ORIFICIOUn orificio es una abertura pequeña en el paso del flujo de aceite. El flujo que pasa por un orificio se veafectado por diferentes factores. Tres de los factores más comunes son:

1. La temperatura del aceite.2. El tamaño del orificio.3. La presión diferencial a través del orificio.

TemperaturaLa viscosidad del aceite varía con los cambios de temperatura. La viscosidad es una medida de la resistenciadel aceite a fluir a una temperatura determinada. El aceite hidráulico es más delgado y fluye másfácilmente cuando la temperatura aumenta.Tamaño del orificio

El tamaño del orificio controla el régimen de flujo a través del orificio. Un ejemplo común es un hueco enuna manguera de jardín. Un hueco del tamaño de una cabeza de alfiler producirá un escape de agua muyfina. Un hueco más grande producirá un escape en forma de un chorro de agua. El hueco, pequeño ogrande, produce un flujo de agua que escapa de la manguera. La cantidad de agua que escapa depende del

tamaño del hueco (orificio).


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Hidráulica II

El tamaño del orificio puede ser fijo o variable.

Válvula de retención con orificio fijo

Válvula de retención con orificio fijo

La figura muestra una válvula de retención con un orificio fijo, generalmente usada en equipos deconstrucción. El orificio fijo es un hueco que va por el centro de una válvula de retención. Cuando el flujo deaceite está en el sentido normal, la válvula se abre y permite que el aceite fluya alrededor de la válvula y através del orificio. Cuando el aceite intenta fluir en el sentido contrario, la válvula se cierra. Todo el aceiteque fluye en el sentido contrario va a través del orificio y controla así el régimen de flujo.

Orificio variable

Orificio variableLa figura muestra un orificio variable en forma de válvula de aguja. En la válvula de aguja, el tamaño delorificio cambia dependiendo de la posición de la punta de la válvula en relación con el asiento de la válvula.

El aceite que fluye a través de la válvula de aguja debe hacer un giro de 900 y pasar entre la punta de laválvula y el asiento de la válvula. La válvula de aguja es el dispositivo más frecuentemente usado cuando senecesita tener un orificio variable.

Cuando el tornillo de la válvula se gira a la izquierda, el orificio aumenta de tamaño y aumenta el flujo através de la válvula.

Cuando el tornillo de la válvula se gira a la derecha, el orificio disminuye de tamaño y disminuye el flujo através de la válvula.

Los diagramas de las figuras 3.6.3 y 3.6.4 constan de una bomba regulable, una válvula de alivio y un orificiovariable. La válvula de alivio se ajusta a 3.445 kPa (500 lb/pulg2) y limita la presión máxima del sistema. Elorificio puede ajustarse a cualquier flujo entre O y 5 gal EE.UU./min.


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Hidráulica II

El orificio variable mostrado en la figura permite un flujo de 4 gal. EE.UU./min a una presión de 3.445 kPa(500 lb/puig2). Cualquier aumento del flujo a través del orificio requiere una presión mayor de 3.445 kPa(500 lb/pulg2). Cuando la presión excede 3.445 kPa (500 lb/pulg2), la válvula de alivio se abre y el aceite enexceso (1 gal EEUU/min) fluye a través de la válvula de alivio.+

El orificio variable de la figura permite un flujo de 1 gal EE.UU./min a una presión de 3.445 kPa (500lb/puig2). Cualquier aumento del flujo a través del orificio requiere una presión mayor de 3.445 kPa (500lb/puig2). Cuando la presión excede 3.445 kPa (500 lb/puig2), la válvula de alivio se abre y el aceite enexceso (4 gal EE.UTJ./min) fluye a través de la válvula de alivio.


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Hidráulica II


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Hidráulica II

8ACTUADORES HIDRAULICOS

Un actuador transforma la energía hidráulica en energía mecánica, tenemos dos tipos de actuadores másempleados en equipo pesado:

- Cilindros Hidráulicos.- Motores Hidráulicos.

8.1 CILINDROS HIDRAULICOTransforman la potencia hidráulica en potencia mecánica en términos de fuerza f y desplazamiento d.

d F E HIDRAULICA

*

EHIDRAULICA

EMECANICA

dFE .CILINDROENTREGA

Q2

p2

p3

F

d

Los cilindros hidráulicos son motores lineales. Con ellos se producen movimientos lineales en máquinas einstalaciones donde se puede alcanzar grandes fuerzas y desplazamiento longitudinales. La velocidad delémbolo del cilindro puede ser controlada variando la cantidad de flujo de alimentación. La fuerza máximaque debe alcanzar un cilindro puede ser elegida o fijada a través de una válvula de presión.

Las formas constructivas exteriores de los cilindros dependen del uso que se les quiere dar. Para poder

seleccionar o diseñar un cilindro los diseñadores necesitan una serie de datos.

Sin embargo se debe en lo posible recurrir a medidas normalizadas tanto para poder encontrar loselementos constructivos como para asegurar su reemplazo.

Fuerzas que actúan sobre un cilindroLas fuerzas que actúan sobre un cilindro hidráulico pueden ser positivas o negativas

Fuerzas positivas. Aparecen cuando el actuador transfiere energía a un cuerpo. por ello este tipo de fuerzasanalizado desde el pistón, ofrece resistencia al movimiento del pistón.

Fuerzas negativas. son aquellas que aparecen cuando externamente se transfiere energía al pistón. por elloel pistón no puede controlar a éste tipo de fuerza.


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Hidráulica II

Q

F +

p ALTO

F -

Q

p BAJO

Clasificación de los cilindrosLos cilindros hidráulicos se clasifican:

por su forma constructiva por su forma de fijación.

CILINDROS HIDRAULICOS

FORMAS CONSTRUCTIVAS

FIJACION

SIMPLE EFECTO DOBLE EFECTO CILINDROS TELESCOPICOS

RETORNO POR FUERZA

EXTERNA

RETORNO POR MUELLE

CON UN SOLO VASTAGO

CON AMORTIGUAMIENTO EN

AMBO S EXT REMOS

CON CINTADO MAGNETICO

CON VASTAGOS EN AMBOS

EXTREMOS

CILINDRO OSCILANTE O M OTOR

OSCILANTE

FORMAS

CONSTRUCTIVAS

SIMPLE EFECTO

DOBLE EFECTO

PATITAS

BRIDA

CON ARTICULACION

APOYO S GIRAT ORIOS

EN TANDEM DUPLEX

Clasificación por su forma constructiva- Cilindros de simple efecto

- Cilindros de doble efecto- Cilindros telescópicos


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Clasificación por su forma de fijación- Cilindros de montaje fijo con patas tangenciales.- Cilindros embridados.- Cilindros articulados en la base.

- Cilindros articulados en la cabeza.

8.1.1 CILINDROS DE SIMPLE EFECTOLos cilindros hidráulicos de simple efecto son actuadores que pueden aplicar fuerza en un solo sentido,para ello tienen una sola vía de ingreso o salida de fluido. al accionarse el pistón en un solo sentido, lafuerza de retorno del pistón en sentido contrario se logra a través de:

a) Una fuerza externa.b) El propio peso del pistón.c) Un muelle o resorte.

La cámara que no está sometida a presión debe estar en contacto con la presión atmosférica por ejemplo através de un pequeño orificio donde entre y salga el aire cuando el pistón entra en movimiento.

8.1.2 CILINDROS DE DOBLE EFECTO Un cilindro hidráulico de doble efecto consiste en un cuerpo cilíndrico y un émbolo móvil al cual se ha fijadoun vástago.

Las tapas o culatas se fijan al cilindro por medio de uniones roscadas, bridas, tirantes o uniones soldadas.

El desplazamiento del émbolo hacia adentro y hacia fuera es guiado y sostenido por un casquillo removiblellamado prensaestopas del vástago o cojinete del vástago.

La tapa del cilindro a través de la cual sale el vástago se denomina “cabeza del vástago”. al extremo

opuesto se le denomina simplemente “tapa”. los puertos o vías de entrada y salida se localizan en la

cabeza y la tapa.

Formas de ensamblaje de cilindros Hidráulicos


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Hidráulica II

SELLOS

Para un buen funcionamiento de un cilindro, debe existir un sello alrededor del émbolo y en elprensaestopas del vástago.

Existe gran variedad de sellos para el prensaestopas del vástago. Algunos cilindros están equipados con unsello principal en forma de v o acopado, fabricado de cuero, poliuretano, nitrilo o vitón, y un sello limpiadorque evita la introducción de materiales extraños en el interior del cilindro.

Es de suma importancia comprobar que el material con el cual se ha fabricado el sello sea compatible con elfluido y las condiciones de funcionamiento del sistema.

ejemplo:

un tipo de sello para el prensaestopas del vástago consiste en un sello principal con bordes interioresdentados, que rozan continuamente el vástago y lo limpian removiendo el fluido. un segundo sello frota elvástago para eliminar los restos que pudiese haber dejado el sello principal y elimina las partículas extrañascuando retrocede el vástago al interior del cilindro.

MANDO DE UN CILINDRO DE SIMPLE EFECTOPara mandar a un cilindro de simple efecto (cilindro que solo tiene una entrada) como el que se muestra en

la figura debe entrar aceite al cilindro para que el pistón salga y para que vuelva a entrar debe descargarse

el aceite a tanque.


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Esto se puede lograr primigeniamente con la acción de una válvula distribuidora 2 / 2 de tal manera que

cuando se prenda la bomba el pistón salga y cuando se accione a la válvula la bomba y el pistón descarguen

a través de la válvula.

Este circuito tiene la limitación que el cilindro acciona inmediatamente cuando se prende la bomba.

Realmente el circuito de mando para un cilindro de simple efecto considera trabajar con una válvuladistribuidora 3/2.

En la figura el cilindro de simple efecto es mandado por una válvula distribuidora 3/2 normalmente cerrada.

Cuando se energiza la bomba, se forma la máxima presión del sistema que regula la válvula limitadora depresión.

Cuando se energiza la válvula distribuidora 3/2 el aceite que envía la bomba se dirige hacia el pistón delcilindro el cual sale, la presión que se forma en ese momento dependerá de la carga del pistón.

Cuando llegue al final de la carrera se formará la máxima presión.

Cuando se desee que ingrese el pistón se desenergiza la válvula distribuidora con lo que el aceite que se

encuentra el la cara del embolo del pistón se descarga a tanque, retornando el pistón por efecto de la carga

que sostiene.


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MANDO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO.

Para mandar a un cilindro de doble efecto es necesario como mínimo una válvula 4/2 como se muestra enla figura.

Con una válvula 4/2 el pistón solo sale o entra, mas no puede detenerse a mitad de carrera

Con una válvula 4/3, se puede manda al pistón a salir, entrar y de acuerdo a la posición central que tenga la

válvula distribuidora:

- Posicionar al pistón en cualquier lugar de su carrera y descargar la línea de presión ( centro endescarga de P a T; A y B bloqueados ). ( 1 )

- Posicionar al pistón en cualquier lugar de su carrera con bloqueo de todas las líneas ( P, T, A y Bbloqueados ). ( 2 )

- Posicionar al pistón en cualquier lugar de su carrera y poder accionar externamente al pistón ( centrounido A, B, y T ). ( 3 )

- Posicionar al pistón en cualquier lugar de su carrera y poder accionar externamente al pistón ydescargar la línea de presión ( centro unido P, A, B, y T ). ( 4 )

Entre otras posibilidades de mando cuya característica principal radica en la posición de la válvula

distribuidora, ya que comúnmente las posiciones extremas de las válvulas serán las mismas.


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8.2 MOTORES HIDRÁULICOSTransforman la potencia hidráulica en potencia mecánica en términos de torque m y desplazamientoangular.

EHIDRAULICA E

MECANICA

ME HIDRAULICOMOTORENTREGA

Q2

p2

p3

Torque = M

Desplazamiento angular =

Los motores hidráulicos transforman la energía hidráulica en energía mecánica y generan movimientosrotativos. Si el movimiento rotativo se limita a determinados ángulos, se trata de motores dedesplazamiento angular.

Desde el punto de vista energético los motores actúan contrariamente a las bombas hidráulicas, pero sugeometría es muy similar.

bomba motor

REPRESENTACIÓN

Los motores hidráulicos pueden ser

a) De giro en un solo sentidob) De giro en ambos sentidos

motor hidráulico de giro en un solosentido

motor hidráulico de giro en ambossentidos


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Hidráulica II

TIPOS

Constructivamente los motores no presentan mayores diferencias con las bombas, por lo tanto existen lamisma diversidad y clasificación de motores hidráulicos como las mencionadas para bombas hidráulicas.

Aquí se desarrollara el principio de funcionamiento de los motores hidráulicos de mayor uso como son losmotores de pistones axiales.

Motor de Pistones Axiales de Plato Inclinado

El motor de pistones axiales tiene un conjunto de pistones que se desplazan con un tambor giratorio sobreun plato inclinado.

Partes de un motor de pistones axiales

1- carcasa2- pistón3- plato inclinado4- rotula5- placa contiene lumbreras de entrada y salida6- seguro de rotulas

FuncionamientoEl funcionamiento de un motor de pistones axiales se explica de la siguiente manera:

En el diagrama de cuerpo libre del pistón la fuerza f se descompone en dos fuerzas:Fuerza tangencial en un plano horizontal f tFuerza normal, perpendicular al plano inclinado f n.La fuerza f t actúa a una distancia r del eje central y provoca con ello un par motor m = f t * r

Al descender el pistón, el tambor le conduce forzosamente sobre el Plano inclinado en una órbita circular.Por ello, el tambor recibe un movimiento rotativo.

Puede recogerse el par motor en el árbol de salida, que esta solidario con el tambor. Para obtener en elárbol de salida un par motor lo más alto posible y un movimiento rotativo permanente, se disponen varios

pistones axiales en el interior del tambor.


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9ACUMULADORES

HIDRAULICOS

ACUMULADORES

Si hay una súbita caída de presión en el sistema por alguna razón. El resorte se expansionará, forzando de

este modo al fluido hacia la carga. En esta forma es suplementado el flujo de la bomba.

Aquí presentamos tres tipos de acumuladores en actual uso. Ellos son: pesa, resorte y el de gas

presurizado.

La versión con Pesas, descarga bajo una constante presión, pero para manejar altas presiones el peso

tendría grandes dimensiones. Otra desventaja sería que solamente trabajaría montado verticalmente

Los acumuladores pueden ser consideradospor el momento como tanques presurizados;cumplen dos importantes funciones: actúanabsorbiendo choque o amortiguando

vibraciones y pueden abastecertemporalmente de aceite suplementario al flujode la bomba.

En este sistema simplificado, la bomba

abastece de un flujo de aceite con dirección a

la carga. La contrapresión creada por la

carga, fuerza algo del aceite procedente de

la bomba dentro del acumulador. El pistón semueve hacia arriba y comprime el resorte. Al

lado del resorte del pistón es abierto a la

atmósfera para su ventilación. Si la carga crea

un repentino choque, el acumulador

funcionaría a medida que absorbe el

impacto, tomando más fluido. Cuando el

choque pasa, el pistón con el resorte

comprimido forzarán al fluido a salir del

acumulador.


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La versión de acumulador cargado con resorte puede ser montado en cualquier posición, pero tiene una

ligera desventaja, disminuye la presión con el cambio de la longitud del resorte.

El de gas presurizado, es el más popular, se puede montar en cualquier posición y se usa solamente gas, el

cambio de presión interna durante la descarga del fluido no es muy grande.

Los acumuladores que se utilizan en los scooptrams, son del tipo que utiliza gas presurizado.

A su vez los acumuladores que utilizan gas presurizado pueden ser:

* De vejiga (tipo “blader”).


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Hidráulica II

Los acumuladores que se utilizan en los scooptrams, son del tipo que utiliza gas presurizado.

A su vez los acumuladores que utilizan gas presurizado pueden ser:

* De vejiga (tipo “blader”).

De diafragma.

Los acumuladores que se utilizan en los scooptrams, son del tipo que utiliza gas presurizado.A su vez los acumuladores que utilizan gas presurizado pueden ser:* De vejiga (tipo “blader”). * De diafragma.* De pistón.

Los que utilizan los Jumbos en las perforadoras son de diafragma.


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Si Ud. usa cualquier otra cosa, puede tener una explosión.

PRECAUCIÓN: siempre lea el manual de servicio

antes de desarmar el acumulador. El extremodel resorte debe estar hacia arriba de lo

contrario recibirá un golpe

Nunca cargue el acumulador con gas

presurizado como oxigeno o acetileno uotros gases, excepto gas Nitrógeno seco.

El Nitrógeno seco es usado por que es un

gas inerte que no combustiona.


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ANEXOS


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SIMBOLOGIA HIDRAULICA

VULA SIMBOLO BOMBA

CONSTANTE IABLE VALVULA BOLO

LIMITADORA DEPRESIONRELIEF

ALIVIOSEGURIDAD

BOMBA CONUNADIRECCIONDE FLUJO

ESTRANGULACION FIJA

LIMITADORA DEPRESIONMANDOINDIRECTO

P T

BOMBA CONDOBLEDIRECCIONDE FLUJO

ESTRANGULACION VARIABLE

VALVULA DESECUENCIA DEMANDO DIRECTO

MOTOR CONUNADIRECCIONDE FLUJO

ESRTRANGULAMIENTO CONCHECK

VALVULA DESECUENCIA DEMANDOINDIRECTO

MOTOR CONDOBLEDIRECCIONDE FLUJO

REGULADORADE CAUDAL DEDOS VIASREGULABLE

VALVULA DECONTROLREMOTO DEMANDO DIRECTO

BOMBA/MOTOR CONDIRECCIONDE FLUJOINVERSO

REGULADORADE CAUDAL DETRES VIAS

VALVULA DECONTRABALANCE DE MANDODIRECTO

BOMBA/MOTOR CONDOBLEDIRECCIONDE FLUJO

REGULADORADE CAUDAL DEDOS VIASCOMPENSADAPOR PRESION YTEMPERATURA

VALVULAREDUCTORA DEPRESION DEDOS VIAS DEMANDO DIRECTO

P A

L

MOTOR DEGIROLIMITADO EN

AMBOSSENTIDOS

DIVISORA DECAUDAL

VALVULAREDUCTORA DEPRESION DEDOS VIAS DEMANDOINDIRECTO

P A

L

V. DOBLECHECKPILOTADAHIDRAULICAMENTE PARAELDESBLOQUEO

VALVULAPRIORITARIA

AOTRO SISTEMA

ALSISTEMAPRIORITARIO


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V. LIMITADORADE PRESION DEMANDO DIRECTOPROPORCIONAL

V.SELECTORAO SHUTTLE

V. DERETENCION OCHECK

V. LIMITADORADE PRESION DEMANDOINDIRECTOPROPORCIONAL

ACUMULADO

R

V. CHECKPILOTADAHIDRAULICAMENTE PARA ELDESBLOQUEO

JHD…

VALVULAREDUCTORA DEPRESION DE TRESVIAS DE MANDOINDIRECTO CONDRENAJE INTERNOY LINEA DEPILOTAJE

P A

T

X

CILINDRO DESIMPLE EFECTO

VALVULAS CROSS -OVER RELIEFREGULABLES

(CUSHION)

CILINDRO DEDOBLE EFECTO

VALVULA DEPILOTAJE

P T A B

ORBITROL

VALVULASDISTRIBUIDORAS2/2,

ACCIONAMIENTOPOR PULSADOR,

RETORNO PORMUELLE

P

A

SWITCH DENIVEL


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Hidráulica II

VALVULASDISTRIBUIDORAS4/2,

ACCIONAMIENTONEUMATICO,RETORNO POR

MUELLE

A

P T

B

SWITCH DETEMPERATURA t

VALVULADISTRIBUIDORA 4/3,CON CENTROBLOQUEADO

ACCIONAMIENTOELECTRICO,RETORNO PORMUELLE

a bo

A B

P T

PRESOSTATO

VALVULADISTRIBUIDORA 4/3,CON CENTRO ENCONEXIÓN H,SERVOPILOTADA

HIDRAULICAMENTECON

ACCIONAMIENTOELECTRICO,RETORNO PORMUELLE

a b

A B

P T

o

VALVULATERMOSTATICA

FiltroSENTIDO DE

FLUJO

Purga de aire


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Notas:


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