Introducción a la tecnología oleohidráulica básica

C. RIVERA V.
OLEOHIDRAULICA
BASICA

C. RIVERA V.
Qué es tecnología óleo hidráulica?
 En la tecnología oleo hidráulica
transmitimos y controlamos fuerzas y
velocidades transmitiendo y
controlando presión y caudal. Usamos
actuadores hidráulicos y técnicas de
control en casi todas las ramas de la
tecnología.

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 Unos pocos ejemplos son:
 Ingeniería mecánica
 Tecnología automotriz
 Tecnología agricola
 Movimiento de tierras y minería
 Tecnología de construcción naval
 Aeronáutica y astronáutica

C. RIVERA V.
 Los principios de la tecnología
hidráulica no son nuevos. En el siglo
XVIII en Londres fue construida una
prensa hidráulica y la Torre Eiffel fue
ajustada por gatas hidráulicas de
agua. Cerca de 200 años AC los
griegos ya usaban maquinas
accionadas hidráulicamente con agua

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Ley de Pascal
 La Ley de Pascal, enunciada
sencillamente, dice:
 La presión aplicada a un fluido confinado
se transmite íntegramente en todas las
direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre
áreas iguales, actuando estas fuerzas
normalmente en las paredes del
recipiente,

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Ley de Pascal
 Esto explica por que una botella llena de agua se
rompe si introducimos un tapón en la cámara ya
completamente llena El liquido es prácticamente
incomprensible y transmite la fuerza aplicada al
tapón a todo el recipiente.
 El resultado es una fuerza considerablemente mayor
sobre un área superior a la del tapón. Así, es posible
romper el fondo de la botella empujando el tapón
con una fuerza moderada.

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Ley de Pascal
 Los sistemas oleohidráulicos operan de
acuerdo a la ley de Pascal. La ley de Blaise
Pascal dice:
“La presión, en un fluido hidráulico
estático en un sistema cerrado, es la
misma en todos los puntos”.
Sin embargo, cuando la velocidad del flujo
es constante, también se puede aplicar la
ley de Pascal.

C. RIVERA V.
Qué es tecnología óleo
hidráulica?

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Ley de Pascal
 Cuando el hombre salta sobre el pistón pequeño,
induce una presión en el sistema. Esta presión
también actúa en el pistón grande; debido al área
mayor de este pistón, la fuerza inducida por la
presión es capaz de elevar el automóvil. La
presión puede ser calculada con la fórmula:
donde:
P= F/A
 p = presión = (pascal: Pa)
 F = fuerza (newton: N)
 A = área (metro cuadrado: m2)

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Aplicación de la Ley de Pascal por
Bramah
 En los primeros años de la revolución industrial,
un mecánico británico llamado Joseph Bramah
utilizó el descubrimiento de Pascal para
desarrollar una prensa hidráulica.
 Bramah pensó que si una pequeña fuerza,
actuando sobre un área pequeña, crea una fuerza
proporcionalmente mas grande sobre un área
mayor, el único limite a la fuerza que puede
ejercer una máquina es el área a la cual se aplica
la presión.

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Bramah
 La figura muestra cómo
Bramah aplicación el
principio de Pascal a la
prensa hidráulica. La
fuerza aplicada es la
misma que en el tapón y el
pequeño pistón tiene el
área de 1 cm2. El pistón
grande, sin embargo tiene
un área de 10 cm2. El
pistón grande es empujado
con 10 Kp de fuerza por
cm 2 de forma que puede
soportar un peso total o
fuerza de l00 K

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Bramah
 Puede verse fácilmente que las fuerzas o pesos que
equilibran este aparato son proporcionales a las áreas de
los pistones. Así pues, si el área del pistón de salida es de
200 cm2, la fuerza de salida será de 2000 Kp (suponiendo
el mismo empuje de 10 Kp sobre cada cm2). Este es el
principio del funcionamiento de1 gato y de la prensa
hidráulica.

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Bramah
 Es interesante notar la similitud entre esta
prensa simple y una palanca mecánica.
Como Pascal ya habla indicado, en este
caso, también la fuerza es a la fuerza
como la distancia es a la distancia.

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Definición de presión
 Para determinar la fuerza total ejercida sobre una
superficie es necesario conocer la presión o
fuerza sobre la unidad de área .
 Generalmente expresamos esta presion en Kp por
cm2. Conociendo la presión y el número. de cm2
de la superficie sobre la cual se ejerce, se puede
determinar fácilmente la fuerza total.(fuerza en
Kp = presión en Kp/cm2 x superficie en cm2)

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Conversión de energía
Una ley fundamental de la
física afirma que la energía
no puede crearse ni
destruirse

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Conversión de energía Diagrama de un sistema
hidráulico bomba-motor
simple
1 Depósito de aceite, 2
bomba hidráulica, 3
manómetro, 4 motor
hidráulico(capaz de
girar en ambos
sentidos)
 De hecho todos los
sistemas hidráulicos
pueden ser reducidos a
un sistema bomba-
motor simple como el
mostrado en el
diagrama.

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Conversión de energía La bomba hidráulica es
impulsada por un motor
eléctrico ó un motor de
combustión. La bomba
hidráulica(2) succiona
el aceite desde el
depósito(1) y lo bombea
a través de las líneas de
tubería y mangueras
hacia el motor
hidráulico(4). El motor
hidráulico por ejemplo
acciona un winche.

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Conversión de energía Así la bomba convierte
la energía mecánica en
energía hidráulica
(presión y caudal) y el
motor hidráulico
convierte energía
hidráulica en energía
mecánica de nuevo!. El
aceite fluye al depósito
desde el lado de
descarga del motor
hidráulico .

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Conversión de energía La presión en la línea de
retorno es casi cero! La
presión necesaria para
mover el motor hidráulico
se puede leer en el
manómetro(3) , y está
determinada por la
resistencia en el sistema.
La resistencia más
importante es la carga a
ser movida por el motor
hidráulico(4). Las líneas y
mangueras influyen
también en el nivel de la
presión.
 La velocidad del motor
hidráulico está
determinada por sus
dimensiones
(desplazamiento) y por el
caudal que es bombeado
hacia él

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Definición de oleohidráulica
 Es un medio de transmitir energía
empujando un liquido confinado. El
componente de entrada se llama bomba; el
de salida se denomina actuador.
 El actuador puede ser lineal (cilindro), o
rotativo (motor). Características especiales
que destacan a la Hidráulica . Muchas
razones hacen que la elección recaiga en un
control y propulsión hidráulicos.

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 - Grandes fuerzas o momentos de giro
producidos en reducidos espacios de
montaje.
 Las fuerzas se gradúan automáticamente a
las necesidades. El movimiento puede
realizarse con carga máxima desde el
arranque.
 Graduación continua simple (ya sea control
o regulación) de la velocidad, momento o
fuerza.
 Protección simple contra sobrecarga.

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 Util para movimientos rápidos
controlados, así como para
movimientos de precisión
extremadamente lentos.
 Acumulación relativamente sencilla
de energía por medio de gases.
Posibilidad de sistema de propulsión
central con transformación en energía
mecánica descentralizada ( Gran
economía).

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Como se crea la presión
 La presión se origina siempre que se
produce una resistencia a la
circulación de un liquido, o una fuerza
que trata de impulsar el liquido. La
tendencia a suministrar caudal (o
empuje) puede originarse mediante
una bomba mecánica o simplemente
por el peso del fluido

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 Es un hecho bien conocido que en una
columna de agua la presión aumenta con
la profundidad. La presión es siempre la
misma a una profundidad determinada,
debido al peso de la columna de agua
sobre ella.

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 En la época de Pascal, un científico italiano
llamado Torricellí demostró que si se hace un
agujero en el fondo de un tanque de agua, el
agua se escapa a la máxima velocidad cuando el
tanque está lleno y que el caudal disminuye a
medida que baja el nivel de agua. En otras
palabras a medida que disminuye la columna de
agua sobre la abertura también se reduce la
presión.

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 Torricellí pudo expresar la presión en el fondo del
tanque solamente coma "carga de agua" o sea la
altura en metros de la columna de agua. Hoy en
día, con el valor de Kp/cm2 como unidad de
presión, podemos expresar la presión en
cualquier punto de un líquido o de un gas en
términos más convenientes. Todo lo que se
necesita es conocer el peso de un metro cúbico
del fluido.

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 Una columna de un metro de agua es
equivalente a 0,1 Kp; una columna de
agua de 5 metros equivale a O,5 Kp/cm2,
y así sucesivamente. Una columna de
aceite de la misma altura es equivalente
aproximadamente, a 0,09 Kp/cm2. por
metro.

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 En muchos lugares se utiliza el término "carga"
para describir la presión, sin tener en cuenta
cómo ha sido creada. Por ejemplo, se dice que
una caldera crea una carga de vapor cuando la
presión se origina vaporizando agua en un
recipiente cerrado . Los términos presión y carga
se utilizan, a veces, indistintamente.

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Presión atmosférica
 La presión atmosférica no es otra cosa
que la presión ejercida por el aire de
nuestra atmósfera, debida a su propio
peso. Al nivel del mar, una columna de
aire de 1 cm2 de sección, y cuya altura es
la atmosférica pesa 1,03 Kp.

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 Así pues, la presión es 1,03 Kp/cm2. A
alturas más elevadas, naturalmente la
columna pesa menos y la presión es
inferior. Bajo el nivel del mar la presión
atmosférica es superiora 1 Kp/cm2 .

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 Cualquier condición donde la presión sea
inferior a la presión atmosférica se
denomina vacío o vacío parcial. Un vacío
perfecto es la ausencia total de presión o
sea 0 Kp/cm2 absolutos.
 La presión atmosférica también puede
medirse en milímetros de mercurio
(mm.Hg) mediante un aparato llamado
barómetro.

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 El barómetro de mercurio, inventado por Torricellí, se
considera generalmente como el punto de partida y
la inspiración de los estudios de Pascal sobre la
presión. Torricellí descubrió que cuando se invierte
un tubo lleno de mercurio, sumergiendolo en un
recipiente abierto que contenga el mismo liquido, la
columna del tubo desciende sólo una cierta distancia.
Su razonamiento fue que la presión atmosférica
sobre la superficie del liquido equilibraba el peso de
la columna de mercurio al existir un vacío perfecto en
la parte superior del tubo.

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 En una atmósfera normal, la columna
tendrá siempre una altura de 760 mm. Así
pues, 760 mm. de mercurio es otro
equivalente de la presión atmosférica.

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Medida del vacío
 Como el vacío es una presión inferior a la
atmosférica puede medirse con las mismas
unidades. Es decir, el vacío puede
expresarse en Kp/cm2 o en mm de
mercurio.
 La mayoría de los vacuómetros, sin
embargo, están calibrados en mm de
mercurio. Un vacío perfecto, que equilibra
una columna de mercurio de 760 mm de
altura, es 760 mm. El vacío absoluto viene
indicado con un cero en la escala del
vacuómetro.

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Medida del vacío
 Resumen de escalas de presión y vacío
 Puesto que hemos mencionado varias
formas de medir la presión y el vacío,
seria conveniente resumir las diferentes
unidades.

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Medida del vacío
 1- Una atmósfera es una unidad de presión
equivalente a 1,03 Kp/cm2 ( el peso de una columna
de aire de 1 cm2 de sección sobre la superficie de la
tierra o 760 mm de una columna de mercurio).
 2- Los mm absolutos de mercurio son una escala que
empieza en el vacío perfecto (cero). La presión
atmosférica es 760 mm en esta escala.
 3- Los mm manométricos de mercurio se calibran en
las mismas unidades que los mm absolutos pero sin
tener en cuenta la presión atmosférica.

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Medida del vacío 4- Para pasar de mm absolutos a mm manométricos:
 mm manométricos / 760 = mm absolutos
 mm absoluto -760 = mm manométricos
5-. La presión atmosférica en la graduaci6n del
barómetro es 760mHg. Comparándolo a la escala
absoluta de l<g/cm2 es evidente que:
 1 Kg/cm2 (abs) = 760 mm.Hg
 1 Kg/cm2 (man)=1520 mm.Hg
 6- Una atmósfera es equivalente a la presión ejercida
por una columna de agua de 10,3 m o de aceite de
11,2 m.

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La presión atmosférica carga la
bomba
 Normalmente la entrada de una bomba está
cargada con aceite, debido a la diferencia de
presiones entre el depósito y la entrada de la
bomba. Generalmente la presión en el depósito
es la presión atmosférica, que es de l,03 Kp/cm2.
Es, pues necesario tener un vacío parcial o una
presión reducida a la entrada de la bomba, para
que ésta pueda aspirar aceite.

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bomba
 Situación típica de una bomba manual, que
es simplemente un pistón reciproco. En la
carrera de aspiración, el pistón crea un
vacío parcial en la cámara de bombeo . La
presión atmosférica en el depósito impulsa
al aceite hacia la cámara para llenar el
vacío. (En un bomba rotativa las cámaras de
bombeo sucesivas aumentan de tamaño a
medida que pasan por la entrada creando,
efectivamente, una condición de vacío).

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bomba
 Si fuese posible crear un vacío completo a
la entrada de la bomba, se dispondría de
1,03 Kp/cm2 para impulsar al aceite. Sin
embargo, prácticamente la diferencia de
presión disponible es mucho menor. Uno
de los motivos es que los líquidos se
evaporan en un vacío.

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bomba
 Esto introduce burbujas de gas en el
aceite. Las burbujas son arrastradas a
través de la bomba, desaparecen con
fuerza considerable cuando se ven
expuestas a la presión en la salida y
causan daños que pueden perjudicar al
funcionamiento de la bomba y reducir su
vida útil.

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bomba
 Incluso si el aceite tiene buenas características de
presión de vapor (como la mayoría de los aceites
hidráulicos) , una presión en la línea de entrada
demasiado baja (alto vacío) permite que se evapore
el aire disuelto en el aceite. Esta mezcla de aceite
también desaparece al verse expuesta a la presión de
la carga y provoca los mismos danos de cavitaciòn. Si
la bomba funciona a velocidad demasiado elevada,
aumenta la velocidad en la línea de entrada y
también la condición de baja presión, lo que
incrementa la posibilidad de cavitación.

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bomba
 Si los racores de la línea de entrada no
están bien apretados, el aire exterior, a la
presión atmosférica, puede penetrar hacia
la presión más baja (zona de más baja
presión de la línea y puede llegar hasta la
bomba. Esta mezcla aire-aceite también
es causa de problemas y de ruido pero es
diferente de la cavitación.

C. RIVERA V.
bomba
 Cuando se ve expuesto a la presión en la
salida de la bomba, este aire adicional se
comprime, formando una especie de
"cojín", y no desaparece tan
violentamente. No se disuelve en el aceite
pero penetra en el sistema en forma de
burbujas compresibles que provocan un
funcionamiento errático de las válvulas y
actuadores

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bomba
 La mayoría de los fabricantes de bombas
recomiendan un vacío, que no exceda de 127 mm de
mercurio, el equivalente de aproximadamente
0,83Kp/cm2 en la entrada de la bomba.
 Con una presión atmosférica de 1,03 Kg/cm2
disponible en el depósito esto deja solamente una
diferencia de presión de 0,20 Kp/cm2 para impulsar
al aceite hacia la bomba. Debe evitarse una elevación
excesiva y las líneas de entrada de la bomba deben
permitir que el aceite circule con un mínimo de
resistencia.

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Bombas hidraúlicas
 Su misión, es la de transformar la energía
mecánica suministrada por el motor de
arrastre (eléctrico o de combustión Interna)
en energía oleohidraúlica. Dicho de otra
manera , una bomba debe suministrar un
caudal de aceite a una determinada presión.
 Pese a lo elemental de los conceptos físicos,
vale la pena dar una versión intuitiva del
trabajo de una bomba.

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Bombas hidráulicas
 En primer lugar debemos fijarnos en
que, a diferencia del caso de los
fluidos compresibles, no podemos
almacenar aceite a presión ( a
excepción de pequeñas cantidades en
el acumulador) ; sólo habrá presión
mientras actúe la bomba.

C. RIVERA V.
Bombas hidráulicas
 En segundo lugar, es fundamental ver que
en los circuitos con fluidos incompresibles,
las bomba no crean la presión por
disminución del volumen ocupado por la
masa del fluido -ya que esto no es
posible- sino "empujando" el fluido que
llena unos conductos, o pasa a través de
unas restricciones.

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Bombas hidráulicas
 Esto nos permite comprender como una
pequeña bomba puede a veces
mantenerrnos un circuito a muy alta
presión, ya que su única misión será la de
compensar las fugas y dar la presión a
base de "intentar" introducir más aceite.

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Bombas hidráulicas
 Si un circuito no tuviera fugas, ni fuera
posible ninguna circulación de aceite, la
presión iría aumentando (en fracciones de
vuelta de la bomba) hasta frenar el motor
de arrastre o romper la bomba o las
conducciones. Es por esto que en
cualquier circuito hay que poner
elementos de protección contra
sobrepresiones

C. RIVERA V.
Bombas hidráulicas
 Es fácil ver que, con este mismo principio,
hay tipos de trabajo cualitativamente
distintos, que exigirán bombas de
diferentes características.
 Podemos pues clasificar las bombas desde
dos puntos de vista: el de su función o el
de su constitución interna.

C. RIVERA V.
Bombas hidráulicas
 En cuanto a su función, podemos
considerar dos posibilidades extremas de
bombas: las que dan un gran caudal a
pequeña presión y las que dan un
pequeño caudal a alta presión.

C. RIVERA V.
Bombas hidráulicas
 La misión del primer tipo será evidentemente
llenar rápidamente las conducciones y cavidades
del circuito (como ocurre al hacer salir un cilindro
que trabaje en vacío). Las del segundo tipo
servirán para hacer subir y mantener la presión
en el circuito. Claro que en la mayoría de los
casos no se van a usar dos bombas y hay que
buscar un compromiso entre estos extremos.

C. RIVERA V.
Bombas hidráulicas
 Otras consideraciones llevan a la
necesidad de construir bombas
que tengan características
determinadas.
 Así, para obtener una velocidad
constante en un cilindro, nos hará
falta una bomba de caudal
constante.

C. RIVERA V.
Bombas hidráulicas
 Si queremos después mantener el cilindro en
posición - para lo que nos basta compensar las
fugas - no necesitaremos todo el caudal, por lo
que nos puede interesar una bomba capaz de
trabajar a dos caudales constantes: uno alto y
otro bajo.
 Otro tipo de problemas exigirá bombas de
caudal regulable en uno o en dos sentidos,
bombas de potencia constante, etc.

C. RIVERA V.
Bombas hidráulicas
 Las bombas se fabrican en muchos
tamaños y formas - mecánicas y manuales
- con muchos mecanismos diferentes de
bombeo y para aplicaciones muy distintas.
No obstante, todas las bombas se
clasifican en dos categorías básicas
:hidrodinámicas e hidrostáticas.

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Bombas hidrodinámicas
 Las bombas hidrodinámicas o de
desplazamiento no positivo tales como los
tipos centrífugos o de turbina, se usan
principalmente para transferir .fluidos
donde la .única resistencia que se
encuentra es la creada por el peso del
mismo fluido y el rozamiento

C. RIVERA V.
 La mayoría de las bomba de desplazamiento
no positivo funcionan mediante la fuerza
centrifuga, según la cual el fluido, al entrar
por el centro del cuerpo de la bomba, es
expulsado hacia el exterior por medio de un
impulsor que gira rápidamente.
 No existe ninguna separación entre los
orificios de entrada y de salida, y su
capacidad de presión depende de la
velocidad de rotación.

C. RIVERA V.
 Aunque estas bombas suministran un caudal
uniforme y continuo, su desplazamiento
disminuye cuando aumenta la resistencia. Es, de
hecho posible bloquear completamente el orificio
de salida en pleno funcionamiento de la bomba.
 Por ésta y otras razones las bombas de
desplazamiento no positivo se utilizan muy pocas
veces en los sistemas hidráulicos modernos.

C. RIVERA V.
Bombas hidrostáticas
 Como indica su nombre, las bombas
hidrostáticas o de desplazamiento positivo
suministran una cantidad determinada de
fluido en cada carrera, revolución o ciclo.
Su desplazamiento, exceptuando las
pérdidas por fugas, es independiente de la
presión de salida, lo que las hace muy
adecuadas para la transmisión de potencia

C. RIVERA V.
Características y especificaciones
técnicas
 Al pedir oferta o al hacer el pedido en firme
de la bomba, se ahorrará tiempo si se
indican las siguientes características
técnicas:
 - Presión de funcionamiento en Kp/cm2
continua - momentánea. Si existen cargas
punta de presión momentánea indique la
duración de las mismas (en min).
 Capacidad deseada en l/mm ., fija o
variable.

C. RIVERA V.
técnicas
 Número de revoluciones y dirección;
la dirección de giro se indica según el
sentido de las agujas de un reloj visto
desde el eje de la bomba. En bombas
fijas, en circuito cerrado, pueden
existir las dos direcciones.

C. RIVERA V.
técnicas
 El tipo de motor de accionamiento. Esto es
muy importante, sobre todo cuando se
utiliza un motor de combustión para el
accionamiento de bombas de pistones. A
bordo de barcos se utilizan a menudo
bombas accionadas por motores diesel, en
cuyo caso es necesario calcular las
vibraciones torsionales.

C. RIVERA V.
técnicas
 Indicación del líquido de
accionamiento.
 Condiciones de funcionamiento,
continuo o de corta duración,
instalación interior o exterior.
 - Condiciones de temperatura.
 Rendimiento volumétrico

C. RIVERA V.
técnicas
 En teoría una bomba suministra una
cantidad de fluido igual a su
desplazamiento por ciclo o revolución.
 En realidad el desplazamiento efectivo
es menor, debido a las fugas internas.
 A medida que aumenta la presión, las
fugas desde la salida de la bomba hacia
la entrada o al drenaje también
aumentan y el rendimiento volumétrico
disminuye.

C. RIVERA V.
técnicas
 El rendimiento volumétrico es igual al caudal real
de la bomba dividido por el caudal teórico. Se
expresa en forma de porcentaje.
Caudal real
 Rendimiento volumétrico = ------------------
C. teórico

C. RIVERA V.
Las bombas de desplazamiento
positivo
 La mayoría de las bombas utilizadas en los
sistemas hidráulicos se clasifican como de
desplazamiento positivo.
 Esto significa que, exceptuando los
cambios de rendimiento, la salida de la
bomba es constante, aislada de la
entrada, de forma que cualquier cosa que
entre se ve forzada a salir por el orificio de
salida.

C. RIVERA V.
positivo
 El único objeto de una bomba es dar caudal;
la presión es originada por la resistencia al
caudal. Aunque existe la tendencia de culpar
a la bomba por la pérdida de presión, con
pocas excepciones, la presión puede
perderse solamente cuando hay fugas que
desvían todo el caudal procedente de la
bomba. Como ejemplo supongamos que una
bomba de 10 litros por minuto se utiliza
para alimentar un cilindro de 100 cm2 y
para levantar una carga de 4000 Kp

C. RIVERA V.
positivo
 Mientras la carga sea elevada o soportada
por el aceite hidráulico, la presión debe ser
40 Kp/cm2.
 Incluso si hay un agujero en el pistón y 9,5
1/mm se fugan a 40 Kp/cm2, la presión se
seguirá manteniendo. Con solamente 0,5
1/mm disponibles para mover la carga, ésta,
naturalmente, se levantará muy despacio ,
pero la presión requerida para moverla
seguirá siendo la misma.

C. RIVERA V.
positivo
 Ahora imaginemos que la fuga de 9,5 1/mm
estuviese en la bomba en vez de en el cilindro.
Todavía habría 0,5 1/mm para mover la carga y
todavía habría presión. Así pues, una bomba puede
estar muy desgastada, perdiendo casi todo su
rendimiento, y la presión todavía puede mantenerse.
El mantenimiento de la presión no indica el estado de
la bomba.
 Es necesario medir el caudal a una presión
determinada para comprobar si una bomba está en
buenas o malas condiciones.

C. RIVERA V.
La bomba de engranajes
 Para sistemas simples
con un nivel de
presión relativamente
bajo (140 -180 bar /
14-18 MPa) la bomba
de engranajes es la
más usada. La bomba
de engranajes es una
bomba muy simple,
fiable, económica y
poco sensible a la
suciedad. La bomba,
en el dibujo, es
movida en la
dirección indicada.

C. RIVERA V.
 Mientras los
engranajes giran y los
dientes en el lado de
succión se acercan al
punto de engrane de
las ruedas, se crea un
vacío y el aceite fluye
hacia el espacio entre
los flancos de los
dientes y la pared de
la carcasa.

C. RIVERA V.
 El aceite en las
cámaras es
transportado
hacia el lado de
presión de la
bomba. Allí los
dientes engranan
y el aceite es
forzado a salir
desde el espacio
entre dientes
hacia el puerto
de descarga de la
bomba.

C. RIVERA V.
 El engrane entre
dientes evita que el
aceite fluya del lado
de presión al lado de
succión de la bomba.
Así el aceite es
llevado del lado de
succión al lado de
presión a lo largo de
la pared del
alojamiento de los
engranajes!

C. RIVERA V.
 La presión en el lado
de presión está
determinada por la
resistencia en el
sistema. La
resistencia más
importante es la
carga sobre el motor
hidráulico ó sobre el
cilindro. Para prevenir
la cavitación, la
presión en el lado de
succión de la bomba
no deberá exceder los
0.1 - 0.2 bar

C. RIVERA V.
La bomba de engranajes con tres
ruedas
 El esquema muestra una
bomba de engranajes con
tres ruedas. La rueda
central es impulsada por
medio del eje de la bomba.
Comparando ésta bomba
con la bomba de
engranajes de dos ruedas,
la descarga de esta(de 3
ruedas) es dos veces
mayor. Los dos puertos de
succión y los de presión
están conectados
internamente. El
funcionamiento de esta
bomba es igual al de la .
'bomba de engranajes'

C. RIVERA V.
La bomba de pistones axiales
 La bomba de
pistones axiales con
plato inclinado
giratorio
En sistemas
hidráulicos con una
presión de trabajo
por encima de
aproximadamente
250 bar la bomba
más usada es la
bomba de pistones
axiales.

C. RIVERA V.
La bomba de pistones axiales
 Los pistones se mueven
paralelos al eje motriz. El
plato inclinado es movido
por el eje y el ángulo del
plato determina la carrera
del pistón. Las válvulas
son necesarias para
dirigir el flujo en la
dirección correcta. Este
tipo de bomba puede
trabajar en ambas
direcciones pero no
puede ser usada como
motor hidráulico.

C. RIVERA V.
La bomba de pistones axiales de
desplazamiento variable
 La bomba de pistones
axiales de desplazamiento
variable
La animación muestra
como se puede variar el
desplazamiento de una
bomba de pistones axiales.
En este ejemplo usamos
una bomba de pistones
axiales con un tambor de
cilindros giratorio y un
plato basculante estático.
El tambor de cilindros es
impulsado por un eje
guiado a través de un
agujero en el plato
basculante

C. RIVERA V.
 La posición (ángulo) del
plato basculante<
determina la carrera de los
pistones y por lo tanto la
cilindrada (cm3/omw) de
la bomba. El caudal
entregado puede ser
cambiado variando la
posición del plato.
Mientras más vertical sea
la posición del plato,
menor será la cantidad de
caudal entregado.

C. RIVERA V.
 Con la posición vertical
del plato el caudal será
cero. En tal caso la
bomba puede ser
movida pero no
entregará nada de
aceite. Normalmente el
plato es posicionado por
un cilindro hidráulico
montado dentro de la
carcasa de la bomba.

C. RIVERA V.
La bomba de paletas
 Las bombas de paletas son
usadas en instalaciones
con una presión máxima
de 200 bar (aprox.). La
ventaja de las bombas de
paletas es un caudal
uniforme (libre de pulsos)
y un bajo nivel de ruido. El
eje del rotor con las
paletas radiales es movido
por un motor de
combustión ó uno de otro
tipo.

C. RIVERA V.
La bomba de paletas
 El anillo estator es de
forma circular y
excéntrico con respecto
al rotor. Esta
excentricidad determina
el desplazamiento
(caudal). Cuando la
excentricidad sea cero,
el caudal será de 0 cm3;
a partir de ese momento
no se entregará aceite
al sistema.

C. RIVERA V.
La bomba de paletas
 Succión y entrega: Las
cámaras entre las
paletas giran junto con
el rotor. En el lado de
succión el volumen de la
cámara aumenta y se
llena de aceite desde la
línea de succión. En el
lado de presión el
volumen de la cámara
disminuye y el aceite es
empujado hacia la línea
de presión.

C. RIVERA V.
La bomba de paletas
 La presión en el lado de
presión esta
determinada por la
resistencia en el
sistema. La resistencia
más importante es la
carga sobre un motor
hidráulico ó un cilindro.
Para prevenir la
cavitación, la presión en
el lado de succión no
deberá exceder los 0.1 -
0.2 bar ( 10 a 20 kPa)
por debajo de la presión
atmosférica (presión
mínima absoluta: 0.8
bar ó 80 kPa).

C. RIVERA V.
La bomba de paletas de caudal
variable
 En muchas instalaciones
industriales con una
presión máxima de
aproximadamente 200
bar, las bombas de
paletas son las más
usadas. Es posible
encontrar bombas de
este tipo, con caudal
variable.

C. RIVERA V.
La bomba de paletas de caudal
variable
 El eje del rotor con las
paletas radiales es
impulsado por un motor
de combustión ó uno de
otro tipo. El anillo
estator es de forma
circular y ubicado
excéntricamente. La
excentricidad determina
el caudal entregado por
la bomba.

C. RIVERA V.
tambor rotativo
 La bomba de pistones
axiales de tambor
rotativo.
Esta bomba de
pistones axiales
consiste en un plato
inclinado fijo (verde) y
un tambor rotativo
(celeste). La ventaja
de esta construcción es
que la bomba puede
operar sin válvulas,
debido a que el tambor
rotativo tiene zonas de
succión y de presión
determinadas

C. RIVERA V.
tambor rotativo
 Esta animación muestra el
comportamiento de un
pistón solamente; estas
bombas normalmente
tienen 5, 7, 9 u 11
pistones.
El tambor rotativo cambia
al lado derecho sobre el así
llamado plato
puerto(amarillo). Este
plato puerto está montado
y asegurado en la carcasa.

C. RIVERA V.
tambor rotativo
 La vista A-A muestra el
plato puerto. Cuando el
ángulo del plato
inclinado es ajustable,
la bomba tiene un
caudal variable y en ese
caso la bomba tiene a
menudo un control de
presión ó de caudal, ó
una combinación de
ambos('Sensado de la
carga' y 'corte' de
presión).
La bomba en la
animación también
puede ser usada como
motor hidráulico.

C. RIVERA V.
 BOMBA DE PISTONES RADIALES

C. RIVERA V.
El motor de engranajes
 Para sistemas
simples con un nivel
relativamente bajo
de presión (de 140
a 180 bar / 14 - 18
MPa), el motor de
engranajes es el
más usado entre los
motores
hidráulicos.

C. RIVERA V.
El motor de engranajes
 El motor de engranajes
es un motor muy
simple, fiable,
relativamente barato y
el menos sensible a la
suciedad. En la
animación se puede ver
que el sentido de
rotación está
determinado por la
dirección del flujo de
aceite. La presión en el
lado de presión depende
de la carga(torque) en
el eje del motor
hidráulico.

C. RIVERA V.
estrella
 Los motores de pistones
radiales son
principalmente usados
cuando se requieren
altos torques a bajas
velocidades, por
ejemplo para accionar
un winche. Debido a la
baja velocidad de
funcionamiento, muchas
veces no es necesario
usar una caja de
reducción. La animación
muestra la forma de
trabajar de este motor.

C. RIVERA V.
estrella
 Los vástagos de los
cinco pistones
montados radialmente
'empujan' la parte
excéntrica del eje
central. Una válvula
distribuidora rotativa,
movida por el eje
central, se encarga del
suministro adecuado de
aceite desde/hacia los
cilindros.

C. RIVERA V.
estrella
 Al invertir la dirección
del suministro de aceite
hacia el motor, es
posible invertir el
sentido de giro de este.
Otro tipo de motor de
pistones radiales es
aquel con Pistones
radiales internos

C. RIVERA V.
El motor de pistones radiales
internos
 Igual que el motor de
pistones radiales 'tipo
estrella', el motor de
pistones radiales internos
se usa en sistemas que
requieren torques altos.
Para este tipo de motores
hay disponibles motores
con un desplazamiento de
300 litros/revolución y un
torque de salida de más de
1 400 000 Nm!
Por ejemplo, son usados
para mover winches,
trituradoras, neumáticos,
ruedas de cangilones.

C. RIVERA V.
internos
 La animación muestra
cómo opera este
motor hidráulico. El
tambor con los ocho
pistones montados
radialmente, gira
alrededor de un eje
estacionario que tiene
la función de una
válvula de camisa.

C. RIVERA V.
internos
 Un pistón es empujado
hacia afuera en el
momento justo y el
rodillo unido al pistón
debe seguir la
trayectoria curva y fija
del anillo. Esto resulta
en una rotación del
tambor; el tambor está
conectado al eje de
salida del motor y
mueve la carga.

C. RIVERA V.
internos
 Se puede cambiar el
sentido de rotación
del motor
cambiando la
dirección del
suministro de aceite
a este. El motor de
pistones radiales
como un motor de
rueda

C. RIVERA V.
internos
 Este motor de pistones
radiales tiene un tambor
estático y un alojamiento
giratorio.
Trabaja igual que un
motor de pistones
radiales de tambor
rotatorio
El alojamiento giratorio
esta unido a una rueda,
así que de hecho esta
construcción representa
una rueda con un motor
hidráulico integrado. La
animación muestra cómo
opera este motor. El
tambor con los ocho
pistones radiales está
fijo; el alojamiento y la
válvula central de camisa
giran.

C. RIVERA V.
internos
 La válvula central de
camisa se encarga de la
distribución del aceite.
El pistón es empujado
hacia afuera en el
momento justo y el
rodillo unido a este
empuja al alojamiento a
un lado debido a la
trayectoria curva del
anillo.

C. RIVERA V.
internos
 Esto resulta en la
rotación del
alojamiento junto
con la rueda. La
inversión del
sentido de rotación
se obtiene
cambiando la
dirección de
suministro de aceite
al motor.

C. RIVERA V.
El motor OSCILANTE
 El motor oscilante se
aplica cuando el eje
tiene que girar un
ángulo determinado.
La animación muestra
como trabaja este
actuador; en este caso
el eje puede girar
aproximadamente un
ángulo de 270º.

C. RIVERA V.
El motor OSCILANTE
 Este tipo de actuador es, entre
otros, usado como un actuador
rotativo en grúas y
excavadoras(pequeñas).

C. RIVERA V.
Drenaje en un motor ó bomba
hidráulicos
 Drenaje en un motor ó
bomba hidráulicos. En
motores o bombas
hidráulicos siempre hay
fugas de aceite desde el
lado de presión hacia el
alojamiento. Si este aceite
no es retirado, se creará
una contrapresión dentro
del alojamiento,
provocando que el sello
del eje sea empujado hacia
afuera del mismo!

C. RIVERA V.
hidráulicos
 Por lo tanto no se
deberá exceder la
máxima presión
recomendada dentro del
alojamiento (también 2
bar ó 0.2 MPa). Para
prevenir éste problema,
las bombas y los
motores hidráulicos
generalmente están
equipados con un
puerto de drenaje.

C. RIVERA V.
hidráulicos
 Este puerto debe ser
conectado directamente al
depósito de aceite y la
bomba/motor deben ser
montados de tal forma que
el puerto quede hacia
arriba. Esto para asegurar
que el alojamiento esté
siempre lleno de aceite
para propósitos de
lubricación y refrigeración.
Si la línea de drenaje tiene
una capacidad insuficiente,
la presión se incrementará
y el sello del eje, como se
puede ver en la animación,
será empujado hacia
afuera del alojamiento

C. RIVERA V.
La válvula limitadora de presión
 La válvula limitadora de
presión esta montada
en el lado de presión de
la bomba hidráulica. Su
función es limitar la
presión en el sistema a
un valor adecuado. De
hecho la válvula
limitadora de presión
tiene la misma
construcción que una
válvula antirretorno de
muelle (resorte).

C. RIVERA V.
 Cuando el sistema se
sobrecarga la válvula
limitadora de presión se
abre y el flujo de la
bomba se descarga
directamente al
depósito de aceite. La
presión en el sistema
permanece en el valor
determinado por el
resorte de la válvula
limitadora de presión!

C. RIVERA V.
 En la válvula
limitadora de
presión, la presión
(=energía) se
convertirá en calor.
Por esta razón se
deberán evitar
largos periodos de
operación de esta
válvula.

C. RIVERA V.
La válvula limitadora de presión de
mando indirecto
presión de mando
indirecto es aplicada en
sistemas con una
cantidad considerable
de flujo. Su tarea es
limitar la presión en el
sistema a un valor
aceptable.

C. RIVERA V.
mando indirecto

Descripción: La válvula
piloto esta ajustada a
150 bar. La presión
debajo de la válvula
principal es igual a la
presión arriba de esta,
por ejemplo 100 bar
(determinada por la
carga sobre el motor
hidráulico).

C. RIVERA V.
mando indirecto

El resorte de la válvula
principal (de 1 a 5 bar)
mantiene la válvula en
la posición cerrada.
Siempre y cuando la
presión en el sistema no
alcance la presión
máxima (determinada
por la válvula piloto), el
flujo de la bomba va al
motor hidráulico.

C. RIVERA V.
mando indirecto
 Cuando el motor hidráulico
es sobrecargado, la
presión crece y abre la
válvula piloto. A partir de
ese momento la presión
arriba de la válvula
principal estará limitada a
150 bar. Sin embargo, no
todo el flujo de la bomba
puede ser drenado a
través del pequeño
estrangulamiento del canal
de by-pass

C. RIVERA V.
mando indirecto
 así que la presión debajo
de la válvula principal
seguirá incrementándose
en el valor de la presión
debida al resorte (la
presión debajo de la
válvula principal será
151...155 bar). Entonces la
válvula principal se abrirá
y la mayor parte del flujo
entregado por la bomba
será drenado a través de
dicha válvula.

C. RIVERA V.
mando indirecto
presión de mando
indirecto también puede
ser usada como una
válvula de descarga.
Normalmente la válvula
direccional 2/2 esta
activada y la presión de
apertura de la válvula
principal está
determinada por la
válvula piloto.

C. RIVERA V.
mando indirecto
 Si la válvula direccional
2/2 NO está activada, la
presión en el lado
superior de la válvula
principal será cero. La
presión en el lado
inferior de la válvula
principal abrirá la
válvula principal

C. RIVERA V.
mando indirecto
 la presión necesaria
para ello será de 3 bar
aproximadamente (casi
cero). De ese momento
en adelante la mayor
parte del caudal de la
bomba será drenado al
depósito de aceite por
la válvula principal.


C. RIVERA V.
La válvula direccional
 Con una válvula
direccional se
determina la dirección
del flujo y por lo tanto
la dirección de
operación de un motor
hidráulico ó cilindro. En
la animación usamos la
así llamada válvula
direccional 4/3; el 4/3
viene de: 4 conexiones
y 3 posiciones.

C. RIVERA V.
 La carcasa,
normalmente hecha de
fierro fundido, con 4
líneas de conexión
contiene una corredera
de acero. Esta
corredera, centrada por
resortes(muelles),
puede alternar su
posición dentro de la
carcasa.

C. RIVERA V.
 En la posición mostrada,
la posición media, el
puerto P está cerrado
así que el flujo de la
bomba debe fluir al
depósito a través de la
válvula limitadora de
presión. Esto genera
mucho calor y debe ser
evitado si es posible.

C. RIVERA V.
 Los puertos A y B están
cerrados también, así
en este caso el cilindro
estará enclavado
hidráulicamente en su
posición. Cambiando la
posición de la corredera
hacia la izquierda el
cilindro realizará su
carrera de extensión.

C. RIVERA V.
 Entonces el aceite
fluye desde al
puerto P al A hacia
la cámara del
pistón, y el aceite
de la cámara del
vástago del cilindro
fluye por el puerto
B hacia el puerto T
de vuelta al
depósito.

C. RIVERA V.
La válvula estranguladora
 Para controlar la
velocidad de un motor
hidráulico ó un cilindro,
se debe controlar el
flujo de aceite. En este
ejemplo el flujo hacia el
cilindro es controlado
por una válvula
estranguladora simple.

C. RIVERA V.
 . La presión detrás
de la válvula
estranguladora está
determinada por la
carga sobre el
cilindro y en este
caso es 80 bar. La
válvula
estranguladora esta
ajustada para un
flujo de 8 l/min.

C. RIVERA V.
 La bomba hidráulica
entrega 12 l/min
así que una parte
del flujo bombeado
fluye a través de la
válvula limitadora
de presión de vuelta
al depósito.

C. RIVERA V.
 La presión antes de la
válvula estranguladora
está determinada por la
limitadora de presión,
en este caso 120 bar.
Las caídas de presión en
el estrangulamiento(40
bar) y en la
limitadora(120 bar) se
transforman en calor.

C. RIVERA V.
 Este tipo de control
de caudal es
relativamente
barato pero tiene
una baja eficiencia
energética.

C. RIVERA V.
La válvula reguladora de caudal de 2
vías
 Control de la velocidad de un cilindro
hidráulico controlando el flujo de aceite con
una válvula reguladora de caudal de 2 vías
 Para controlar la velocidad de un motor ó
cilindro, se tiene que controlar el flujo de
aceite hacia estos componentes. Esto se
puede obtener con una válvula
estranguladora simple. El flujo a través de
una válvula estranguladora esta
determinado por:

C. RIVERA V.
vías
 a) El área de estrangulamiento: un área
grande significa una mayor cantidad de flujo
y
b) la caída de presión a través del
estrangulamiento: una mayor caída de
presión significa un incremento de flujo.
El flujo también está determinado por la
construcción de la válvula estranguladora y
por la viscosidad del fluido, pero estos
factores no se toman en cuenta.

C. RIVERA V.
vías
 En un sistema con una válvula estranguladora, la
presión en el lado de la bomba está determinada por
la válvula limitadora de presión (vea también válvula
estranguladora ). Cuando la caída de presión a través
del estrangulamiento decrece como resultado de un
incremento en la carga sobre el cilindro, el flujo de
aceite y la velocidad del cilindro decrecen también. Si
la velocidad debe ser constante e independiente de la
carga, entonces se debe usar una válvula reguladora
de caudal.

C. RIVERA V.
vías
 Como funciona?
La presión a la salida de la válvula
reguladora de caudal está determinada por
la carga sobre el cilindro. La carga es de 50
bar y crece a 90 bar cuando se señala la
animación con el puntero del mouse. La
presión en el lado de la bomba esta limitada
por la válvula limitadora de presión a 120
bar.

C. RIVERA V.
vías
 La válvula reguladora de caudal está
ajustada para 10 l/min. La bomba entrega
12 l/min: esto significa que un flujo de 2
l/min fluye a través de la válvula de control
de presión de vuelta al depósito de aceite.
La válvula reguladora de caudal, de hecho
tiene dos partes: una válvula estranguladora
(válvula de aguja) y una válvula reductora
de presión o compensador de presión. El
flujo deseado se ajusta con la válvula de
aguja.

C. RIVERA V.
vías
 El compensador de presión, con su corredera cargada
por resorte; a la izquierda mide la presión en la
entrada de la válvula de aguja (p2). En el lado
derecho de la corredera, la presión de la carga (p3) y
la del resorte empujan la corredera hacia la
izquierda. La presión del resorte es de 8 bar. La
corredera encuentra su balance cuando: p2 = p3 +
presorte ==> p2 - p3 = presorte y debido al hecho de
que presorte constante (8 bar) el compensador de
presión mantiene la caída de presión a través de la
válvula de aguja en un valor constante de 8 bar.

C. RIVERA V.
vías
 Esto significa que el flujo a través de la
válvula de aguja se mantiene constante!
Cuando la carga aumenta, la presión p3
aumenta y la corredera está fuera de
balance y es empujada hacia la izquierda. La
presión p2 crecerá también y la corredera
encontrará su balance de nuevo. La caída de
presión a través de la válvula de aguja sigue
siendo 8 bar así que el caudal se mantiene
en 10 l/min y por lo tanto la velocidad del
cilindro se mantiene constante e
independiente de la carga!!

C. RIVERA V.
vías

C. RIVERA V.
La válvula limitadora de presión en el
circuito de un motor
 El diagrama muestra el
hidráulico; el sentido de
rotación del motor esta
determinado por la
posición de la válvula
direccional 4/3 . En la
posición central de la
válvula todos los puertos
están cerrados. Después
de activar el lado izquierdo
de la válvula, el motor
hidráulico empieza a girar
en la dirección indicada.

C. RIVERA V.
 Generalmente en los
sistemas hidráulicos el
momento de inercia de
la carga impulsada es
de un nivel
considerable, así que,
en el momento en que
se activa la posición
central de la válvula
4/3, el motor actuará
como una bomba
movido por la carga.

C. RIVERA V.
 Esto ocasionará un gran
incremento de la presión
en el lado derecho del
motor hidráulico y si no
hubiese una válvula de
seguridad, los
componentes más débiles
del sistema fallarían ó
reventarían! En este
sistema por el contrario la
válvula limitadora de
presión se abrirá y el
aceite fluirá de vuelta
hacia el lado izquierdo del
motor.

C. RIVERA V.
 Debido a la presión en
el lado derecho del
motor la velocidad de
rotación de este
disminuirá hasta 0 rpm.
El motor hidráulico
tiene una línea externa
de fugas, así que parte
del aceite del circuito
desaparece a la larga.
Esto podría causar
cavitación en el lado
izquierdo del motor.

C. RIVERA V.
 En este sistema, sin
embargo, el sistema
está protegido contra la
cavitación por las
válvulas antirretorno)
(válvulas de succión).
El diagrama en esta
página es un diagrama
básico para la mayoría
de circuitos de motores.

C. RIVERA V.
La válvula antirretorno pilotada
 Una válvula antirretorno
pilotada se usa para
mantener una parte del
sistema libre de fugas
internas, por ejemplo un
cilindro hidráulico ó un
motor. Un muy buen
ejemplo es la aplicación de
la válvula antirretorno
pilotada en el cilindro
apoyo de una grúa. El
cilindro está conectado al
puerto B de la válvula
antirretorno.

C. RIVERA V.
 Cuando se entrega aceite
al puerto A, el aceite
puede fluir libremente
hacia el puerto B y al
cilindro. Cuando el patín
tiene que ser retraído, se
suministra aceite hacia la
cámara del vástago del
cilindro. La presión en el
lado del vástago es usada
como presión piloto en el
puerto Z para abrir la
válvula antiretorno.

C. RIVERA V.
 Ahora el aceite puede fluir
de vuelta desde B hacia A.
La presión en el puerto Z
necesaria para abrir la
válvula antiretorno contra
la presión del cilindro
detrás de la válvula
principal es de
aproximadamente 1/3 a
1/10 de la presión del
cilindro ( llamado rango de
apertura).

C. RIVERA V.
La válvula de contrabalance
 De hecho una válvula de
contrabalance es una válvula
antirretorno pilotada
mejorada. La mayor y más
importante diferencia entre
estas dos válvulas es que:
-la presión de apertura de una
válvula antirretorno pilotada
depende de la presión
(aplicada por la carga) detrás
de la válvula;
-la presión de apertura de una
válvula de contrabalance
depende de la presión del
resorte detrás de la válvula.

C. RIVERA V.
 El desempeño dinámico de
una válvula de balance es
muchas veces mejor que el
desempeño dinámico de
una válvula antirretorno
pilotada.
La válvula de balance se
aplica como una 'válvula
de freno' en sistemas de
grúas relativamente
pequeñas para obtener un
control positivo en un
cilindro o motor
hidráulicos con una carga
negativa.

C. RIVERA V.
 Funcionamiento (ver
diagrama):
Cuando se activa el lado
izquierdo de la válvula
direccional 4/3 el cilindro
hará su 'carrera de salida'. El
aceite fluye a través de la
válvula antirretorno que está
integrada en la carcasa de de
la válvula de balance. Para
bajar el cilindro se tiene que
activar el lado derecho de la
válvula 4/3. Desde ese
momento en adelante la
presión aumenta en el lado
del vástago del cilindro.

C. RIVERA V.
 Esta presión abre la
válvula de balance y el
aceite del lado del pistón
fluye a través de la válvula
de balance y de la válvula
direccional de vuelta al
depósito. Como la carga
ayuda a bajar al pistón-
vástago, este podría bajar
más rápido de lo que el
aceite es suministrado al
lado del vástago del
cilindro (el cilindro no esta
bajo control en ese
momento).

C. RIVERA V.
 Sin embargo, la presión en
el lado del vástago y por lo
tanto la presión piloto en
la válvula de balance
disminuirían y el resorte
cerraría la válvula de
balance, hasta que
encuentre un nuevo
'balance'. Cuando la
válvula direccional es
puesta repentinamente en
su posición central
mientras el cilindro
cargado estaba bajando, la
válvula de contrabalance
se cierra inmediatamente.

C. RIVERA V.
 Esto causará un
incremento de presión
en el lado del pistón del
cilindro. Sin embargo, la
válvula de
contrabalance se abrirá
y ajustará la presión y
así protegerá al cilindro
contra una
sobrepresión!.

C. RIVERA V.
El acumulador
 Cuando el sistema necesita un caudal
considerable por un periodo corto
 cuando el sistema ó una parte de este
tiene que permanecer bajo presión;
 para acumular picos de presión ó
vibraciones de presión ;
 como un elemento de amortiguación.

C. RIVERA V.
El acumulador
 En los sistemas hidráulicos se usan los
siguientes tipos de acumuladores:
 El acumulador de pistón; animación (para
suministrar aceite; acumulador relativamente
lento debido a la fricción entre el pistón y el
cilindro)
 el acumulador de vejiga (para suministrar aceite;
acumulador rápido)
 el acumulador de diafragma (elemento de
amortiguación; compensador de presión)

C. RIVERA V.
El acumulador
 Este ejemplo explica el funcionamiento del
acumulador de pistón (animación); el
funcionamiento de los otros tipos es similar
a este. En el lado del pistón el acumulador el
llenado con nitrógeno gaseoso. La presión
del gas debe tener cierto valor, en este caso
80 bar (8 Mpa). Esta presión,
predeterminada por el fabricante del
sistema, tiene que ser comprobada cuando
no haya aceite en el otro lado del pistón.

C. RIVERA V.
El acumulador
 En el momento en que el acumulador es
llenado con aceite, la presión en el lado del
aceite crece de inmediato hasta el nivel de
la presión del gas. Puede ver esto en la
animación. Para un funcionamiento
adecuado del sistema, la presión del gas
debe tener el valor correcto. Los fabricantes
recomiendan cada cuánto tiempo se debe
comprobar la presión.

C. RIVERA V.
El acumulador
 Cuidado: Los acumuladores almacenan
energía hidráulica y por lo tanto pueden ser
muy peligrosos, especialmente cuando no se
está familiarizado con el sistema y los
acumuladores!!
Cuando repare ó modifique un sistema
hidráulico asegúrese de que el acumulador
esté drenado y proceda al corte como
sugiere el fabricante!

C. RIVERA V.
El cilindro con amortiguación de fin
de carrera
 Cuando se alcanza el fin
de la carrera el pistón y
el vástago son
desacelerados hasta la
parada. La energía
cinética resultante de
esto, debe ser
absorbida por un tope
final, la cabeza del
cilindro ó la tapa del
cilindro. La capacidad
de absorber esta
energía depende del
límite elástico del
material.

C. RIVERA V.
El cilindro con amortiguación de fin
de carrera
 Si la energía cinética
excede este límite, el
cilindro necesita un
amortiguamiento externo
ó interno. En este ejemplo
usamos un
amortiguamiento interno.
Cuando el pistón con el
buje amortiguador ingresa
al agujero en la tapa del
cilindro, el fluido debe
escapar desde la cámara
del pistón a través de una
válvula estranguladora
variable. Este
estrangulamiento regula el
grado de amortiguación

C. RIVERA V.
El sistema de lazo cerrado con la bomba
principal en cilindrada cero

C. RIVERA V.
El sistema de lazo cerrado con la
bomba principal activada

C. RIVERA V.
Cavitación
 Un fenómeno
indeseable en un
sistema hidráulico es la
cavitación. La mayoría
de las veces la
cavitación ocurre en la
parte de succión del
sistema. Cuando ocurre
cavitación, la presión
del fluido decrece a un
nivel por debajo de la
presión ambiental
formando así vacíos en
el fluido.

C. RIVERA V.
Cavitación
 Cuando la presión se
incrementa, por ejemplo
en la bomba, estos vacíos
implosionan. Durante esta
implosión la presión se
incrementa
tremendamente y la
temperatura alcanza
aproximadamente los
1100ºC. La alta presión
junto con la alta
temperatura, causan
mucho daño a los
componentes hidráulicos.
Una bomba cavitante
podría deteriorarse por
completo en algunas horas
y los cuerpos del desgaste
podrían causar daño al
sistema.

C. RIVERA V.
Cavitación
 La cavitacion puede ser
causada por:
 Aceleración del flujo de
aceite después de un
estrangulamiento ó
cuando al aceite
contiene agua o aire
 Alta temperatura del
fluido
 Una resistencia
hidráulica en la parte de
succión del sistema

C. RIVERA V.
Cavitación
 Diámetro muy pequeño
de la línea de succión
 Una manguera de
succión con el interior
dañado
 Un filtro de succión
obstruido con
suciedad(animación)
 Alta viscosidad del
aceite
 Ventilación insuficiente
del depósito de aceite

C. RIVERA V.
Compresibilidad de los fluidos
 Muchas personas piensan que un fluido es
incompresible. Sin embargo, los fluidos son
como cualquier material, compresibles en
cierta medida. Para cálculos: el grado de
compresibilidad de un fluido es considerado
el 1% del volumen por cada 100 bar. Esto
significa que por ejemplo, cuando se agrega
aceite a un barril de 200 litros que ya está
completamente lleno, la presión aumentará
en 100 bar por cada 2 litros de aceite
adicional.

C. RIVERA V.
 Cuando se aumentan 3 litros, el incremento de
presión será de 150 bar. La compresibilidad de un
fluido juega un papel muy importante en, por
ejemplo, sistemas hidráulicos rápidos como los
servo-sistemas de un simulador de vuelo. Para
obtener un desempeño dinámico máximo, la
compresibilidad debe ser la menor posible. Esto se
obtiene montando las válvulas de control
directamente sobre el motor ó cilindro hidráulico. En
tal caso la cantidad de fluido entre la válvula de
control y al actuador es la menor.

C. RIVERA V.
 Calcular para un deposito de 140 litros:
 Si se adicionan 5 litros¿cuál es aumento
de la presión?
 Si la presión aumento en 180 bar¿qué
cantidad de liquido se adiciono?
 ¿cuál es la presión final si en adicionar 3
litros, si la presion normal era de 150 bar?

C. RIVERA V.
Como se crea la presión en un
circuito hidráulico
 La presión se origina cuando el
caudal encuentra resistencia. La
resistencia puede ser debida a la
carga del actuador o a una
restricción ( u orificio) en las
tuberías.

C. RIVERA V.
Derivaciones de caudal
 Una característica inherente a los
líquidos, es que siempre toman el
camino de menor resistencia. Asi
pues, cuando las derivaciones ofrecen
resistencias diferentes, la presi6n
aumenta solamente en la cantidad
requerida para circular por el camino
de menos resistencia

C. RIVERA V.
Derivaciones de caudal
 Cuando el caudal de salida de una
bomba se dirige hacia dos actuadores,
el actuador que necesita menos
presión es el primero en moverse.
Como es difícil equilibrar las cargas
exactas, los cilindros que deben
moverse juntos se suelen conectar
mecánicamente.

C. RIVERA V.
Circulación de caudal en serie
 Cuando las resistencias al caudal están
conectadas en serie, las presiones se
suman.

C. RIVERA V.
Caída de presión a través de un
orificio
 Un orificio es un paso restringido en una línea
hidráulica o componente, usado para controlar el
caudal o crear una diferencia de presión ( caída
de presión) Para que el aceite fluya a través de
un orificio, tiene que haber una diferencia de
presión a través del orificio (el término caída"
procede del hecho de que la presión inferior
siempre está más abajo en el sentido de la
corriente). Inversamente, si no hay caudal no
hay diferencia de presión a través del orificio.

C. RIVERA V.
Velocidad de un actuador
 La velocidad de desplazamiento del
vástago de un cilindro o de giro de un
motor depende de su tamaño y del caudal
que se le envía. Para relacionar el caudal
con la velocidad, consideremos el volumen
que requiere el actuador para obtener un
desplazamiento determinado.

C. RIVERA V.
 La relación entre estas
magnitudes puede
expresarse como
sigue:

C. RIVERA V.
 Volumen/tiempo=velocidad*superficie
 S=centímetros cuadrados
 V= centímetros/minuto
 Según esto, podemos sacar las
siguientes conclusiones:
 que la fuerza o par de un actuador es
directamente proporcional a la presi6n
e independiente del caudal
 Que su velocidad depende del caudal
que reciba. ,con independencia de la
presión.

C. RIVERA V.
 Calcular Velocidad y caudal de dos
actuadores
1. Diametro 25 cm, tiempo 2 segundos,
largo 60 cm
2. Diametro 12 cm, velocidad 9 cm/s largo
45 cm

C. RIVERA V.
Velocidad en las tuberías
 A este respecto, hay que observar que: La
velocidad a que circula el fluido hidráulico a
través de las líneas es una consideraci6n de
diseño importante, debido al efecto de la
velocidad sobre el rozamiento. generalmente las
velocidades recomendadas son:
 Línea de aspiración de la bomba: de 0,6 a 1,2
metros por segundo.
 Línea de trabajo: de 2 a 5 metros por segundo.

C. RIVERA V.
Velocidad en las tuberías
 1- La velocidad del aceite varia inversamente al cuadrado
del diámetro interior del tubo.
 2- Generalmente el rozamiento de un liquido que circula
por una línea es proporcional a la velocidad. Sin embargo,
si el régimen fuese turbulento, el rozamiento variaría con el
cuadrado de la velocidad.
 El rozamiento origina turbulencia en la corriente de aceite y
opone resistencia al caudal, lo que da como resultado un
aumento de presión en la línea. Se recomienda una
velocidad muy baja para la línea de aspiración de la bomba
porque allí la caída de presión admisible es muy pequeña.

C. RIVERA V.
Selección del diámetro de tubería
 Se dispone de dos fórmulas
para calcular el diámetro y la
velocidad en las tuberías
hidráulicas.
 Si se conocen el caudal en
1/mm. y la velocidad
deseada, se utiliza esta
relación para hallar la secci6n
interior:
 Cuando se tiene el caudal en
1/mm y el diámetro de la
tubería, se utiliza esta
relación para hallar cual será
la velocidad final:

C. RIVERA V.
Selección del diámetro de tubería
 Calcular diámetro de tubería de caudal 20
l/s
Y una velocidad de 50 cm/
Calcular diametros de cañeria , si de sea
desplazar un volumen de 2000 litros en 1
hora, a una velocidad de 7 m/s

C. RIVERA V.
Trabajo y potencia
 Cuando se ejerce una fuerza a lo largo de una
distancia, se realiza un trabajo:
 Trabajo = fuerza x distancia
 El trabajo se expresa generalmente en Kgm. Por
ejemplo, si un peso de lo Kp se eleva a 10
metros, el trabajo es 10 Kp x 10 m, o sea 100
Kgm.
 La fórmula precedente para el trabajo no toma en
consideraci6n con que velocidad se realiza dicho
trabajo. El trabajo realizado por unidad de tiempo
se denomina potencia.

C. RIVERA V.
Trabajo y potencia
 Para visualizar la potencia
pensemos en la operación
de subir :unas escaleras.
El trabajo realizado es el
peso del cuerpo
multiplicado por la altura
de las escaleras. Pero es
más difícil correr por las
escaleras que andar.
Cuando se corre se hace el
mismo trabajo pero a
mayor velocidad.

C. RIVERA V.
Trabajo y potencia
 La unidad de potencia es el caballo de potencia,
en abreviatura hp. Es equivalente a 75 Kgm/seg.
También tiene equivalencias en potencias
eléctrica y calorífica.
 1 hp = 746 W (potencia eléctrica)
 1 hp - 176,6 cal/seg (potencia calorífica)
 Evidentemente es deseable poder transformar la
potencia hidráulica en potencia mecánica y
conocer su equivalente mecánico , eléctrico y
calorífico.

C. RIVERA V.
Potencia en un sistema hidráulico
 En un sistema hidráulico la velocidad queda indicada por el
caudal, en litros por minuto, y la fuerza, por la presión. De
esta forma podemos expresar la potencia hidráulica como
sigue:

C. RIVERA V.
 Para expresar esta relación en unidades,
hacemos lo siguiente:

C. RIVERA V.

Así:

C. RIVERA V.

Esta fórmula corresponde a la potencia hidráulica a la salida de la
bomba. La potencia requerida para accionaría ser algo mayor
puesto que el rendimiento del sistema no es del 100 %
Si suponemos un rendimiento medio del 80%, la potencia
mecánica para el accionamiento de la bomba será:

C. RIVERA V.
Potencia y par

De forma equivalente podríamos deducir que:

C. RIVERA V.
Diseño de un sistema hidráulico
sencillo
 A partir de la información dada es posible diseñar
un circuito hidráulico sencillo . Se indica a
continuación la forma en que se debe proceder
para hacerlo
 Para diseñar un circuito , la primera consideración
es sobre el trabajo que se debe realizar. Este
trabajo puede ser levantar un peso, girar una
herramienta o bloquear algún elemento. El
trabajo determina el tipo de actuador que hay
que utilizar.

C. RIVERA V.
sencillo
 Probablemente el primer paso será la selección
del actuador.
 Si los requerimientos fuesen simplemente de
levantar una carga,. un cilindro hidráulico
colocado bajo ella haría el trabajo . La longitud
de carrera del cilindro seria, por lo menos ,igual a
la distancia de desplazamiento de la carga. Su
superficie se determinaría mediante la fuerza
requerida para elevar la carga y la presión de
funcionamiento deseada.

C. RIVERA V.
sencillo
 Supongamos que un peso de 4000 Kp ha de elevarse. a
una altura de 1 metro y que la presi6n máxima de
funcionamiento debe limitarse a 50 Kp/cm2 El cilindro
seleccionado tendría una longitud de carrera de, por lo me
nos, 1 metro, y con una superficie de pist6n de 80 cm2
proporcionaría una fuerza máxima de 4000 Kp. Esto, sin
embargo, no prevé ningún margen de error. Una mejor
selecci6n seria un cilindro de 100 cm2 que permitiría
levantar la carga a 50 Kp/cm2 proporcionando una
capacidad de elevación de hasta 5000 Kp.

C. RIVERA V.
sencillo
 El desplazamiento hacia arriba y hacia abajo del
cilindro seria controlado mediante una válvula
direccional. Si la carga debe detenerse en puntos
intermedios de su trayecto, la válvula direccional
deber tener una posici6n neutral en la cual el
caudal de aceite del lado inferior del pistón quede
bloqueado, para soportar el peso sobre el
cilindro. La velocidad a la cual debe desplazarse
la carga determina el tamaño de la bomba.

C. RIVERA V.
sencillo
 El pistón de 100 cm2 desplaza 100 cm3 por cada
cm que se levanta El mover el cilindro 10 cm
requerirá 1000 cm3 de aceite. Si hay que
moverlo a razón de 10 cm por segundo, requerirá
1000 cm3 de aceite por segundo o 60 1/mm.
Como las bombas generalmente se dimensionan
en galones por minuto , será necesario dividir
60/3,765 para obtener el valor en galones por
minuto; 60/3,785 = 16 gpm.

C. RIVERA V.
sencillo
 La potencia necesaria para
accionar la bomba depende
de su caudal y de la presión
a la cual funciona. La
fórmula siguiente determina
el tamaño del motor
eléctrico requerido,
suponiendo un rendimiento
medio del 80 %

C. RIVERA V.
sencillo
 Para impedir la sobrecarga del motor eléctrico y
para proteger .la bomba y otros componentes
contra una presión excesiva, debida a
sobrecargas o bloqueo, se monta una válvula de
seguridad para limitar la presión máxima del
sistema, en la línea, entre la salida de la bomba y
la entrada de la válvula direccional.Un depósito
dimensionado para contener aproximadamente
de 2 a 3 veces la capacidad de la bomba en
galones por minuto y tuberías de interconexión
adecuadas completarán el sistema.

C. RIVERA V.
Como se mide el caudal
 Existen dos maneras de medir el caudal de un liquido:
 Velocidad. Es la velocidad media de las partículas del
liquido en un punto determinado a la distancia media que
las partículas recorren por unidad de tiempo. Se mide en
metros por segundo o en metros por minuto.
 Caudal. Es la cantidad de liquido que pasa por un punto,
por unidad de tiempo. Los caudales grandes se miden en
litros por minuto. Los caudales pequeños pueden
expresarse en cm3/minuto.

C. RIVERA V.
Caudal y velocidad
 La velocidad de un actuador hidráulico,
depende siempre del tamaño del actuador
y del caudal que actúa sobre él.
Como el volumen de un actuador se
expresa generalmente en litros, hay que
tener en cuenta que:
 1 1/mm = 1 dm3/min = 1000 cm3/ min

C. RIVERA V.
Régimen laminar y turbulento
 Idealmente, cuando las partículas de un liquido
circulan por una tubería se mueven según
trayectorias rectas y paralelas. Este régimen se
denomina laminar y se produce a baja velocidad,
en tuberías rectas. Con régimen laminar el
rozamiento es menor.
 Cuando las trayectorias de las partículas no son
paralelas y se cruzan, el régimen se denomina
turbulento.

C. RIVERA V.
Régimen laminar y turbulento
 El régimen turbulento se origina por
cambios bruscos en la dirección o en la
sección, o por una velocidad demasiado
elevada. El resultado es un rozamiento
mucho mayor que origina calentamiento,
aumenta la presión de trabajo y malgasta
potencia

C. RIVERA V.
Teorema de Bernoulli
 El fluido hidráulico, en un sistema que trabaja,
contiene energía bajo tres formas: energía
cinética que depende de la velocidad y masa del
fluido, energía potencial que depende de su
posición,' y energía de presión que depende de
su compresión.
 Daniel Bernoulli, un científico suizo, demostró
que, en un sistema con caudal constante, la
energía se transforma de una forma u otra cada
vez que se modifica el área de la sección
transversal de la tubería.

C. RIVERA V.
 El principio de Bernoulli afirma que la
suma de las energías cinética, potencial y
de presión, en distintos puntos del
sistema, debe ser constante. Al variar el
diámetro de la tubería la velocidad
cambia.

C. RIVERA V.
 Así pues, la energía cinética aumenta o
disminuye. Ahora bien, la energía no
puede crearse ni destruirse. Por lo tanto la
variación de energía cinética debe ser
compensada por un aumento o
disminución de la energía de compresión,
es decir, de la presión.

C. RIVERA V.
 La utilización de un tubo de Venturí en el
carburador de un automóvil , es un
ejemplo familiar del teorema de Bernoulli.
La presión del aire, que pasa a través del
cuerpo del carburador, disminuye cuando
pasa por un estrangulamiento. La
disminución de presión permite que fluya
la gasolina, se vaporice y se mezcle con la
corriente de aire.

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