CURSO_HIDRAULICA. partes principales y conceptos

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CPV_Pneum_et.ppt /
PV-IIP / Rb / 04. 98
Bienvenidos
al seminario
HIDRAULICA INDUSTRIAL
BASICA.

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Juntos avanzaremos
Presentación
•NOMBRE
•PUESTO
•ANTIGUEDAD
•EMPRESA

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Juntos avanzaremos
EXPECTATIVAS
¿QUE ESPERAN APRENDER?

Objetivo
 Aprender a diseñar, construir y probar circuitos
hidráulicos básicos.
 Reducir el tiempo de paro del proceso
encontrado y corrigiendo fallas en sistemas
hidráulicos.
 Aumentar la productividad aplicando la
Hidráulica en la automatización de procesos
industriales.
 Conocer los últimos avances y desarrollos en
Hidráulica.

Contenido
• Introducción.
•Conceptos básicos de la Hidráulica.
•Forma básica de un sistema hidráulico.
•Fuente de energía.
•Filtros.
•Elementos de trabajo.
•Elementos de mando.
•Ejercicios.
•Sugerencias para evitar problemas.

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Juntos avanzaremos
Horario
•Inicio 09:00 Hrs.
•Receso 11:00 a 11:30Hrs.
•Comida 13:30
•Fin de sesión 17:00 Hrs.

Seminario H511 Hidraulica Industrial
Email: gpalacios.festo@mexico.com
Introduccion
 Aplicaciones de la Hidráulica.
Estacionaria
» Todo tipo de máquinas de produccion y montaje
» Líneas de transferencia
» Equipos de elevacion y transporte
» Prensas
» Máquinas para moldear por inyeccion
» Laminadoras
» Elevadores

Introduccion
Móvil
» Máquinas para la construccion.
» Volquetes, palas mecánicas, plataformas de carga.
» Sistemas de elevacion y transporte
» Máquinas para la agricultura.

Conceptos Basicos
 Definicion de Hidráulica.
Es la ciencia de las
fuerzas y movimientos
transmitidos por
líquidos.
 Clasificación de la
Hidráulica.
Hidrostática.
» Estudia a los líquidos
en reposo
Hidrodinámica
» Estudia a los líquidos
en movimiento.

Conceptos Basicos.
 Hidrostática.
Fuerza:
» F = ma.
» P = mg.
» Unidades:
 F(Newton).
 F (Kgf).
 F (lb).
Hidrostática.
Presión:
»P = F/A.
»A(area) m2 , cm2,
pulg2.
»Unidades:
P (Pascal) N/ m2.
P (Bar) Kg/ cm2.
P (PSI) Lb/ pulg2 .

Conceptos Basicos
 Hidrostática.
El principio de Pascal.
» Si una fuerza F1 actua sobre una superficie A1de un
liquido contenido en un recipiente cerrado, surge una
presion P1 que se extiende en todo el liquido. En todos
los puntos del sistema cerrado, la presion es la misma.

Conceptos Básicos
 Hidrostática.
Aplicaciones de ¨El principio de Pascal¨.
Multiplicación de fuerzas.
Multiplicación de presión.
Multiplicación de distancia.

Conceptos Básicos
 Hidrodinámica.
Caudal: es el volumen del líquido que fluye a través de un
tubo en un tiempo definido.
» Q=V/t.
» Q=A*v.
» V(volumen) (m3, lt, Galones)
» v (velocidad) (m/s)
» Unidades:
 lt / min , GPM, m3/s.

Conceptos Basicos
 Hidrodinamica.
Ecuacion de Continuidad:
» El caudal volumetrico de un liquido que fluye por un tubo
de varios diametros es igual en cualquier parte del tubo.
Ello significa que el fluido atraviesa los segmentos mas
pequeños con mayor velocidad.

Conceptos Basicos
 Hidrodinámica.
Ejemplo sobre la conservacion constante del caudal.
» Q1 = Q2 = Q3
» 10 = 10 = 10
» A1v1 = A2v2 = A3v3
» (5)(2) = (2)(5) = (5)(2)
Ley de conservacion de energía.
» Et = Ep + Ev
» 500 = 250 + 250
» 500 = 200 + 400
» 500 = 250 + 250

Conceptos Básicos
 Símbolos de los elementos de medición.
Manómetro.
Termómetro.
Caudalímetro.
Indicador de nivel de llenado.

Forma básica de un sistema hidráulico
 Fuente de energía.
Tanque de almacenamiento.
Bombas y aceites.
 Acondicionamiento
Filtros.
Intercabiadores de calor.
 Elementos de trabajo.
 Elementos de mando.
 Tuberías.

Fuente de energía.
 Tanque de aceite.
 Filtro.
 Bomba.
 Motor.
 Manómetro.
 Limitadora de presión.
 Termómetro.

Fuente de energía.
 Fuente de energía.
Tubo de aspiración.
Motor y bomba.
Chapa de amortiguación.
Camara de aspiración
Camara del aceite de
retorno.
Indicador de nivel y
temperatura.
Compuerta de limpieza.
Filtro de llenado.
Tubo de retorno.

Fuente de energía
 Bombas y aceites.
Maquinas:
» Máquinas mecánicas.
» Máquinas eléctricas.
» Máquinas de fluido.
 Máquinas térmicas.
 Máquinas hidráulicas.
– Turbomáquinas.(cambio en el valor y dirección del fluido).
– Máquinas de desplazamiento positivo.(cede energía al fluido).
(alternativo y rotativos)

Fuente de energía
Desplazamiento positivo.(consiste en el movimiento de un
fluido causado por la disminución del volumen de una
cámara.)
Alternativas: bombeo de líquidos y transmisiones hidráulicos
y neumáticos.
Rotativas:
 Embolos radiales y émbolos axiales. (Bombas de pistones
axiales radiales y axiales.)
Engranajes: Engranajes externos / internos, Bomba de
tornillo y de lóbulos.
Paletas: Rotor balanceado / desbalanceado..

Fuente de energía
Bomba de engranes externos.

Fuente de energía
Bomba de engranes internos.

Fuente de energía
Curva característica de la bomba.

Fuente de energia.
Viscosidad:
» Es un parámetro que indica que tan fácilmente fluye un
líquido.
» Unidades: cSt (centiStoke) , Stoke.
» m2/s, cm2/s, mm2/s.
Cavitación:
» La cavitación es la eliminación de pequeñisimas partículas
en las superficies de los materiales. Esta destrucción del
material se debe a picos locales de presión y aumentos
fuertes de presión.

Fuente de energía.
Cavitación.

Fuente de energía
Tipos de fluidos:
» Laminar
 Es un líquido que fluye en el tubo en capas
cilindricas y ordenadas.
» Turbulento
 Es un líquido que fluye con perturbaciones que
provocan remolinos los cuales producen perdida
de energía.

Fuente de energía
Numero de Reynolds.
» Re = (v * d)/
» v = velocidad del flujo del líquido (m/s).
» d = diametro del tubo (m).
»  = viscosidad cinematica (m2/s ).

Fuente de energía.
En base al número de Reynolds podemos encontrar la
velocidad crítica del fluido:
Vcrit = (Recrit * )/d = (2300 *) / d.
Para tuberías de aspiracion:
» 1.5 m/s.
Para tuberías de retorno:
» 2.0 m/s.

Fuente de energía.
Tuberias de impulsion
» 50 bar 4.0 m/s.
» 100 bar 4.5 m/s.
» 150 bar 5.0 m/s.
» 200 bar 5.5 m/s.
» 300 bar 6.0 m/s.

Fuente de energia.
Fluidos hidraulicos.
» Aceites hidráulicos: Líquidos elaborados en base a
aceites minerales.
» Fluidos hidráulicos utilizados en zonas de mayor peligro
de incendio (aceites sintéticos) son denominados líquidos
difícilmente inflamables.
 minería
 maquinas de fundición bajo presión.
 prensas de forja.
 plantas siderurgicas.

Fuente de energía.
Fluidos hidraulicos.
» Funciones: Trasmitir presión, lubricar, refrigerar,
amortiguar, proteger contra la corrosión, eliminar
partículas abrasivas y transmitir señales.
» Propiedades: Una densidad baja, viscosidad no muy baja,
buenas características de viscosidad contra la
temperatura y presión, resistencia al envejecimiento, baja
inflamabilidad y compatibilidad con otros materiales.
» Condiciones: Segregar aire, no formar espuma,
resistencia al frío, protección contra desgaste y corrosión
y capacidad de segregar agua.

Fuente de energía.
Tipos de aceites:
» Minerales
Denominación Características
especiales
HL Protección
anticorrosiva y
aumento de la
resistencia al
envejecimiento.
HLP Mayor resistencia al
desgate.
HV Viscosidad menos
afectada por la
temperatura.

Fuente de energía.
CLASIFICACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE ACEITES
MINERALES.
•ISO VG 10 Zonas frías.
•ISO VG 22 Aplicaciobes a la intemperie/ H. móvil.
•ISO VG 22-32-46 68 Temperaturas normales
•ISO VG 100 Equipos con altas temperaturas en
ámbitos cerrados.

Fuente de energía.
Tipos de aceites:
» Sintéticos
Denominación Composición Contenido
en agua.
HFA Emulsiones
de aceite y
agua.
80..90%
HFB Emulsiones
de aceite y
agua
40 %
HFC Soluciones
acuosas
(glicol
acuoso)
35..55 %
HFD Líquidos
anhídridos
0..0.1%

Acondicionamiento.
 Filtros.
Tienen la función de mantener la suciedad en niveles
permisibles para evitar un desgaste precoz de los elementos.
Las partículas de suciedad se miden en m y en
concordancia con ello se indica tambien el grado de filtración.

Acondicionamiento.
 Filtros.
Filtración del aceite de descarga.
Presión de
funcionamiento
Hasta 30 bar max.
Caudal Hasta 1300 l/min en
el depósito.
Hasta 3900 l/min en
las tuberías.
Grado de filtración 10 – 25 m
Dif. de presión
máxima.
Hasta 70 bar según
el tipo de cartucho.

Acondicionamiento.
 Filtros.
Filtros de presión.
Presión de
funcionamiento
Hasta 420 bar max.
Caudal Hasta 330 l/min.
Dif. de presión
máxima.
Hasta 200 bar
según el tipo de
cartucho.

Acondicionamiento.
 Filtros.
Filtros de aspiración.

Acondicionamiento.
 Sistemas de refrigeración.
El aceite al fluir por las tuberías y los elementos de
trabajo se produce fricción y por pérdida de energía por
calentamniento. Las temperaturas no deberían de ser
superior a 50grados hasta los 6o grados.
Refrigeración por aire hasta 25 grados
Refrigeración por agua. hasta por 35 grados.
Refrigeración por agentes frigoríficos

Acondicionamiento.
 Sistemas de calefacción.
Es necesario recurrir a un sistema de calefacción para
alcanzar rápidamente las temperaturas de servicio
óptimas.
Circuitos de precalentamiento
35 a 55 grados en sistemas estacionarios
45 a 65 grados para sistemas móviles.

Elementos de Trabajo.
 Cilindros:
 Transforman la energía hidráulica
en energía mecánica. Los cilindros
producen movimientos lineales, por
lo que también son denominados
motores lineales. Los cilindros
hidráulicos se clasifican en los dos
siguientes tipos básicos.
» Cilindros de simple efecto.
 Con retorno por fuerza
externa.
 Con retorno por resorte.
 Telescópico.

Elementos de Trabajo.
 Cilindros:
Los cilindros hidráulicos se
clasifican en los dos siguientes
tipos básicos.
» Cilindros de doble efecto.
 Cilindro de doble efecto.
 Cilindro de doble vástago.
 Cilindro diferencial.
 Cilindro telescópico.
 Cilindro con
amortiguaciones de
posiciones finales.

Elementos de trabajo.
 Construcción del cilindro.
Construcción de un cilindro de simple efecto.

 Construcción del cilindro.
Construcción de un cilindro de doble efecto.

 Datos técnicos:
F = P * A*v
A = (d2*)/4.
A = F/(p* v* ).
d = 4*F/ /(p* v* ).

Elementos de mando.
 Las válvulas son dispositivos que influyen en el
paso , el bloqueo y dirección del flujo de aceite. Las
válvulas controlan o regulan la presión y caudal.
Además toda válvula es una resistencia.
Válvulas de vías.
Válvulas reguladoras de presión
Válvulas de antiretorno.
Válvulas reguladoras de caudal.

Elementos de mando.
 Dimensiones nominales.
Diámetro nominal en mm.
(4,6,10,16,20,22,25,30,32,40,50,52,63,82,100,102)
Presión nominal. en Bar
(25,40,63,100,200,250,315,400, 500, 630)
Caudal nominal. Cantidad de aceite que provoca un
caida de presión de 1 bar.
Caudal máximo. Cantidad máxima de aceite en l/min
que puede fluir en la válvula.
Margen de viscosidad (20 hasta 230 mm2/s)
Margen de temperatura(10 hasta 80 grados)

Elementos de mando.
 Identificación de válvulas.
Posiciones.
Vías
Bloqueos
Pasos de aceite.
Número
de vías
Número de
posiciones
Entrada
Desfogue
Bloqueo
bloqueo
paso de aceite
tanque
3 2
paso de aceite
vias posiciones

Elementos de mando.
 Accionamientos
Accionamiento por leva.
Retorno por resorte.
Accionamiento por rodillo.

Elementos de mando.
 Accionamientos
Accionamiento general
con retorno por resorte.
Accionamiento por botón y
retorno por resorte.
Accionamiento por
palanca y enclavamiento
mecánico.
Accionamiento por pedal.

Elementos de mando.
 Nomenclatura.
Denominación Norma ISO
Servicios A, B.
Alimentación de
presión.
P
Tanque T
Fugas L

Elementos de mando.
 Válvulas de tres
posiciones hidráulicas.

Elementos de mando.
 Principio de corredera.
 Aceite de fuga
 Sensible a la suciedad.
 Configuración sencilla.
 Compensación de
presión.
 Carrera de accionamiento
larga.
 Principio de asiento.
 Cierre hermético
 poco sensible a la
suciedad.
 Configuración complicada
en el caso de válvulas de
muchas vías.
 Necesidad de compensar
la presión.
 Carrera de accionamiento
corta.
• Por sus tipos constructivos

Elementos de mando.
 Por sus tipos constructivos.
Sistemas de asiento.

Elementos de mando.
Sistemas de corredera.

Elementos de mando.
 Por sus características de conmutación.
Positivo
Negativo
Cero.

Elementos de mando.
 Por sus características de conmutación.

Elementos de mando.
Perfiles del émbolo.
Perfil recto
Perfil cónico
Perfil con ranuras axiales.
(permiten que no se estrangule
abrupta sino paulatinamente el
caudal volumétrico)
Perfiles del émbolo.
Ranuras anulares: Las ranuras permiten compensar la presión
y así el émbolo se desliza por una ligera película de aceite por
lo que para accionarlo se requiere poca fuerza y disminuye la
fricción.

Ejercicio1 (Dobladora de Tubo).
 Válvula limitadora de presión.
Estas válvulas permiten ajustar y limitar la presión en un
sistema hidráulico.

Ejercicio1 (Dobladora de Tubo).
 Válvula distribuidora 4/2.

Ejercicio1 (Cucharón de vaciado).
 Enunciado del ejercicio.
Un cilindro de doble efecto se encarga de vaciar líquido de
un depósito a otro. El cilindro deberá ser accionado con una
válvula de 4/2 vías de retorno por muelle, para que el
operario tenga que mantener accionada la válvula durante el
proceso de apertura. Al soltar la palanca que acciona sobre
la válvula, el cucharón vuelve a bajar.

Ejercicio1 (Cucharón de vaciado).
 Descripción del ejercicio.

Ejercicio2 (Máquina excavadora).
 Válvulas distribuidoras de tres posiciones:
Válvula de centro cerrado.

 Válvulas distribuidoras de tres posiciones:
Válvula de centro a recirculación.

Se desea implementar un circuito hidráulico para controlar
una pala escavadora. La posición se debe manipular en
cualquier lugar y además evitar el enfriamiento del aceite.

Ejercicio2 (Tolva).

Ejercicio3 (Horno de pintado en seco)..
 Válvulas de anrirretorno o
de cierre..
Válvula de antirretorno sin
muelle.
Válvula de antirretorno
con muelle.
desbloqueable.
doble desbloqueable.

Ejercicio3 (Horno de pintado en seco).
 Válvula antirretorno con muelle.

 Válvula antirretorno doblemente desbloqueable.

 Válvula distribuidora con salidas a descarga.
 Válvula distribuidora con centro H.
Mantener un cilindro extendido con una carga para pintar,
dentro del horno. El sistema no debe perder el nivel y
debe posicionarse en cualquier lugar.

Ejercicio4 y 5 (Grúa hidráulica).
 Válvulas reguladoras de
caudal.
Válvulas de control de
caudal.
» Estrangulamiento.
» Diafragma.
Válvulas reguladoras de
caudal (presión
compensada).

 Válvulas de estrangulamiento de caudal
(de aguja).

 Válvulas de estrangulamiento de caudal
(helicoidal).

caudal.
Válvula reguladora de
caudal unidireccional.

caudal.
caudal con presión
compensada.

 Enunciado del
ejercicio.
Se desea controlar
una grúa para levantar
equipo pesado. El
accionamiento debe
ser a una velocidad
regulada y evitar que
la misma carga jale el
vástago del cilindro.
 Descripción del
ejercicio.

 El arreglo de
contrabalance.
Como generadora de
carga.
Como contrabalance.

Ejercicio 6 (Taladro de banco).
Un cilindro hidráulico controla el avance vertical del
cabezal del taladro; éste debe acercarse rápidamente
hasta la pieza por ser maquinada y automáticamente
debe cambiar a una velocidad baja y regulable para
hacer la perforación. Para minimizar tiempos de
maniobra, el retroceso del cabezal debe efectuarse a la
máxima velocidad posible. El operador debe ser capaz
de detener el cabezal en cualquier posición.

Ejercicio 6 (Taladro de banco).

Ejercicio 7 (Enderezador).
 Válvula reguladora de
presión.
presión de dos vías.
presión de tres vías.

presión.
presión de dos vías.

presión.
presión de tres vías.

Debe empujarse con un
cilindro hidráulico una
prensa contra una placa y
sujetar con una presión
regulada.

Ejercicio 8 (Circuito regenerativo).
 Cilindro diferencial.
Aplicaciones
Con un cilindro diferencial
establecer el circuito que
permita controlar la
salidad y el retroceso a
velocidades iguales.

Ejercicio 8 (Circuito regenerativo).
 Circuito regenerativo.

Ejercicio 9 (Dispositivo de prensado).
 Explicación de secuencias.
 Diagrama espacio-fase.
 Aplicación del limitador de presión como válvula de
secuencia.
Se desea unir dos piezas a través de un sistema de
ensamblado. Primeramente el cilindro A avanza hasta tocar
la pieza (saliendo completamente) y despues el cilindro B lo
hace para presionar por abajo. El accionamiento es manual
y los dos cilindros regresan una vez soltando al
accionamiento.

Ejercicio 9 (Dispositivo de prensado).

Ejercicio 10 (Control de velocidad de un motor hidráulico).
Controlar el accionamiento
de un motor hidráulico a
una velocidad regulada.
Ecuación característica de
una motor hidráulico.

Ejercicio 11 (Análisis de un sistema hidráulico).
 Necesitamos diseñar un sistema de elevación hidráulico
(gato hidráulico) con los siguientes requerimientos.
Elevar un peso de 2000 kg.
A una altura de 3 m.
En un tiempo de 30 seg.
A una presión de 1500 lb/pulg2.
 Calculo del diámetro del cilindro.
 Calculo del caudal necesario.
 Cálculo del diámetro de la tubería de impulso.
 Cálculo de la bomba y la válvula.
 Cálculo de la potencia del motor.

Sugerencias para evitar problemas hidráulicos.
 Sin presión
 Bajo nivel de aceite.
 El caudal de la bomba invertido o bomba parada.
 Flecha de la bomba rota.
 Válvula de alivio atorada y por lo tanto abierta.
 Volumen completo de la bomba desviandose por una
válvula o actuador equivocado.

 Bombas ruidosas.
 Cavitación.
Limpiar el colador de entrada.
Revisar tuberia de admisión para evitar obstrucciones.
Viscosidad de fluido alta.
Temperatura de funcionamiento muy baja.
Exceso de impulso de velocidad.

 Bombas ruidosas.
 Filtración.
Bajo nivel de aceite.
La tubería floja o dañada.
El sello del eje desgastado o dañado.
Aireación del fluido en el depósito.
 Otras.
Las paletas gastadas o atorándose.
Anillo desgastado.
Los engranes y la caja gastada o dañada.
Desalineamiento del eje.
Rodamientos gastados o defectuosos.

 Sobrecalentamiento de la bomba.
 Falla en la alimentación de agua o cambiador de calor
obstruido.
 Operación contínua en el ajuste del alivio.
Ahogarse bajo carga.
Viscosidad del aceite muy alta.
 Exceso en deslizamiento o filtraciones internas.
Corregir la filtración en motores y cilindros.
Baja viscosidad del fluido.
Presión en la descarga muy elevada.
 Verificar dimensiones del depósito para disipar calor.

 Falla del movimiento del actuador.
 Falla con el funcionamiento de la bomba.
 Control direccional que no se turna.
 Fallas eléctricas de solenoides o finales de carrera.
 Presión piloto insuficiente.
 Dispositivo de seguridad no funcionando.
 El actuador mecánicamnete trabado o pegajoso.
 La presión de operación baja.
 Desgaste o daño en el cilindro o motor hidráulico.

Resumen final..
 Entrega de hoja de evaluación a participantes.

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