Electroneumática: manual de hidráulica industrial

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> HIDRÁULICA INDUSTRIAL
081
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PREFACIO
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Como forma de transmisión de energía, moderna y ratificada en la práctica, la
Hidráulica ha ganado un lugar fundamental.
Propulsiones y controles hidráulicos han logrado con el correr del tiempo una mayor
importancia, en especial en la automatización y la mecanización.
Gran cantidad de las más modernas máquinas e instalaciones son controladas -parcial
o totalmente- en forma hidráulica.
En muchos casos han sido posibles nuevos procesos de automatización sólo con el
empleo de controles y regulaciones hidráulicas.
El objetivo del curso de “Hidráulica industrial” es conocer los principios físicos, base
para el entendimiento de los procesos en los dispositivos y sistemas hidráulicos, asi-
mismo exponer algunas de sus aplicaciones en la industria.
Esperamos que el curso sea una herramienta que les permita apropiarse significati-
vamente de las nuevas destrezas y conocimientos.
Para contribuir al logro de los objetivos reseñados, sus comentarios al final del curso
serán de inestimable utilidad.
Departamento de Capacitación
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CURSO 081
Hidráulica Industrial
Conceptos fundamentales de la Hidráulica
Conceptos básicos. Definiciones
Definición de fluido
Mecánica de los fluidos
Flujos incompresibles y sin rozamiento. Teorema de Bernoulli
Ecuación de Continuidad
Energía. Energía potencial
Tipos de flujo
Ventajas de un sistema hidráulico
Funciones y características de los fluidos hidráulicos
Forma básica de un sistema hidráulico
Generadores de presión hidráulica
Bombas hidráulicas
Clasificación y tipos constructivos
Fórmulas de cálculo
Depósitos, Filtros y Acumuladores
Depósitos
Filtros
Códigos de contaminación sólida
Eficacia de los sistemas
Eficiencia de los filtros
Acumuladores
Actuadores Hidráulicos
Clasificación
Válvulas Hidráulicas
Válvulas
Configuración simbólica de una válvula
Válvula antirretorno o de retención
Tipos constructivos de válvulas direccionales
Válvulas a presión
Válvulas de caudal
Válvulas especiales
Tipos de mando
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INDICE
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Accesorios
Componentes de enlace
Conectores y accesorios para tubos y mangueras
Recomendaciones de instalación
Cierre y fugas
Juntas dinámicas
Materiales de las juntas y anillos
Prevención de fugas
Instrumentos
MICRO Capacitación
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Conceptos fundamentales de la Hidráulica
Introducción
Conceptos básicos. Definiciones
¿Qué es la hidráulica?
La palabra hidráulica procede del vocablo griego “hydor” que en castellano significa
“agua”; trataba todas las leyes en relación con el agua.
Actualmente se la entiende como la transmisión y control de fuerzas y movimientos
por medio de líquidos. Esto quiere decir que se utiliza líquidos para la transmisión de
energía. En general se trata de aceite mineral, pero también pueden ser líquidos sin-
téticos, agua o una emulsión aceite-agua.
En la técnica, instalaciones y mecanismos hidráulicos suelen ser de frecuente empleo.
Los encontramos por ejemplo en:
• La construcción de máquinas herramientas.
• La construcción de prensas.
• La construcción de instalaciones.
• La construcción de vehículos.
• La construcción de aviones.
• La construcción de barcos.
Particularidades especiales que destacan a la hidráulica
• Grandes fuerzas o momento 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 de control o regulación) de la velocidad,
momento o fuerza.
La hidráulica combinada con la electrotecnia, la mecánica y la neumática, pueden otor-
gar buenas soluciones para problemas planteados en las técnicas de automatización.
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CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LA HIDRÁULICA
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Definición de fluido
Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente, o fluye, cuando se some-
te a esfuerzos. El término fluido abarca tanto a gases como a líquidos. Una masa dada
de líquido, siempre ocupará un volumen definido (aunque cambie de forma), mientras
que el gas siempre ocupará el volumen del recipiente que lo contenga. Los gases son
compresibles, mientras que la baja compresibilidad (o deformación volumétrica elás-
tica) de los líquidos, es generalmente despreciada en cálculos, excepto en aquellos
relacionados con grandes profundidades (océanos) o en los cambios de presión ocu-
rridos en las tuberías.
Propiedades de los fluidos
Los fluidos -como todos los materiales- tienen propiedades físicas que permiten
caracterizar y cuantificar su comportamiento, así como distinguirlos de otros. Algunas
de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son típicas de todas las
sustancias. Características como la viscosidad, tensión superficial y presión de vapor
sólo se pueden definir en los líquidos y gases. Sin embargo, la masa específica, el
peso específico y la densidad son atributos de cualquier materia.
Masa Específica, Peso Específico y Densidad
Se denomina masa específica a la cantidad de materia por unidad de volumen de
una sustancia.
Se designa por y se define: = m/v
El peso específico corresponde a la fuerza con que la tierra atrae a una unidad de
volumen. Se designa por _. La masa y el peso específico están relacionados por:
Donde:
Se denomina densidad a la relación que existe entre la masa específica de una sus-
tancia cualquiera y una sustancia de referencia. Para los líquidos se utiliza la masa
especifica del agua a 4°C como referencia, que corresponde a 1g/cm3, y para los gases
se utiliza al aire con masa especifica a 20°C,1,013 bar de presión es 1,204 kg./m3.
Viscosidad
Imaginemos un bloque sólido (no-fluido) sometido a una fuerza tangencial, por ejem-
plo una goma de borrar sobre la que se sitúa la palma de la mano que empuja en
dirección paralela a la mesa, en este caso el material sólido opone una resistencia a
la fuerza aplicada, pero se deforma, tanto más cuanto menor sea su resistencia.
Si imaginamos que la goma de borrar está formada por delgadas capas unas sobre
otras, el resultado de la deformación es el desplazamiento relativo de unas capas res-
pecto de las adyacentes.
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g intensidad del campo gravitacional

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En los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomi-
na viscosidad. Es su pequeña magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares
características; así por ejemplo si arrastramos la superficie de un líquido con la palma
de la mano como hacíamos con la goma de borrar, las capas inferiores no se moverán, o
lo harán mucho más lentamente que la superficie, ya que son arrastradas por efecto de
la pequeña resistencia tangencial, mientras que las capas superiores fluyen con facilidad.
Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja
viscosidad fluyen con facilidad. La fuerza con la que una capa de fluido en movimiento
arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido determina su viscosidad, que se mide
con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orifico de tamaño conocido en el fondo.
La velocidad con la que el fluido sale por el orifico es una medida de su viscosidad.
Mecánica de los fluidos
La mecánica de los fluidos es el estudio del comportamiento mecánico de los flui-
dos, tanto si se encuentran en estado de agregación líquido como gaseoso. A su vez
ésta se divide en:
• Hidromecánica.
• Aeromecánica.
En el presente tratado nos ocuparemos únicamente del primer aspecto.
La hidromecánica analiza los líquidos y gases en reposo a bajas velocidades en las
que pueden ser considerados incompresibles.
A su vez comprende la:
a) Hidrostática.
b) Hidrodinámica.
a) Hidrostática.
La hidrostática es la parte de la física que estudia los fluidos (líquidos) en equilibrio.
En la mayoría de los casos, las fuerzas que actúan sobre un punto del fluido son las
de presión y de gravedad.
Algunos cuerpos pueden flotar en un líquido y otros se hunden.
Cuando el empuje del líquido es mayor que el peso del cuerpo, éste es sacado a flote.
Si el empuje es menor que el peso, el cuerpo se hunde.
El equilibrio se produce cuando el empuje es igual a su peso.
Ejemplo
Los elevadores hidráulicos (“gato” hidráulico) en los puestos de gasolina; o los sis-
temas de frenos.
Dentro del campo de la hidrostática es necesario definir algunos conceptos base, que
facilitarán la comprensión de la misma.

P presión
densidad
g gravedad
h altura
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Presión hidrostática
¿Qué es la presión? ¿Cómo actúa?
Para no hundirse en la nieve es conveniente usar unas raquetas especiales de mayor
superficie de apoyo que los zapatos. Por el contrario, los zapatos de tacón fino defor-
man el suelo y se hunde con mucha facilidad.
Teniendo en cuenta lo anteriormente dicho podemos afirmar lo siguiente:
Si una fuerza actúa sobre una superficie pequeña, su efecto deformador es grande.
Si una fuerza actúa sobre una superficie grande, su efecto deformador es pequeño.
Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes, sobre el fondo del recipiente que
lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, lla-
mada presión hidrostática, provoca en fluidos en reposo una fuerza perpendicular a
las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido, sin importar la orien-
tación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas ya no serían perpendi-
culares a las superficies.
Expresión matemática
La presión hidrostática en un punto del interior de un fluido en reposo es directamen-
te proporcional a la densidad (d) del fluido, y a la profundidad (h).
Donde:
P = F
S
El poder deformador de una fuerza se “reparte” en la superficie sobre
la que actúa. La magnitud escalar que mide este “reparto” es la pre-
sión, que se define como la “fuerza aplicada” perpendicularmente
sobre cada unidad de superficie. Se obtiene dividiendo la Fuerza per-
pendicular (F) entre la Superficie (S).

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Observando esta expresión podemos decir que, comparando recipientes con el
mismo líquido, la presión pasa a ser solamente función de la altura de la columna (h).
Estudiando los recipientes de la figura siguiente que contienen el mismo líquido,
deducimos que ejercen la misma presión sobre las bases, ya que todos tienen igua-
les superficies de apoyo y alturas de columna.
Ley de Pascal
La ley más elemental de la física -referida a la hidráulica y neumática- fue descubier-
ta y formulada por el físico-matemático francés Blas Pascal en 1653, y denominada
Ley de Pascal, que dice:
“La presión hidrostática ejercida sobre un líquido en reposo, es la misma en cualquier punto y
dirección, y se transmite ejerciendo fuerzas iguales sobre superficies iguales del recipiente.”
El Principio de Pascal se usa frecuentemente en dispositivos que multiplican una
fuerza aplicada y la transmiten a un punto de aplicación. Los ejemplos más comunes
incluyen el gato hidráulico, el freno de aire, los frenos hidráulicos y la silla de los den-
tistas, entre otros tantos.

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Presión por fuerza externa
Observando la fuerza (F) de la figura anterior que actúa sobre el pistón de sección A,
ésta produce una presión (P) en toda la masa liquida, que es proporcional al valor de
la fuerza e inversamente proporcional al área del pistón.
10 m de columna H2O = 1 bar
Como la unidad de presión Pascal [Pa] es muy pequeña, se utiliza el bar siendo
1 Bar = 100.000 Pa.
Recuerde que...
La fuerza es una influencia capaz de producir un cambio en el cuerpo de una masa,
mientras que la presión es la intensidad de una fuerza.
Prensa Hidráulica
Las prensas hidráulicas en general son sistemas multiplicadores de fuerza, cons-
truidas sobre la base del Principio de Pascal. Una de sus tantas aplicaciones, como
mencionamos anteriormente, la encontramos en los puestos de gasolina. El denomi-
nado “gato” hidráulico empleado para elevar coches en los talleres es una prensa
hidráulica. Consiste en un depósito con dos émbolos de distinta sección conectados
a él, que permite amplificar la fuerza aplicada en el émbolo pequeño; otorgando por
consiguiente una ventaja mecánica.
La prensa no solo amplifica la fuerza, sino que cambia la dirección de aplicación.
Realizando una fuerza (F1) sobre el émbolo de sección (A1) producimos una presión
(P), que actúa uniformemente en todo el líquido contenido en el dispositivo, por lo
tanto, sobre la sección (A2) del émbolo mayor.
Las fuerzas son proporcionales a las superficies en que actúan. En estos sistemas la
presión depende de la carga actuante y de la superficie del pistón. Lo que equivale a
decir que ésta aumentará hasta vencer a la carga (F2).
Se desprecia la presión de la columna, ya
que ésta es ínfima.

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Los espacios recorridos por los émbolos S1 y S2 están en relación inver-
sa a sus superficies, por lo tanto lo que se gana en fuerza se pierde en
desplazamiento.
Principio de transmisión de presión
Dos émbolos de distintos tamaños están unidos por una barra. Si sobre la superficie
(A1) actúa la presión (p1), se obtiene en el émbolo grande la fuerza (F1). Esta fuer-
za es transmitida por la barra al émbolo pequeño y actúa sobre la superficie (A2) pro-
duciendo la presión (p2).
b) Dinámica de los fluidos o Hidrodinámica
La hidrodinámica trata los movimientos de los fluidos que están sometidos a la
acción de fuerzas y de los cuerpos en ellos sumergidos.
Para desplazarse a través del líquido, además de la fuerza de empuje, el cuerpo se
encuentra con una fuerza de resistencia que se opone a su avance. Es por eso que,
para facilitar su desplazamiento, el cuerpo debe tener la forma más adecuada posible
para reducir al mínimo la resistencia del líquido durante el avance (forma hidrodinámica).
Ejemplo
La transformación de la energía de movimiento (cinética) en las turbinas de las usi-
nas eléctricas.
Flujos incompresibles y sin rozamiento. Teorema de Bernoulli
Estos flujos cumplen el llamado Teorema de Bernoulli, que afirma que la energía
mecánica total de un flujo es incomprensible y no viscosa (sin rozamiento) es cons-
tante a lo largo de una línea de corriente. Las líneas de corriente son líneas de flujo
imaginarias que siempre son paralelas a la dirección del flujo en cada punto, y en el
caso de flujo uniforme coincide con la trayectoria de las partículas individuales de fluido.

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El Teorema de Bernoulli implica una relación entre los efectos de la presión, la velo-
cidad y la gravedad, e indica que la velocidad aumenta cuando la presión disminuye.
Este principio es importante para predecir la fuerza de sustentación de un ala en vuelo.
Ecuación de Continuidad
La Ecuación de Continuidad o Conservación de Masa es una herramienta muy
útil para el análisis de fluidos que fluyen a través de tubos o ductos con diámetro
variable. En estos casos, la velocidad del flujo cambia debido a que el área transver-
sal varía de una sección del ducto a otra.
Si se considera a un fluido con un flujo estable a través de un volumen fijo como un tan-
que con una entrada y una salida, el caudal que pasa a través de él deber ser constante.
La ecuación de continuidad es empleada para el análisis de boquillas, toberas y altu-
ra de alabes de turbina a reacción, entre otros.
Energía. Energía potencial
Se dice que un objeto tiene energía cuando está en movimiento y realiza una fuerza,
pero también puede tener energía potenciada, que es la energía asociada con la
posición del objeto.
Ejemplos
Un ladrillo pesado sostenido en alto tiene energía potencial debido a su posición
con relación al suelo. Posee la capacidad de efectuar trabajo porque si se suelta
caerá al piso debido a la fuerza de gravedad; pudiendo realizar trabajo sobre otro
objeto que se interponga en su caída.
Un resorte comprimido tiene energía potencial.

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Ecuación de la energía (Ecuación de Bernoulli)
Todo flujo de líquido que circula en una cañería se encuentra sometido a un valor de
energía total; que resulta de la suma de la energía potencial y energía cinética o del
movimiento.
A su vez la energía total está compuesta por:
• Energía potencial:
Energía de posición, Ee, en función de la altura de la columna de fluido.
Energía de presión, Ep, (presión estática).
La energía potencial resulta de la suma de la de posición (Ee) y de la presión (Ep).
•∑ Energía cinética, energía en movimiento en función de la velocidad del flujo (pre-
sión dinámica).
La ecuación de la energía nos dice que en un flujo el valor total de la energía perma-
nece constante, siempre que no haya intercambio con el exterior.
Pérdida de energía por fricción o pérdida de carga
La pérdida de carga (o energía) se manifiesta cuando el fluido está en movimien-
to, ya que provoca una fricción contra las paredes del conducto, que produce calor, y
por lo tanto una transferencia de energía con el medio a través de las paredes del
conducto, transformándose esta pérdida energética en caída de presión de la masa fluida.

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Las pérdidas por fricción en una cañería dependen de los siguientes parámetros:
• Rugosidad del caño.
• El material de que está construido el tubo.
• El estado de la tubería (nueva, vieja, con incrustaciones, etc.).
• Longitud del caño.
• Cantidad de accesorios (codos, curvas, tes, reducciones, etc.).
• Diámetro del caño.
• Caudal circulante.
A la caída de presión que provocan los rozamientos se la denomina _p (delta p).
La caída se genera solamente en fluidos en movimiento, por lo tanto si se cierra
la circulación (v=0), no se produce ningún rozamiento, entonces la presión es la
misma antes y después del punto de circulación.

Tipos de flujos
Cuando entre dos partículas en movimiento existe gradiente de velocidad, o sea que
se mueve más rápido que la otra, se desarrollan fuerzas de fricción que actúan tan-
gencialmente a las mismas.
Las fuerzas de fricción tratan de introducir rotación entre las partículas en movimien-
to, pero simultáneamente la viscosidad trata de impedir la rotación. Dependiendo del
valor relativo de estas fuerzas se pueden producir diferentes estados de flujo.
a) Flujo Laminar
Cuando el gradiente de velocidad es bajo, la fuerza de inercia es mayor que la fric-
ción, las partículas se desplazan pero no rotan, o lo hacen pero con muy poca ener-
gía. El resultado final es un movimiento en el cual las partículas siguen trayectorias
definidas y todas las partículas que pasan por un punto en el campo del flujo siguen
la misma trayectoria. Este tipo de flujo fue identificado por Reynolds y se denomina
“Laminar”, queriendo significar con ello que las partículas se desplazan en forma de
capas o láminas.
b) Flujo Turbulento
Al aumentar el gradiente de velocidad se incrementa la fricción entre partículas veci-
nas al fluido, y éstas adquieren una energía de rotación apreciable, la viscosidad pier-
de su efecto, y debido a la rotación las partículas cambian de trayectoria. Al pasar de
unas trayectorias a otras, las partículas chocan entre sí y cambian de rumbo en forma
errática. Este tipo de flujo se denomina “Turbulento”.
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El flujo “Turbulento” se caracteriza porque:
• Las partículas del fluido no se mueven siguiendo trayectorias definidas.
• La acción de la viscosidad es despreciable.
• Las partículas del fluido poseen energía de rotación apreciable, y se mueven en
forma errática chocando una con otras.
• Al entrar las partículas de fluido a capas de diferentes velocidades, su momento line-
al aumenta o disminuye, y el de las partículas vecina lo hacen en forma contraria.
Cuando las fuerzas de inercia del fluido en movimiento son muy bajas, la viscosidad
es la fuerza dominante y el flujo es laminar. Cuando predominan las fuerzas de iner-
cia el flujo es turbulento.
Para números de Reynolds bajos el flujo es laminar, y para valores altos el flujo es
turbulento. Reynolds, mediante un aparato sencillo, fue el primero en demostrar expe-
rimentalmente la existencia de estos dos tipos de flujo.
Mediante colorantes agregados al agua en movimiento, Reynolds demostró que en el
flujo laminar las partículas de agua y colorante se mueven siguiendo trayectorias
definidas sin mezclarse, en cambio en el flujo turbulento las partículas de tinta se
mezclan rápidamente con el agua.
Experimentalmente se ha encontrado que en tubos de sección circular, cuando el
número de Reynolds pasa de 2.400, se inicia la turbulencia en la zona central del
tubo, sin embargo este límite es muy variable y depende de las condiciones de quie-
tud del conjunto. Para números de Reynolds mayores de 4.000 el flujo es turbulento.
Recuerde que...
La inercia es la tendencia de los cuerpos a mantener su estado de movimiento, el cual
no se modifica a menos que actúen fuerzas externas.
Número de Reynold
Para determinar cuándo por una tubería circula un flujo laminar o un flujo turbulen-
to se recurre a un factor adimensional llamado Número de Reynold; cuya expresión
para una sección circular es la siguiente.
V = Velocidad del flujo [m/s]
Diámetro hidráulico [m]. En sección circular coincide con el diámetro del conducto.
Donde:
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El Número de Reynold conocido como crítico, característico de la sección circular,
es aquel en el cual el flujo pasa de laminar a turbulento.
Cálculo de pérdida de carga:
Donde:
Establecido el tipo de flujo (laminar o turbulento) se calcula el coeficiente de resistencia.
Para flujo laminar:
Para flujo turbulento:
La longitud equivalente (Le) se determina como la suma de los metros de cañería
recta (L) más los metros equivalentes definidos por los accesorios y elementos que
influyen en la circulación del fluido (Lac).
De la siguiente expresión se obtiene la longitud equivalente de accesorios:
MICRO
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Re < Rc Régimen laminar
Re > Rc Régimen turbulento

Donde (K) es un coeficiente adimensional que se calcula experimentalmente, varía en
forma sensible del tipo de anomalía localizada en el tubo o de cualquier manera a lo
largo del tubo; como ser reducciones, ramificaciones, asientos, cursores, válvulas, etc.
Las siguientes figuras muestran algunos valores de este factor, considerados acep-
tables para usar con aceite mineral.
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Figura k Desc
0,5 Entrada
1 Salida
0,15 Desvío
0,05
1
0,5
1,3
0,1

Obtenido el valor de K determinamos Lac, que sumado los metros de cañería recta L,
nos permite obtener Le.
Se determina así que la longitud equivalente depende de las características geomé-
tricas de la cañería (factor K), como del coeficiente de resistencia (µ).
Para simplificación del cálculo se admite un valor de µ = 0.045, que generalmente es
correcto para valores de (Re) entre 1500 y 4000.
Ventajas de un sistema hidráulico
• Velocidad variable
A diferencia de los sistemas neumáticos, los hidráulicos pueden operar a velocidad
constante o variable según sea requerido. Esto se puede conseguir con bombas de
caudal variable o con válvulas reguladoras de caudal.
• Reversibilidad
Los actuadores hidráulicos (cilindros, motores, etc.) pueden invertir el sentido de funciona-
miento sin parada previa, ya sea a través de una válvula direccional o una bomba reversible.
• Protección contra sobrecargas
Mediante un simple elemento, como la válvula de seguridad, el sistema hidráulico se
haya protegido contra sobrecargas de presión, por bloqueos u otros defectos.
• Reducidas dimensiones
Dadas las altas velocidades y altas presiones, los componentes hidráulicos permiten
transmitir elevados esfuerzos con mínimo peso y espacios reducidos.
• Parada instantánea
Por sus características, los equipos hidráulicos pueden pararse instantáneamente, ya
que las sobrecargas son absorbidas por la válvula de seguridad o el acumulador.
Funciones y características de los fluidos hidráulicos
El tipo y las características del fluido hidráulico son de primordial importancia para la
efectividad y vida útil del sistema y sus componentes.
El primer fluido utilizado para transmisiones hidrostáticas fue el agua, pero con el
transcurso del tiempo las máquinas se perfeccionaron y aumentaron de potencia, por
lo cual se evidenció la necesidad de recurrir a líquidos que poseyeran propiedades de
las que el agua carecía en particular. Por consiguiente, rápidamente el agua fue reem-
plazada por el aceite mineral, ya que las características de viscosidad, anticorrosión y
lubricación superan las prestaciones de su antecesor, haciendo a todo el sistema
mucho más confiable.
¿Por qué justamente el aceite -y no otro medio menos caro, de más fácil
obtención-es utilizado como fluido en los sistemas hidráulicos?
Por su...
• elevado poder lubricante de partes móviles;
• ausencia de acciones corrosivas y de depósitos;
1 . 8
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• ausencia de evaporación y de ebullición incluso a elevadas temperaturas;
• presenta una resistencia ilimitada a la presión y al desgaste;
• capacidad de disipación del calor generado por rozamientos;
• transmisión de energía.
Requerimientos de calidad
Junto con las características anteriores, los requerimientos de calidad son parte fun-
damental para determinar las características de los fluidos hidráulicos.
Entre estos requerimientos hallamos:
• Antioxidante.
• Escasa formación de espuma.
• Buen índice de viscosidad.
• No soluble en agua.
• Compatible con los materiales de las juntas.
Clasificación:
Existen fundamentalmente tres tipos de fluidos para sistemas hidráulicos:
• Derivados del petróleo.
• Líquido de base acuosa.
• Líquido sintético.
Sus características más importantes son:
a) Derivados del petróleo
Estos son los derivados de la destilación del petróleo con el agregado de aditivos.
Ventajas:
• Forman una buena película lubricante.
• Buen control y resistencia ante la corrosión.
• Buena estabilidad ante la temperatura.
Desventajas:
• Tendencia a la precipitación por rotura interna, con formación de barros.
• Frente a la presencia de partículas metálicas que actúan como catalizadores, se pro-
duce la rotura de las moléculas; con deterioro de sus propiedades, inclusive en los
aditivos. Estos precipitados tienden a tapar los filtros, con el consecuente perjuicio.
b) Con base de agua
Los más difundidos son:
• Agua más glicol (más aditivos).
• Con alta concentración de agua (95%) y aceite soluble.

Ventajas:
• Seguras para trabajar en zonas con alta temperatura o cercanas al fuego.
• Costos reducidos frente a los anteriores.
Desventajas:
• Evaporación del agua.
• Bajas presiones.
• Requieren agua de mucha pureza.
• Inestabilidad de los emulsionantes.
c) Fabricados en base a síntesis químicas
Ventajas:
• Resistentes al fuego.
• Estables a altas temperaturas.
Desventajas:
• Alto costo.
• Generalmente peligrosos en su manejo.
Recuerde que...
Para cada equipo hidráulico, el fabricante especifica el fluido más adecuado, que
debe responder a los requerimientos de calidad, a las condiciones de trabajo y ser
compatibles con los materiales del equipo.
Viscosidad de un fluido hidráulico
La viscosidad es la medida de la resistencia o roce interno que presentan los líqui-
dos en circulación.
Los fluidos con alta viscosidad, llamados duros, circulan con mayor dificultad que los
blandos o de baja viscosidad.
Un elevado valor de viscosidad es deseable para obtener una buena estanqueidad de
las piezas en movimiento. Pero es necesario tener en cuenta que un valor elevado
aumenta la fricción al punto de provocar consecuencias negativas como ser:
• Alta pérdida de carga.
• Alto consumo de potencia.
• Disminución de velocidad.
• Aumento de la temperatura.
• Dificultad para eliminar el aire contenido.
En el caso de un valor muy bajo de viscosidad, las posibles consecuencias serían:
• Excesivo desgaste mecánico.
• Aumento de fugas por filtración.
• Aumento de la temperatura como consecuencia del punto anterior.
• Disminución del rendimiento de la bomba (baja estanqueidad).
• Riesgo de agarrotamiento mecánico.
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Por lo tanto, la viscosidad adecuada de un fluido hidráulico debe ser un valor interme-
dio entre los extremos mencionados.
Viscosidad dinámica
Se define como la resistencia de un líquido al fluir.
Matemáticamente se expresa como: la relación entre el esfuerzo aplicado para mover
una capa de aceite (tensión de corte) y el grado de desplazamiento conseguido.
Para deslizar dos láminas paralelas de líquido de área (ds) a la velocidad relativa (dv)
separados por una distancia (dy), es necesario una fuerza tangencial (df) tal que:
Donde representa al factor de proporcionalidad entre ambos miembros, denomina-
do viscosidad dinámica. En otras palabras, cuanto mayor es , mayor es la fuerza a
aplicar a igualdad de las otras condiciones.
Tomando la fuerza en [N], la superficie en [m2], la velocidad en [m/s], la distancia en [m],
derivamos en la unidad llamada centipoise, adoptada por el sistema internacional (SI).
1 cp = 0.001 N . s/m2
Para ubicarnos cuantitativamente, podemos decir que la viscosidad cinemática
(relación entre la viscosidad dinámica y la densidad) del agua es de 1 cp, mientras
que la de un aceite para sistemas hidráulicos puede variar entre 20 a 40 cp.
Tabla de conversión de viscosidad

MICRO
26
<
¿Cómo se altera un aceite?
Por:
Envejecimiento del aceite:
El envejecimiento del aceite se produce por causas naturales de reacción entre el oxí-
geno de la atmósfera y hidrocarburos que forman los aceites; provocando la forma-
ción de lodos y depósitos. Esto se acelera en presencia de altas temperaturas.
O por:
Contaminación del aceite:
La contaminación puede producirse por contacto directo entre el aceite y otros elemen-
tos como agua, restos de otros aceites diferentes o igual ya contaminados, o también
por partículas sólidas como silicio, polvo metal desgastado de las piezas en movimiento.
Aditivos en aceites industriales:
Son productos químicos que se incorporan al aceite para modificar alguna condición
no deseada que caracteriza al aceite. Entre las cuales podemos mencionar las
siguientes:
• Aumenta el IV. (índice de viscocidad)
• Mejora la acción anticorrosiva.
• Reduce el desgaste mecánico.
• Evita la formación de espumas.
• Demora el envejecimiento.

27
1
<
<
Simbología normalizada para representación de circuitos
Los símbolos representados corresponden a la Organización Internacional de
Normalización (International Standard Organization) conocida como ISO Nº 1219/1.
Los símbolos básicos se pueden combinar entre sí, con una gran cantidad de variaciones.
A continuación se muestran un detalle de las simbologías más importantes:
Tabla comparativa de aceites comerciales para uso hidráulico
SHELL ESSO YPF TEXACO
TELLUS 22 (EX23) HIDRÁULICO BP22 (EX 13) RANDO N22
NUTO H32 HIDRÁULICO BP32 (EX 31) RANDO N32
TELLUS 37 (EX27) NUTO H37 PEX LI 37) RANDO N37
TELLUS 46 (EX29) HIDRÁULICO BP46 (EX 35) RANDO N46
TELLUS 68 (EX33) NUTO H68 HIDRÁULICOBP68 (EX 39) RANDO N68
TELLUS100 (EX41) NUTO H100 HIDRÁULICO BP 100 (EX 43) RANDO N100
TELLUSC150 (EX69) NUTO H150 HIDRÁULICO BP 150 (EX 45) RANDO N150
TELLUS C220 HIDRÁULICO BP 220 (EX 47) RANDO N220
HIDRÁULICO BP 320 (EX 49) RANDO N320
ESSTIC 32 HIDRÁULICO BP32 (EX 30) REGAL 32
ESSTIC 68 HIDRÁULICO BP37 (EX 32) REGAL 37
HIDRÁULICO BP46 (EX 34) REGAL 46
HIDRÁULICO BP68 (EX 68) REGAL 68

Forma básica de un sistema hidráulico
Observando la primera figura correspondiente a la sección primera, se puede analizar
un sistema hidráulico dividiéndolo en tres subconjuntos de estudio:
a) Generador de presión.
b) Dispositivos de mando y regulación.
c) Elementos de accionamiento.
Estos subconjuntos de estudio están compuestos por una cantidad de elementos que
describiremos técnicamente en las sucesivas secciones del tratado, como ser: bom-
bas, válvulas, cilindros, accesorios, etc.
La figura a continuación, representa la forma básica de un circuito hidráulico:
29
1
<
<
1 . 1 0

La bomba (1) aspira fluido del depósito
(2), para impulsarlo hasta la válvula (3),
que de acuerdo a su posición produce el
avance o el retroceso del cilindro (4),
pudiendo actuar el sistema hasta una pre-
sión máxima controlada por una válvula
reguladora (5).
Mientras no se opone ninguna resistencia al flujo, el líquido es solamente desplazado
y la presión es mínima, para vencer las resistencias internas.
En este caso el cilindro (4) tiene una carga y la presión aumenta hasta vencerla, es
decir hasta que el cilindro toma movimiento. Siendo el valor de presión dependiente
del calor de la carga.
En la sección subsiguiente se desarrollará el estudio de los generadores de presión
hidráulica o hidrobombas.
MICRO
30
<

31
GENERADORES DE PRESIÓN HIDRÁULICA
2
<
<
Generadores de presión hidráulica
Introducción
Las bombas son los elementos encargados de transformar la energía mecánica en ener-
gía hidráulica; impulsando el fluido al sistema. Se fabrican en varios tamaños y con
muchos sistemas diferentes de bombeo.
Cada tipo de bomba posee un rango de presión de aplicación, siendo las bombas de
paleta para presiones bajas (hasta 100 bar), engranajes para presiones medias (hasta
180 bar), y de pistón para altas presiones (hasta 300 bar).
Por supuesto que estos valores son sólo nominales, existiendo desde ya bombas que
superan a las mismas, pero se toman estos datos como referencia general.
Respecto al tamaño de la bomba, éste dependerá del caudal requerido que depende de
los volúmenes a desplazar y las velocidades de los accionamientos.
Bombas hidráulicas
Consideraciones generales
Todas las bombas pueden clasificarse por sus principios funcionales en dos categorías
básicas: hidrostáticas e hidrodinámicas.
• Las bombas hidrodinámicas, también conocidas como turbobombas, se caracterizan
porque el líquido que es tomado de un depósito, es puesto primero en movimiento
dentro de la bomba, a una velocidad considerable, experimentando luego una
disminución de velocidad que permite adquirir presión, venciendo así las resistencias.
Ejemplo
En las bombas centrífugas, el fluido entra por el centro del cuerpo y es expulsado
hacia el exterior por medio de un rotor que gira rápidamente. No existe ninguna
separación entre los orificios de entrada y salida del líquido. La presión alcanzada
depende de la velocidad y del tamaño del rotor.
• Las bombas hidrostáticas, también llamadas volumétricas, se caracterizan
porque el líquido adquiere la presión sin experimentar en el interior de la bomba
ningún aumento considerable de velocidad, ya que únicamente es aspirado y
transportado. El caudal suministrado no depende simplemente de la presión, lo
que las hace muy adecuadas para la transmisión de potencia.
Ejemplo
Las bombas de engranajes son las más difundidas.
Características
Una de las especificaciones más importantes de una bomba es la presión nominal
o presión continua admitida, o sea aquel valor de presión que la bomba soporta en
funcionamiento continuo. La presión nominal de una bomba está dada por el fabri-
cante y basada en una durabilidad razonable en condiciones determinadas de funcio-
namiento; es decir que el límite de presión está dado por la solución constructiva.
2
2.1
2.1.1
2.1.2

El segundo parámetro característico de una bomba es su caudal nominal que se refie-
re al valor de caudal que desplaza la bomba sin tener en cuenta rendimiento alguno.
Estos rendimientos son: el volumétrico, el mecánico y el total (que resulta de la suma
de ambos).
El rendimiento volumétrico se refiere a la relación entre el caudal real que desplaza la
bomba y el caudal nominal (o ideal) que teóricamente debe mover la misma.
El caudal se expresa en Lts/min. para un número determinado de rpm para las bombas
de caudal fijo.
Para las de caudal variable se suele publicar en el mismo catálogo el caudal máximo a
que ésta llega o bien el valor de cilindrada por vuelta, cm3/rpm, que desplaza, más la indi-
cación de rpm máxima a que se puede operar.
La forma en que varía el caudal en función de la variación de presión la tabulan o grafi-
can los fabricantes de bombas en sus catálogos de productos. A los gráficos se los deno-
mina curva característica de la bomba.
MICRO
32
<
Bomba a paletas serie 25.
Características a 1450 r.p.m.
Referencia 7 KG/cm2 70 KG/cm2 140 KG/cm2
L/M H.P L/M H.P L/M H.P
12G. 57 1 55 9,5 51 16
14G. 65 1,25 62 10,5 59 19
17G. 80 1,5 77 12 73 23
21G. 100 2 97 15,5 92 29
Presión máxima 140 kg./cm2

33
2
<
<
Como ya mencionamos, el caudal varía con la presión, esto es debido a que las bom-
bas no son máquinas ideales, sino por el contrario son reales y poseen rendimiento.
El rendimiento total de una bomba es la suma del rendimiento volumétrico y el rendi-
miento mecánico.
La solución constructiva tiene gran influencia sobre el rendimiento volumétrico, resul-
tando por regla general más bajo para las bombas a engranajes y de paleta; tenien-
do valores más altos en las bombas de pistones.
Además, a medida que aumenta la presión, las fugas desde la salida de la bomba hacia
la entrada o al drenaje también aumentan por lo que disminuye el ritmo volumétrico.
El rendimiento mecánico es la relación entre la potencia entregada a la bomba y la
obtenida a la salida de ésta.
Clasificación y tipos constructivos
2 . 2

Los valores publicados en la tabla precedente son orientativos y corresponden a bom-
bas de fácil obtención en el mercado.
• Bombas rotativas
Con engranajes
Bomba de engranajes con dentado exterior
Una bomba de engranajes desplaza el caudal, transportando el fluido entre los dien-
tes de los engranajes acoplados, como se puede observar en la figura.
Uno de los engranajes tiene el eje prolongado para conectarse a través de un aco-
plamiento elástico, al motor de accionamiento, mientras el otro es conducido por éste.
Las cámaras de bombeo contenidas entre los dientes, están cerradas por las placas
laterales o placas de presión y el cuerpo de la bomba.
MICRO
34
<

35
2
<
<
En este tipo de bomba se produce una carga no equilibrada sobre los cojinetes y los
engranajes, debido a la diferencia de presión entre la entrada y salida que provoca
una fuerza no compensada hidráulicamente.
Bomba de engranajes con dentado interior
Para este tipo de bomba los elementos activos son también dos ruedas dentadas, una
con dientes externos y la otra con dientes internos (corona). A costa de cierta com-
plicación constructiva, esta solución permite alcanzar valores de presión superiores al
modelo anterior, juntamente a un menor nivel de ruidos y mayor uniformidad de flujo.
Son limitados en cambio los caudales y el rendimiento volumétrico.
Bomba de tornillos
Esta bomba puede considerarse una variante de la bomba de engranajes externos.
Un tornillo conductor central acoplado a dos tornillos no acoplados. El aceite es toma-
do en un extremo de la bomba y es transportado a través de los vacíos de los torni-
llos externos hasta la extremidad opuesta; esto ocurre sin interferencias en el flujo y
a un nivel muy bajo de ruidos.

MICRO
36
<
A paleta
Bombas de paletas fijas
No se aplica actualmente esta solución constructiva -que podemos observar en la
siguiente figura- ya que no brinda altos valores de presión ni de caudal que justifiquen los
altos costos constructivos.
En la figura siguiente vemos su funcionamiento.
Compuesta por un rotor ranurado que aloja las paletas en forma radial y acoplado al eje
de accionamiento, girando todo el conjunto dentro del anillo o estator fijo, con una excen-
tricidad entre ambos para producir el desplazamiento del fluido.
La fuerza centrífuga y la presión actuante en la parte inferior de las paletas las man-
tienen apoyadas contra el anillo.
Las cámaras de bombeo se forman entre éstas y las dos placas laterales.
A continuación se observa una bomba a paletas de diseño no equilibrado hidráulica-
mente por lo que el eje de ésta soporta cargas laterales, producto de la presión actuan-
te sobre el rotor. Este diseño se usa primordialmente para las bombas de cilindrada
variable, con regulación de presión.

37
Bomba a paletas compensada
Esta solución constructiva es utilizada por la mayoría de los fabricantes de bombas a
paletas de desplazamiento fijo.
En ellas el anillo tiene forma elíptica en lugar de circular, lo cual permite utilizar los
conjuntos de orificios internos. Los de salida se disponen opuestos (180º) para
que se anulen las fuerzas hidráulicas sobre el rotor, y no se produzcan cargas
sobre eje y cojinetes.
• Bombas alternativas
Excéntricas
Bomba a pistón manual
Utiliza el principio de palanca hidráulica.
Este tipo de bombas tiene gran difusión, ya que se las utiliza para ser usadas como
prensas y como criques.
2
<
<

MICRO
38
<
Bomba de pistones en línea
Es un tipo de bomba que no posee aplicaciones en oleohidráulica, pero sí en la impul-
sión del agua, y en inyección de combustible de motores a explosión.
Bomba de pistones radiales
Los elementos de bombeo o pistones alojados en los cilindros correspondientes
están ubicados en posición radial en torno a un eje central provisto de excéntrica
(montaje estrella). A través de la excéntrica se infiere a los pistones un movimiento
alternativo, comandado por válvulas de retención o por lumbreras para conseguir des-
plazar el caudal, que podrá ser constante o variable según el tipo constructivo.
El grado de irregularidad disminuye aumentando el número de émbolos y mejora
usando un número impar (3, 5, ó 7), para el mayor de los casos.
Las bombas podrán ser de pista interna (los pistones bombean hacia fuera), o de
pista externa (los pistones bombean hacia adentro).
La mayor difusión son las primeras con cilindrada constante.

39
2
<
<
Bomba de pistones axiales
En este tipo de bombas un cierto número de pistones (en general siete) se disponen
en forma simétrica y paralela al eje de rotación.
El caudal es proporcional al número de revoluciones y a la cilindrada.
Detalle de la bomba de pistones axiales.
El movimiento alternativo de los pistones que provoca el bombeo se consigue con dos
soluciones cinemáticas distintas.
• Eje inclinado.
• Plato inclinado.
Eje inclinado.

Plato inclinado.
Función del plato distribuidor y el grupo de pistones.
Para variar el caudal se dispone de un mecanismo que modifica el ángulo de inclina-
ción del eje o el plato, según corresponda, para obtener una variación de la cilindrada.
MICRO
40
<

41
2
<
<
En la siguiente figura se detalla una bomba de eje inclinado del tipo de caudal fijo.
2 . 3

3
3 . 1
3 . 1 . 1
MICRO
42
<
Depósitos, Filtros y Acumuladores
Introducción
El acondicionamiento del fluido implica proporcionar el espacio necesario para alma-
cenar todo el fluido incluida una reserva; mantener a éste limpio y a una temperatura
adecuada de trabajo.
Al espacio físico para almacenar al fluido se lo denomina depósito. La limpieza del
mismo se realiza mediante el uso de filtros de membrana o magnéticos, según lo
requieran las condiciones de funcionamiento.
El dimensionamiento, el diseño del circuito, el depósito, así como un buen manteni-
miento de los filtros del sistema tiene gran influencia sobre la temperatura del fluido.
Depósitos
Existe gran flexibilidad en el diseño del depósito, ya que en general no se presentan pro-
blemas de ubicación o de dimensionamiento. Su función principal es el almacenamien-
to del fluido (emulsionado), se refrigera el aceite y se sedimentan los contaminantes.
Está constituido por las siguientes partes:
Recipiente - placa desviadora - tapa de limpieza - control de nivel y termómetro - línea
de aspiración - línea de retorno - montaje de bomba y motor - boca de carga con fil-
tro de aire - filtro de aspiración y retorno - conexión de drenaje.
Construcción del depósito
En la siguiente figura se muestra un depósito estándar.
El proyecto de un sistema hidráulico tiene la gran ventaja de poseer una gran flexibi-
lidad en el diseño del depósito, contenedor del fluido de transmisión.

43
DEPÓSITOS, FILTROS Y ACUMULADORES
3
<
<
Funciones de un depósito estándar
Prácticamente sin problemas de situación, el depósito debe diseñarse de forma que
cumpla las siguientes funciones:
• Servir de almacenamiento para el fluido que va a circular por el sistema.
• Dejar en su parte superior un espacio libre suficiente para que el aire pueda
separarse del fluido.
• Permitir que los contaminantes se sedimenten.
• Disipar el calor generado en el sistema.
Tamaño del depósito
Es deseable un depósito grande para facilitar el enfriamiento y la separación de los
contaminantes. Como mínimo, el depósito debe contener todo el fluido que requiera
el sistema, manteniendo un nivel lo suficientemente alto para que no se produzca un
efecto torbellino en la línea de aspiración de la bomba. Si esto ocurriese, entraría aire
en el sistema deteriorándolo rápidamente.
Es importante que el nivel no sea inferior al de la succión de la bomba, y la cantidad
de fluido sea tal que no produzca remolinos cerca del filtro de aspiración, ya que éstos
introducen aire en el sistema.
En aplicaciones industriales convencionales se suele determinar el volumen del
depósito según una expresión de origen empírico, con la cual se llega a valores con-
siderados adecuados.
Vol. Del tanque [lts] = (2 a 4) x Q de la bomba [lts/min.]
Se toma entre dos o cuatro, según el fabricante y las condiciones particulares de fun-
cionamiento. En general si se toma dos es conveniente la utilización de enfriador de
aceite y cuatro para los casos en que no existen problemas de espacio, para evitar el
uso del enfriador. Cada caso se debe analizar por separado para un diseño adecuado.
La dilatación del fluido por el calor, las variaciones de nivel debidas al funcionamien-
to del sistema, la superficie interna del tanque expuesta a la condensación del vapor
de agua, y la cantidad de calor generado en el sistema, son factores que hay que
tener en consideración. Como norma general se acostumbra a emplear un depósito
cuya capacidad en litros sea por lo menos dos o tres veces la capacidad de la bomba
expresada en litros por minuto.
En la mayoría de los depósitos se utiliza un respiradero al que se le incorpora también un
filtro, normalmente de malla metálica (adecuado para el caudal requerido por la bomba).
Asimismo, debe disponer de una placa desviadora que se extienda a lo largo del cen-
tro del tanque. Esta placa tiene generalmente 2/3 de la altura del nivel del aceite y
se usa para separar la línea de entrada de la bomba de la línea de retorno, de forma
que el mismo fluido no pueda recircular continuamente, sino que antes debe realizar
una decantación en el interior del tanque.
De esta forma, la placa desviadora:
• Impide que se origine turbulencias.
• Permite que las materias extrañas se sedimenten en el fondo.
• Ayuda a disipar el calor a través de las paredes del tanque.
• Mejora la separación del aire disuelto en el aceite.

3 . 2
MICRO
44
<
La mayoría de las conexiones que van al depósito deben terminar bajo el nivel de aceite.
Tanto las líneas de aspiración como las de retorno deben estar más bajas que el nivel
del fluido.
Las conexiones situadas encima del nivel del fluido deben estar bien cerradas para
impedir que entre aire en el sistema.
Las conexiones situadas bajo el nivel de fluido deben estar apretadas lo suficiente
para que no haya pérdidas de fluido.
Filtros
Son elementos imprescindibles para obtener un buen funcionamiento de una instala-
ción hidráulica, pues controlan la contaminación del fluido. Todos los componentes del
circuito requieren de una eficiente lubricación para lograr un buen funcionamiento y
una vida útil razonable; esto se consigue con el mismo fluido transmisor de energía,
ya que salvo aplicaciones especiales (como ser el agua o aceites solubles) siempre
se usa aceite mineral que cumplen ambas funciones. Los sistemas de purificación son
en general filtros, que tienen la función de remover del fluido los materiales extraños
(contaminantes) que dañan los componentes o interfieren en su normal funcionamiento.
Es muy difícil eliminarlos totalmente, por lo que el objetivo principal es el control de la
contaminación.
La siguiente tabla nos muestra una clasificación de contaminantes típicos:

45
3
<
<
3 . 2 . 1
3 . 3
Resumiendo, el control de la contaminación se obtiene a partir de un sistema que con-
trola la concentración de sustancias contaminantes a un nivel en el cual el daño a los
mecanismos en operación es mínimo o aceptable con relación a una vida útil razonable.
Como podemos apreciar en la tabla anterior se mencionan los tipos más importantes
de partículas contaminantes, las condiciones bajo las cuales estas partículas se pro-
ducen o se introducen en los sistemas y los problemas que provocan.
Niveles de contaminación
Estos se determinan en función de dos parámetros fundamentales:
a) Distribución por tamaño.
b) Concentración de partículas.
El sistema de clasificación más conocido y aceptado es el ISO Code, también exis-
te otro llamado NAS 1638 pero de menor difusión.
La International Standard Organization estableció un acuerdo en la forma de repre-
sentar los códigos de limpieza en las llamadas ISO Solid Contaminant Code, conoci-
do comúnmente como Código de Limpieza ISO.
Código de contaminación sólida
A través de un eje vertical se indica la cantidad de partículas por mililitro, del tamaño
indicado o mayor. Y en un eje horizontal se indican los tamaños de partículas, en
micrones.
Los tamaños más importantes son 5 y 15 micrones, ya que conociendo la cantidad
de partículas de estos tamaños se determinan los dos números de códigos ISO.
Los distintos fabricantes de aceites y componentes hidráulicos tabulan los códigos
ISO aceptables para ellos; éstos varían desde 20/15 a 13/9 para la mayoría de las
aplicaciones.
La norma es muy precisa al respecto, recomendando para el control de partículas
finas lo siguiente:
• Partículas de 5µ o más
Máximo código ISO 14.
Mínimo código ISO 10.
• Partículas de 15µ o más
Máximo código ISO 12.
Mínimo código ISO 7.

3 . 4
MICRO
46
<
La siguiente tabla nos indica los números ISO en función de la cantidad de partícu-
las por mililitro:
Eficiencia de los sistemas
Partiendo de sistemas correctamente dimensionados y construidos, la eficiencia o
rendimiento de los mismos está ligada a los efectos de la contaminación del fluido.
Como pudimos apreciar, la contaminación produce fallas que se pueden agrupar en
dos formas básicas, a saber:
a) Fallas por degradación:
Ocurren como consecuencia de un deterioro gradual de los componentes del siste-
ma, frecuentemente acelerado hacia el final; que ocasiona la disminución del rendi-
miento global con el transcurso del tiempo.
Código de Limpieza ISO
Cantidad de partículas por mililitro. Número de códigos.
40.000 22
20.000 21
10.000 20
5.000 19
2.500 18
1.300 17
640 16
320 15
160 14
80 13
40 12
20 11
10 10
5 9
2 8
1 7

b) Fallas catastróficas o terminales:
Ocurren en forma abrupta, violenta, el componente se destruye o cesa en su funcio-
namiento en un tiempo muy corto.
Modos de desgaste
Los modos de desgaste se pueden dividir en dos grandes grupos:
a) Desgaste por causas mecánicas.
b) Desgaste por causas químicas.
a) Causas mecánicas
1) Abrasión
Es provocada por una partícula dura que puede estar en el aceite o incrustada en la
superficie, que actúa sobre una superficie más blanda provocando el arrastre del
mismo, incrementando el número de partículas en acción y la consiguiente acelera-
ción de los efectos.
2) Fatiga
La fatiga superficial se produce por interacción de las partículas con las superficies
de trabajo, produciendo deformación plástica, sin remover las partículas de material.
La superficie se torna rugosa, aumentando la concentración de tensiones, y la posi-
bilidad de cortes en los puntos más débiles.
3) Adherencia
Es la consecuencia de la incrustación de partículas sobre las superficies de trabajo,
provocando ondulaciones, cavidades y aumento de rugosidad, que derivan en el
aumento del desgaste y la merma de rendimiento.
47
3
<
<
3 . 4 . 1
Modos de desgaste
Causas
mecánicas
1) Abrasión
2) Fatiga
3) Adherencia
Causas
químicas
4) Corrosión
5) Rotura de la película

3 . 4 . 2
3 . 5
MICRO
48
<
b) Causas químicas
4) Corrosión
Es la consecuencia del ataque químico de agentes extraños sobre la superficie de los
componentes metálicos, que provoca la erosión de los mismos. Los componentes quí-
micos que producen corrosión se pueden presentar de dos formas: disueltos en el
fluido o libres, como por ejemplo el agua y el aire, que se presentan de ambas formas.
5) Rotura de película
Al producirse la alteración de las condiciones químicas del fluido, se puede producir
la rotura de la película, ya sea por corte o calentamiento. Algunos mecanismos de
rotura llevan a la producción de una cantidad considerable de partículas carbonosas
que pueden obturar los orificios o luces de los componentes.
Control de la contaminación
Como ya hemos podido ver, la performance de los sistemas hidráulicos está íntima-
mente ligada con el nivel de contaminación y la sensibilidad de los componentes a
la concentración y tipo de contaminante.
El control de los contaminantes, se efectúa con filtros, que se seleccionan teniendo
en cuenta confiabilidad y economía.
Si la selección es adecuada se obtendrá una sensible reducción de paradas de emer-
gencia, aumento de vida útil y mejora de la productividad. Para esto es imprescindible
contar con ensayos y controles adecuados de los filtros que nos determinen la efi-
ciencia de los mismos.
Eficiencia de los filtros
Mencionaremos las formas de eficiencia más difundidas:
• Eficiencia nominal
Así se denomina al valor arbitrario del grado de filtración, que adopta cada fabrican-
te y corresponde en general al tamaño de partícula separada por el medio filtrante
con 98% de eficiencia de peso. Ocurre que, concentraciones de partículas contami-
nantes variables nos darán resultados de ensayos distintos. Por lo antedicho el valor
de retención nominal no es más que orientativo para la selección del filtro. Para com-
pletar el análisis es necesario conocer la eficiencia absoluta que pasamos a definir.
• Eficiencia absoluta
Se define como el diámetro mayor de partícula sólida que atravesará el medio filtran-
te bajo ciertas condiciones de ensayo.
Este valor es de suma importancia para determinados procesos en donde las partícu-
las no deben superar un determinado diámetro.
• Factor ß
Se denomina así a la relación entre la cantidad de partículas mayores a un tamaño
determinado (en micrones), en el fluido antes del elemento filtrante y la cantidad de
partículas mayores del mismo tamaño luego del filtro.

49
3
<
<
Existen equipos especiales desarrollados para efectuar el conteo de partículas, como
así también el ensayo del elemento, según se observa a continuación.
1. Válvula de regulación.
2. Caudalímetro.
3. Filtro de limpieza.
4. Contadores automáticos de partículas.
5. Tanque.
6. Bomba.
7. Sistema inyección de contaminante.
8. Bomba de velocidad variable.
9. Filtro de limpieza.
10. Sistema de ensayo.
11. Difusor.
12. Intercambiador de calor.
13. Manómetro.
14. Filtro de ensayo.
15. Válvulas esféricas.
Con los datos obtenidos en los ensayos se grafican curvas que representan los dis-
tintos valores de ßx, para los distintos micronajes, dichas curvas se pueden transfor-
mar a rectas con gráfico logarítmico.
Si superponemos representaciones de distintos aceites podremos obtener aceites en
los cuales coincide algún punto de las rectas, por lo cual se deduce que es necesa-
rio otra relación para determinar la calidad de un aceite hidráulico, este valor se defi-
ne como eficiencia porcentual (%).
Cociente beta:
ßx = (nin = X µm) : (nout = X µm)
Donde "n" es el número de partículas
= x µm antes y después del filtro.

50
3 . 5 . 1
Por ejemplo, si tenemos 100.000 partículas = 10 µm antes del filtro y 1.000 partícu-
las después del filtro:
ß10 = 100.000 : 1.000 = 100
Eficiencia de filtración (%):
= 100 - (100 : ß)
Es decir:
ßx = 2 ue significa = 50,00 %
ßx = 1.000 ue significa = 99,90 %
Principios de la filtración
La filtración es el proceso de hacer pasar un fluido determinado por un medio perme-
able, a efectos de remover las partículas contaminantes.
El tamaño de las partículas se mide en micrones [µ] (milésima parte del milímetro),
tienen tamaños dispares según el tipo de contaminante. A efecto de ubicarnos en el
tamaño relativo de las partículas podemos dar algunos ejemplos:
MICRO
50
<

• 100 µ diámetro de un grano de arena.
• 70 µ diámetros de un cabello humano.
• 40 µ límite de visibilidad del ojo humano.
• 25 µ diámetro de un glóbulo blanco.
• 0,1 µ máximo tamaño para un virus.
A continuación descubriremos los procesos de remoción de las partículas contaminantes:
Intercepción directa
Un medio filtrante característico está compuesto por una matriz de fibras u otros ele-
mentos estructurales, a través de los cuales están conformados las aberturas o poros.
Cuando el fluido atraviesa la malla, las partículas cuyo tamaño es mayor que el del
poro, quedarán bloqueadas y retenidas.
En un filtro de tamiz simple, los poros están todos ubicados en un plano sobre la
superficie del material. En los medios de profundidad los poros efectivos están distri-
buidos a través del espesor del material; en éstos la restricción más pequeña se defi-
ne como el poro efectivo.
Intercepción directa en medios de superficie.
Intercepción directa en medios de profundidad.
51
3
<
<

MICRO
52
<
Impacto y adhesión
Como se ve, dos son los fenómenos que se combinan:
El impacto de las partículas contra la superficie del medio (dentro de los pasajes),
seguido de la adhesión de las mismas a la superficie interna del medio.
Por estos fenómenos una partícula menor que el tamaño de poro efectivo también
puede ser retenida.
La adhesión se produce en distintas medidas en todos los medios filtrantes, principalmen-
te en los medios de profundidad en los cuales éste es el principal mecanismo de filtración.
En resumen, apoyados en los fenómenos de intercepción, impacto y adhesión, los fil-
tros de profundidad retendrán partículas menores que el diámetro de poro efectivo.
Medios filtrantes
Diversos son los materiales empleados para la fabricación de filtros:
• Fieltros.
• Fibras prensadas.
• Rollos de papel.
• Mallas de alambre tejido.
• Paños.
• Metales porosos.
• Filamentos enrollados.
• Rejillas fibrosas, etc.
Un filtro hidráulico típico está formado por una lámina filtrante, soportada por una
malla, en general plisada para aumentar la superficie filtrante, enrollada sobre una
chapa cilíndrica perforada, conformando un cilindro.
Medios lavables y no lavables
Los medios filtrantes lavables son aquellos que por algún procedimiento de limpieza se
les extrae la suciedad retenida, de tal forma que puede ser vuelto a utilizar en otro ciclo.
Los no lavables o descartables se deben eliminar después de cumplido su ciclo.
Como vimos anteriormente los medios de superficie retienen las partículas contami-
nantes en la superficie de entrada; y en los medios de profundidad las partículas son
atrapadas en los medios sinuosos a lo largo de la profundidad del medio.
En general son lavables los medios de superficie, no así los de profundidad que se
descartan.

Clasificación
Son tres posibilidades de montaje de un filtro en un sistema hidráulico:
• En la línea de aspiración de la bomba.
• En la línea de presión.
• En la de retorno.
Filtro de aspiración
Tiene la ventaja, que por su ubicación asegura el filtrado del fluido antes de su ingre-
so al circuito.
El filtro colocado en el conducto de aspiración de la bomba determina una resisten-
cia con la consecuente pérdida de carga, justamente donde la diferencia de presión
disponible es solamente 1 bar. En tales condiciones cualquier pérdida de carga tiene
una influencia decisiva, a tal punto que para cierto tipo de bombas esto es inadmisi-
ble, como ser las de pistones radiales con resortes antagónicos.
Por lo mencionado, la redención de estos filtros comúnmente no es menor que los 100 µ.
Las instalaciones más sofisticadas cuentan con una válvula de retención calibrada,
montada en by - pass para el caso de obturación del filtro.
Filtro de presión
El filtro instalado en el conducto de presión es mucho menos peligroso que los de
aspiración en cuanto a la pérdida de carga, por lo que sus mallas pueden ser más
cerradas (< 10 µ), confieriéndole una elevada eficacia.
La colocación de estos filtros inmediatamente después de la bomba asegura la ali-
mentación de todos los demás órganos mediante aceite altamente depurado.
Presentan la desventaja de estar sometidos a una presión de servicio, por lo que exi-
gen una construcción especialmente robusta y perfectamente hermética.
53
3
<
<
3 . 5 . 2

3 . 6
MICRO
54
<
Filtro en la línea de presión.
Filtro de retorno
La colocación de un filtro en el conducto de retorno puede decirse que es empleada
actualmente con mayor frecuencia, en los circuitos industriales. Tiene la ventaja de
poder soportar cierta contrapresión sin crear dificultades en el funcionamiento de los
órganos ni en la instalación. Su construcción es simple dado que no está sometido a
la presión de trabajo.
Filtro en la línea de retorno.
Para circuitos con bombas de alto rendimiento que tienen huelgos muy finos, y que
no pueden ser fatigadas por filtros de aspiración, se recomienda la aplicación del fil-
tro de retorno.
Resultan muy útiles para los sistemas con depósitos pequeños que no permiten el
sedimento de los contaminantes.
Sin embargo, también existen aspectos negativos, en primer lugar el filtrado se pro-
duce luego que el fluido atravesó todos los órganos del circuito; en segundo el tama-
ño del filtro debe elegirse teniendo en cuenta, no sólo el caudal de la bomba, sino el
caudal multiplicado que puede ser por ejemplo 50% mayor. Dicho caudal se puede
entender si analizamos las diferencias de volumen desplazado por un cilindro hidráu-
lico, en sus carreras de avance y retroceso, provocados por la presencia del vástago.
Acumuladores
A diferencia de los gases, los fluidos hidráulicos no son compresibles, por lo cual es
dificultoso su almacenamiento. Los acumuladores son medios para almacenar fluidos
bajo presión.

Funcionan como:
• Reserva de fluido a presión: Para el caso de circuitos en donde la bomba selec-
cionada no cubra los caudales máximos esporádicos, por lo que existe un ahorro
de energía.
• Compensador de fugas: Para mantener la presión del sistema pese a la eventual
presencia de fugas.
• Compensador de volumen: Para el caso de variaciones de volumen por cambios
bruscos de temperatura.
• Generador auxiliar: Para completar ciclos o secuencias en caso de avería de la
bomba o el motor eléctrico.
• Amortiguador de presión: Para absorber pulsaciones e irregularidades de presión.
Los acumuladores son construídos en distintas versiones constructivas, como mues-
tra la siguiente tabla:
Desarrollaremos los tipos de membrana y vejiga, que son los de aplicación más frecuente.
55
3
<
<
Tipos de acumuladores
Mecánico De peso No se emplea en la actualidad, sólo lo
mencionamos a título informativo.
De resorte Ídem al anterior, pero puede ser que lo
encontremos en algún equipo en funcio-
namiento.
Gaseoso De pistón Es el más utilizado para grandes volúme-
nes. La interfase fluido - gas la forma un
pistón que se desplaza libremente dentro
del cilindro, con sello por guarniciones.
De vejiga Es el más difundido en las aplicaciones
industriales.
De membrana Se lo utiliza para volúmenes pequeños,
para la eliminación de picos y pulsaciones
de presión.
Acumulador de pistón.

3 . 6 . 1
MICRO
56
<
Funcionamiento
Mientras que en la neumática puede comprimirse directamente el aire para acumular
energía, los fluidos hidráulicos apenas pueden ser comprimidos. Para poder alma-
cenarlos no obstante, en este caso de nitrógeno.
El gas se comprime en un depósito a presión bajo el efecto del líquido hidráulico y se
descomprime en caso de necesidad bajo entrega de líquido. Para que el gas no se
mezcle con el fluido (formando espumas y emulsiones), el depósito a presión se divi-
de en dos cámaras mediante una pared de separación, elástica.
Fórmulas de cálculos
Para realizar el cálculo de acumuladores, las presiones cumplen un papel fundamental.
P0 = Presión previa del gas a temperatura ambiente y cámara de líquido vacía.
P0t = Presión de precarga del gas a temperatura de servicio.
P1 = Sobrepresión mínima de servicio.
P2 = Sobrepresión máxima de servicio.
Validez de las siguientes relaciones
La presión previa del gas debe ser un poco menor a la presión hidráulica mínima, de
modo que cuando está vacío el acumulador, la vejiga no dé golpes continuamente
contra la válvula de aceite, ya que se dañaría en forma prematura.
La presión hidráulica mayor no debe superar a cuatro u ocho veces la presión de lle-
nado, ya que de lo contrario se somete a excesiva solicitud a la elasticidad de la veji-
ga o de la membrana, y la modificación demasiado grande de la compresión lleva con-
sigo un calentamiento intenso del gas. La duración de la vejiga del acumulador es
tanto mayor, cuanto menor sea la diferencia entre P1 y P2. Sin embargo disminuye
también correspondientemente el grado de aprovechamiento de la capacidad máxi-
ma del acumulador.
Acumulador de membrana. Acumulador de vejiga.

Acumulador de vejiga o membrana:
Sobre demanda:
Volumen del aceite
En función de las presiones P0...P2 resultan los volúmenes de gas V0...V2.
V0 es aquí al mismo tiempo el volumen nominal del actuador.
El volumen del aceite disponible corresponde a la diferencia entre los volúmenes
de gas V1 y V2 .
El volumen de gas variable dentro de una diferencia de presión queda determinado
por las siguientes ecuaciones:
En caso de transformaciones isotérmicas del estado de los gases, es decir, cuan-
do la modificación del relleno de gas se produce tan lentamente, que se dispone del
tiempo suficiente para el intercambio completo de calor entre el nitrógeno y su entor-
no, permaneciendo así constante la temperatura, tiene validez la ecuación:
En caso de transformación adiabática del estado, es decir, cuando el relleno de gas
se modifica rápidamente, modificándose también la temperatura del nitrógeno, tiene
validez la siguiente ecuación:
Donde:
En la práctica, las transformaciones de estado se producen más bien según leyes
adiabáticas. Frecuentemente, la carga se produce isotérmicamente y la descarga
adiabáticamente.
Considerando las ecuaciones arriba señaladas, DV está entre el 50% y el 70% del
volumen nominal del acumulador. Como línea de referencia tiene validez la siguiente
fórmula:
57
3
<
<
X = Relación de los calores específicos del gas (exponente
adiabático), para nitrógeno = 1,4.

MICRO
58
<
Diagrama de cálculo
En la figura subsiguiente podemos observar las aplicaciones del diagrama de cálculo.
Factores de corrección Ki y Ka
En el comportamiento de los gases reales resultan sin embargo a presiones de servicio
superiores a 200 bar, notables divergencias que deben considerarse mediante factores
de corrección. Estos factores pueden consultarse en los siguientes diagramas. Los fac-
tores de corrección con los cuales debe multiplicarse el volumen de extracción ideal DV
se encuentran dentro de un margen de 0,6....1.

59
3
<
<
Modificaciones adiabáticas del estado.

4
4 . 1
MICRO
60
<
Introducción
Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos,
de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o contro-
lador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control, como lo
son las válvulas.
Existen tres tipos de actuadores:
• Hidráulicos.
• Neumáticos.
• Eléctricos.
Los actuadores hidráulicos, neumáticos, eléctricos son usados para manejar aparatos
mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se
necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo,
los hidráulicos requieren demasiado equipo para suminitros de energía, así como de
mantenimiento periódico.
Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas
desde el punto de vista de precisión y mantenimiento.
Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos,
como por ejemplo los robots.
Por todo esto es necesario conocer muy bien las características de cada actuador,
para utilizarlos correctamente de acuerdo a su aplicación específica.
Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasifica-
dos de acuerdo con la forma de operación, función sobre la base de fluidos a presión.
Existen tres grandes grupos:
• Cilindros hidráulicos.
• Motor hidráulico.
• Motor hidráulico de oscilación.
Función y principales características
Los actuadores hidráulicos son los encargados de transformar la energía hidráulica
en trabajo mecánico. Su tipo constructivo, cilindro o motor, simple o doble efecto y
tamaño (diámetro y carrera), dependerán del tipo de esfuerzo y la magnitud de éste.
Todo esto es necesario para la clasificación del actuador.
Se deduce de lo anterior que recién luego de determinado el actuador, se podrán
seleccionar los restantes elementos del circuito (depósitos, bombas, válvulas, etc.), ya
que su tamaño deberá ser compatible con el actuador.
El actuador está compuesto esencialmente por: la tapa trasera, la camisa, la tapa
delantera, tensores (en algunos tipos constructivos solamente), el pistón, el vástago,
el buje guía de vástago y el montaje (en este caso brida).
La tapa trasera, la camisa y la tapa delantera están empotrados entre sí y son sujetados por
cuatro tensores. La estanqueidad entre las cámaras y es garantizada por la junta.

Actuador con todos sus componentes.
Clasificación
A continuación definiremos a los tipos de actuadores y para qué son utilizados cada
uno de ellos.
Tipos de actuadores
Actuadores lineales
Actuador de simple efecto
61
ACTUADORES HIDRÁULICOS
4
<
<
4 . 2
4 . 2 . 1
4 . 2 . 1 . 1
4 . 2 . 1 . 1 . 1
Actuadores hidráulicos
Lineales Simple
efecto
Buzo
Resorte
Telescópico
Doble
efecto
Vástago simple
Vástago doble
Rotativos Oscilantes
Continuos Engranajes
Paletas
Pistones Axiales
Pistones Radiales

MICRO
62
<
• Actuador tipo buzo o sumergido
Se podría decir que es el más sencillo de todos los actuadores. Éste consta de una
única cámara para el fluido y puede ejercer fuerza en una única dirección. Éstos son
los montados por lo general verticalmente, de tal modo que no se aprovecha la acción
de la gravedad para su retorno. Ellos son usados en elevadores, gatos para automó-
viles, etc., ya que tienen la ventaja de tener carreras largas.
• Actuador a resorte
Este tipo de actuador está conformado por dos cámaras, en una de ellas se encuen-
tra un resorte. Si se ejerce una presión por una de las cámaras, ya sea para llevarlo al
final de la carrera o al principio de la misma, el resorte ayudará al retorno del vástago.
• Actuador telescópico
Estos actuadores pueden ser de simple efecto o de doble efecto, en la mayoría de los
casos se utilizan los primeros mencionados. Éste es utilizado ya que su longitud com-
primida es menor a la que se puede obtener en un actuador estándar. Son muy usa-
dos en maquinaria vial.

63
4
<
<
Actuador estándar de doble efecto
Estos actuadores son definidos así ya que el fluido lo acciona en ambos sentidos.
También son llamados diferencial puesto a que la diferencia de áreas. Estas diferen-
cias se producen debido a que en una de las cámaras se encuentra el vástago y esto
produce que las áreas de las cámaras difieran. Este es el actuador más difundido por
su amplio espectro de utilizaciones.
• Actuador de doble vástago
Estos actuadores son utilizados en donde es necesario movilizar cargas a ambos lados
del actuador, y donde se requiera la misma velocidad de desplazamiento en ambos sen-
tidos. Éstos también son actuadores de doble efecto, pero no son diferenciales, ya que
en cada cámara se encuentra el vástago, obteniendo la misma área en ambos lados.
Características constructivas de los actuadores lineales
Materiales:
• Para el tubo se emplea acero estirado en frío (trafilado), sin costura y bruñido
interiormente. El pistón es, generalmente, de fundición o acero.
• El vástago es de acero al carbono, en general sin tratar, con un baño de cromo
duro o bien de acero inoxidable.
• Las empaquetaduras son en general juntas tóricas (O’ Ring), de acrilo nitrilo.
4 . 2 . 1 . 1 . 2

MICRO
64
<
Montajes:
Los fabricantes de cilindros hidráulicos poseen en su línea distintos tipos de monta-
jes, de acuerdo a las opciones de movimientos o posición de trabajo requerido.
Amortiguación:
Como su nombre lo indica, sirven para
el frenado de las masas en movimien-
tos, de tal forma que se consiga un
movimiento suave del conjunto. Se ins-
talan en uno o en ambos extremos del
actuador.
La amortiguación empieza cuando la
parte cónica del vástago se introduce
en un orificio de la tapa, restringiendo
el paso del caudal de retorno al tan-
que. Mientras que se produce la amor-
tiguación del caudal se desplaza por un orificio ajustable. El actuador también inclu-
ye una válvula antirretorno permitiendo el paso libre para la salida del vástago.
Limitador de carrera:
Se utiliza para disminuir la reacción provocada por esfuerzos laterales, o en bujes guías
de un vástago. Esto quiere decir que si tenemos un actuador con una carrera de vás-
tago larga y éste soporta una carga lateral, tendríamos problema si no utilizamos un
limitador de carrera, ya que el vástago tendería a doblarse y desgastaría el casquillo.

65
4
<
<

4 . 2 . 1 . 2
MICRO
66
<
Actuadores rotativos
Motor oscilante
Los motores oscilantes son utilizados para realizar momentos de rotación con un
ángulo de giro limitado.
El motor oscilante tiene un vástago dentado con dos émbolos. Si se ingresa presión
a algunas de las cámaras, la barra se desplaza arrastrando a un piñón que se encar-
ga de producir el momento de giro. También posee un tornillo que permite modificar
el ángulo de giro del piñón.
Motores continuos
• Motor de engranajes
El esfuerzo de par motor que se desarrolla, es debido a la presión que ingresa por la
entrada aplicada a la superficie de los dientes de los engranajes. Estos dos engrana-
jes están acoplados y giran conjuntamente, pero sólo uno de ellos está conectado
directamente al eje de accionamiento. Los motores de engranajes tienen un despla-
zamiento fijo y es, aproximadamente, igual al volumen comprendido entre dos dientes.
El sentido de la rotación depende del lado donde ingrese la presión.
Estos motores no están equilibrados. Las altas presiones a su entrada y la baja pre-
sión a la salida originan elevadas cargas laterales sobre los ejes y los engranajes.
‘
1. Cámara del cilindro.
2. Tope fijo que delimita carrera.
3. Vástago.
4. Carcasa.
5. Topes regulables que delimitan
el ángulo.
6. Entradas y salidas de fluidos a
la cámara.
7. Émbolos.
8. Eje giratorio donde se hace la
aplicación.
9. Piñón transmisor del esfuerzo.
10. Tuerca tapón de relleno.
11. Carcasa.
12. Aceite.

• Motor de paleta
El par motor se desarrolla por la presión, que actúa sobre la superficie de las paletas
expuestas, las cuales entran y salen practicadas por el rotor, que está acoplado al eje
de accionamiento. Las dos entradas de presión están ubicadas en lugares opuestos
para equilibrar las cargas laterales en el rotor.
• Motor de pistones
Los motores de pistones probablemente son los más eficaces, ya que desarrollan
altas velocidades, grandes presiones y están equilibrados. Sus diseños básicos son
en línea, radial y axial.
Los diseños radial y axial se pueden encontrar en el mercado con desplazamiento fijo
o variable.
• Motores de pistones axiales
Motores de pistones axiales horizontales: El giro se produce con la presión que se
ejerce en los extremos de los pistones que se mueven alternativamente en el barrile-
te. El desplazamiento del motor es fijo o variable. Este desplazamiento está determi-
nado por el grado de inclinación de la placa.
Al aumentar el grado de inclinación de la
placa estamos aumentando la velocidad de
giro del rotor. Existen topes, para que el par
y la velocidad permanezcan dentro de los
límites operativos.
67
4
<
<
Motor de engranajes.
Motor de paletas no equilibrados.

MICRO
68
<
Motores de pistones axiales en ángulo: El
bloque de cilindros y el eje de acciona-
miento están montados formando un
ángulo entre sí y la reacción se ejerce
contra la brida de accionamiento.
También en este caso existen modos de
desplazamiento fijo y variable.
• Motores de pistones radiales
Estos motores son de baja velocidad y de par elevado. Su funcionamiento se basa en
cilindros telescópicos de autoalineación que transmiten la potencia a través de una
excéntrica formada en el eje. Algunos tipos admiten la regulación del caudal, varian-
do la excentricidad.
Recuerde que...
El concepto de par de un motor expresa su capacidad de trabajo.

Válvulas Hidráulicas
Introducción
Las necesidades crecientes que se presentan en el campo de la automatización
industrial, en cuanto a lo que hace a la fabricación de maquinarias, dispositivos y
diversos elementos accionados hidráulicamente, ha hecho pensar -hace algunas
décadas atrás- lo útil que resultaría comandar circuitos hidráulicos vía automatizacio-
nes eléctricas.
En su momento, esto determinó la creación de la válvula de control direccional accio-
nada por solenoides y/o electroimanes. Actualmente, estas válvulas son indispensa-
bles para comandar cualquier máquina hidráulica, automática o no, por medio de cual-
quier tipo de accionamiento eléctrico y/o electrónico.
Las válvulas que a continuación estudiaremos, son las más populares en el campo de
la válvula de control direccional de flujo hidráulico accionada eléctricamente.
Válvulas
La función de las válvulas es permitir, orientar o detener un flujo. Constituyen los órga-
nos de mando de un circuito. También son utilizados en sus tamaños más pequeños
como emisoras o captoras de señales para el mando de las válvulas principales del
sistema, y aún en funciones de tratamiento de señales.
Clasificación
Las válvulas pueden clasificarse en cuatro grandes grupos según su función:
• Válvula de retención o antirretorno.
• Válvulas direccionales.
• Válvulas de control de la presión.
• Válvulas de control del caudal.
Dos de las características principales que posibilitan su clasificación son el número
de vías y de posiciones definidos a continuación:
Vías: Llamaremos así al número de orificios controlados en la válvula, exceptuando
los de pilotaje. Podemos así tener 2, 3, 4, 5 ó más vías (no es posible un número de
vías inferior a 2).
Posiciones: Es el número de posiciones estables del elemento de distribución.
Pueden tenerse válvulas de 2, 3, 4 ó más posiciones (no es posible un numero de
posiciones inferior a 2).
Configuración simbólica de una válvula
El símbolo representa la función de la válvula y su forma de accionamiento. No
representa de ninguna manera la válvula, desde el punto de vista constructivo, sólo
representa su función. El símbolo se compone de un bloque central, en el que se
identifican las posiciones estables del elemento de conmutación y las vías de cone-
xión para cada posición, y de dos bloques extremos que representan los modos de
actuación, es decir el tipo de mando.
69
5
5 . 1
5 . 1 . 1
5 . 2
VÁLVULAS HIDRÁULICAS
5
<
<

5 . 3
MICRO
70
<
Cada posición de la válvula se representa con un cuadrado. Habrá tantos cuadrados
adyacentes como posiciones de distribución tenga la válvula.
1) Las bocas de conexión se representan por trazos unidos al cuadrado correspon-
diente a la posición normal de reposo de la válvula.
2) Las vinculaciones entre bocas se representan con líneas y flechas, indicando el
sentido de circulación. Las bocas cerradas se indican con líneas transversales.
Dicha representación se realiza para cada posición.
Las canalizaciones de escape se representan con un triángulo.
Atendiendo a las funciones del bloque central tendremos los siguientes esquemas:
El símbolo se completa con los esquemas correspondientes a los mandos de las vál-
vulas, siendo éstos el medio por el cual se logra la conmutación de sus posiciones.
Válvula antirretorno o de retención
Las válvulas antirretorno o de retención tienen la misión de permitir la circulación
en un sentido e impedirla en el sentido contrario, evitando así que el aceite pueda
recorrer en ambos sentidos las tuberías. También puede funcionar como una válvula
direccional o como controladora de presión.
Dentro de este tipo de válvulas podemos mencionar:
• Válvula antirretorno simple es aquella en la cual el fluido circula a través de la
misma en línea recta.

71
5
<
<
El cuerpo de la válvula se rosca directamente a la tubería formando un asiento para
un vástago cónico o una bola; permitiendo, en parte, que el fluido circule en una
sola dirección en el muelle. En la dirección donde el pasaje es libre, el muelle cede
y la válvula se abre a una presión determinada. El muelle no es ajustable, pero hay
disponibles muelles que son específicos para distintos valores de presión, por ejem-
plo 0.2 bar; 0.5 bar; 2 bar; etc.
Aunque estas válvulas admiten presiones elevadas, no son recomendables para
aplicaciones en donde se someten a caudales de retorno de gran velocidad.
• Válvula antirretorno de ángulo recto, es llamada así porque el aceite fluye a
través de la misma formando un ángulo recto. Se constituye por un vástago de
acero y un asiento endurecido incrustado en un cuerpo de fundición.
• Válvula antirretorno con retorno restringido, en lo único que cambia con res-
pecto a las antirretorno comunes, es que esta válvula tiene un pequeño orificio en
el vástago para permitir un caudal restringido en la posición normalmente cerrada.
Funcionamiento básico de una
válvula sin retorno.

5 . 4
MICRO
72
<
• Válvula antirretorno piloteda, son diseñadas para permitir el paso libre del flui-
do en una dirección, y para bloquear el caudal de retorno en la dirección opuesta,
hasta que la válvula se abra debido a la acción de un pilotaje exterior.
Tipos constructivos de válvulas direccionales
Con una válvula direccional se controla el arranque, la detención y la dirección de
un fluido, así como también las posiciones de detención de un consumidor (cilindro o
motor hidráulico).
La denominación de las válvulas direccionales se realiza en base al número de las
conexiones de trabajo y al número de las posiciones factibles.

73
5
<
<
5 . 4 . 1 Clasificación de válvulas direccionales
Válvulas de asiento esférico
Son generalmente utilizadas para funciones secundarias dentro de un sistema, cons-
truyéndose normalmente como válvula 2/2 ó 3/2.
Válvulas de asiento de disco (Poppet)
Se construyen como válvulas 2/2, 3/2, 4/2, 5/2. La estanqueidad puede lograrse
mediante discos de cierre elásticos y asientos de metal, o directamente discos de cie-
rre y asientos de metal.
Válvulas de distribuidor axial plano
Poseen un émbolo para la conmutación de la válvula, pero las bocas son controladas
por un distribuidor plano adicional. En la figura se esquematiza una válvula 4/2 de este
tipo, aunque también se las encuentra en versiones 2/2, 3/2, 5/2 y 5/3, entre otras.

MICRO
74
<
Válvulas de distribuidor rotante
Se fabrican como válvulas de mando manual del tipo 3/2, 4/2, y también 4/3. La vin-
culación entre las bocas de utilización y descarga se realiza a través de un disco
rotante con canalizaciones.
Válvulas de distribuidor axial o corredera (Spoll)
La distribución del aire comprimido a las diferentes bocas se logra a través de un dis-
tribuidor cilíndrico que se desplaza en sentido axial.
Válvulas metal–metal
Empleada comúnmente en hidráulica, requiere un ajuste preciso entre el distribuidor
y el cuerpo de la válvula.
Juntas tóricas (O´Rings) en el cuerpo de la válvula
Es una de las disposiciones más comúnmente adoptada, con el fin de evitar el alto costo
que implican las anteriores.
Válvula direccional de corredera
Esta válvula direccional posee una corredera cilíndrica que se desliza en ambas direc-
ciones dentro de la válvula. La corredera tiene ranuras circulares que habilitan distin-
tas secciones dependiendo de su dirección. Los orificios de entrada y salida del cau-
dal pueden estar conectados o bloqueados dependiendo de la corredera que posee
los salientes cilíndricos.
Válvulas de cuatro vías tipo corredera deslizante.

Tipos de centros de corredera
La gran mayoría de los fabricantes de válvulas construyen el modelo 4/3, de tal forma
que posean pasaje idéntico en las posiciones extremas, pero distintos centros, obte-
nidos de un simple cambio de correderas.
Los casos extremos son el centro totalmente abierto y el centro totalmente cerrado.
Sus combinaciones nos permiten disponer de los centros mostrados a continuación.
Válvula rotativa de 4 vías
El principio de funcionamiento, se basa en un rotor que gira dentro del cuerpo de una
válvula. Cuando el rotor gira, conecta o bloquea los orificios de la válvula para poder
obtener las cuatro conexiones del caudal.
Éstas poseen mandos mecánicos o manuales, y son usadas como válvulas piloto para
controlar otras válvulas.
75
5
<
<

5 . 4 . 1 . 1
MICRO
76
<
Válvulas direccionales pilotadas
Para aquellas válvulas que por razones de caudal su tamaño exige fuerzas importan-
tes en la corredera para su inversión, se procede a la construcción de la llamada vál-
vula de mayor tamaño comandada por otra menor.
La válvula pilotada está compuesta por la válvula principal (2) y la piloto (1), está
generalmente comandada por mandos eléctricos.
La válvula piloto es alimentada a través del canal, dicha alimentación puede ser inter-
na o externa.
Principios de funcionamiento de válvulas
Número de vías–número de posiciones (N° de vías / N° de posiciones)
Como vías se consideran las conexiones de entrada o alimentación, conexión/es de
utilización para el consumidor y orificios de purga (escape).
Se llama posición a las maniobras que toman las partes móviles internas de una válvu-
la, tras incluirla en un equipo y establecer la presión de una red.
A continuación se presenta una descripción general de los tipos de válvulas direccio-
nales, usualmente empleados en hidráulica:
Válvulas 2/2
Pertenecen a este grupo todas las válvulas de cierre que poseen un orificio de entra-
da y otro de salida (2 vías) y dos posiciones de mando. Únicamente se utilizan en
aquellas partes de los circuitos hidráulicos donde no es preciso efectuar por la misma
válvula la descarga del sistema alimentado, sólo actúan como válvulas de paso.

Válvulas 2/2 NC
Son aquellas válvulas que en su posición normal de reposo (aquella determinada por
su reacción o resorte) no permiten la circulación de fluido. Conducen cuando su
mando (muscular, hidráulico, mecánico, eléctrico, etc.) es accionado.
Válvulas 2/2 NA
En su posición normal de reposo permiten la circulación del fluido, interrumpiéndolo
al ser accionado su mando.
.
Válvulas 3/2
Pertenecen a este grupo de válvulas aquellas que poseen un orificio de alimentación,
uno de utilización y otro de escape (3 vías) y dos posiciones de mando. Sus funcio-
nes dentro de un circuito hidráulico pueden ser muy variadas, y van desde el manejo
de señales hasta el comando de cilindros de simple efecto. A diferencia de las ante-
riores, éstas posibilitan la descarga del sistema que alimentan.
Válvulas 3/2 NC
Son aquellas que en la posición normal de reposo no permiten la circulación desde el
orificio de alimentación al de utilización, el cual queda conectado al escape. Esta con-
dición es invertida al operar su mando, pasando el fluido a la utilización en tanto el
escape es bloqueado.
77
5
<
<
Válvula 2/2 NC monoestable, mando manual, reacción a resorte.
Válvula 2/2 NA monoestable, mando manual, reacción a resorte.
Válvula 3/2 NC monoestable, mando manual, reacción a resorte.

MICRO
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<
Válvulas 3/2 NA
En su posición normal de reposo permiten el pasaje de fluido de la alimentación a la
utilización; el escape es bloqueado. Al operar el mando, se interrumpe el pasaje y el
sistema alimentado es puesto a descarga.
La diferenciación entre las válvulas 3/2 normal cerrada y normal abierta no implica nece-
sariamente que se trate de dos válvulas diferentes. Las válvulas 3/2 del tipo de distribui-
dor axial generalmente admiten ser conectadas de una u otra manera indistintamente.
Válvulas 4/2
Poseen cuatro orificios de conexión (4 vías) corres-
pondiendo: uno a la alimentación, dos a las utilizacio-
nes y el restante al escape; este último es común
para ambas utilizaciones. Poseen dos posiciones de
mando, para cada una de las cuales sólo una utiliza-
ción es alimentada, en tanto la otra se encuentra
conectada a escape. Esta condición se invierte al
conmutar la válvula. Dado que para cada posición
existe un pasaje abierto y uno cerrado, carece de
sentido hablar de una válvula 4/2 normal abierta o
normal cerrada.
Válvulas 5/2
Éstas poseen cinco orificios de conexión y dos posiciones de mando. A diferencia de
las 4/2, poseen dos escapes, correspondiendo uno a cada utilización.
Ejemplo
En los ejemplos anteriores la función de conmutación de posiciones del distribuidor
fue obtenida mediante una acción manual sobre el mando, al efecto de simplificar la
interpretación. Como pudo apreciarse, al cesar la acción, el distribuidor era reposicio-
nado mediante un resorte antagónico (reacción por resorte).
Válvula 5/2 monoestable, mando manual, reacción a resorte.
Válvula 3/2 NA monoestable, mando hidráulico, reacción a resorte.

La válvula (sin accionar su mando) posee una única posición estable, aquella gober-
nada por su reacción. A las válvulas con estas características se las denomina mono-
estables (única posición de mando estable).
La acción manual sobre el mando puede ser reemplazada por una acción mecánica (leva
sobre un rodillo o bocas de pilotaje), dando origen así a las válvulas de mando hidráulico.
Ejemplo
Es posible sustituir la acción del resorte por una acción hidráulica permanente (reac-
ción hidráulica). Esto se logra alimentando el mando correspondiente a la reacción en
forma permanente, pudiéndose hacer a través de una boca externa o simplemente
utilizando una conducción interna de autoalimentación, que proveen los fabricantes y
que comunica al citado mando con la boca de alimentación de la válvula. De este
modo, al alimentar con presión a la válvula queda automáticamente establecida la
reacción hidráulica. Como resulta obvio, para desplazar el elemento conmutador con
presiones iguales es necesario disponer en el mando opuesto de un área mayor,
dando origen así a las válvulas con mandos por áreas diferenciales.
Ejemplo
Es posible también comandar ambas posiciones del distribuidor, mediante pulsos de
señal ingresados alternativamente por las bocas 12 y 14. Desaparece así la reacción,
obteniéndose ahora una válvula con las dos posiciones estables, es decir, la válvula
conmuta y conserva la posición aún desaparecida la señal que originó el cambio. La
posición opuesta se logrará mediante una señal en el pilotaje contrario. Este tipo de
comportamiento recibe el nombre de biestable. También son conocidas como memo-
rias o de comando por impulsos.
79
5
<
<
Válvula 5/2 monoestable, mando hidráulico, reacción a resorte.
Válvula 5/2 monoestable, mando hidráulico, reacción hidráulica.

5 . 5
MICRO
80
<
Ejemplo
Un comportamiento análogo, pero con efecto predominante de una de las posiciones,
se obtiene aplicando el concepto anterior a válvulas con mando por áreas diferenciales.
En presencia de una señal simultánea en las bocas 12 y 14, el efecto de la señal 14
predomina en razón de su mayor área.
Ejemplo
Válvulas a presión
Estos tipos de válvulas influyen sobre la presión en un sistema o parte de él. Su prin-
cipio de funcionamiento se basa en el equilibrio de una fuerza hidráulica en contra-
posición con la fuerza de un resorte.
Son válvulas del tipo proporcional, es decir que poseen infinitas posiciones. Con esto
podemos señalar que pueden estar totalmente abiertas o totalmente cerradas, pasando
por todas las posiciones intermedias, según el caudal y las diferencias de presiones.
Se clasifican según su función en:
• Válvula de seguridad o limitadora de presión.
• Válvula de descarga.
• Válvula de secuencia o desconexión de presión.
• Válvula reductora de presión.
Válvula 5/2 monoestable, mando hidráulico, reacción hidráulica.
Válvula 5/2 biestable, con áreas equilibradas.

81
5
<
<
Válvula de seguridad, normalmente montadas en todos los sistemas hidráulicos.
Generalmente es conectada en la línea de presión, cumpliendo la función de limitar
la presión máxima de trabajo o derivando en casos de sobrepresión parte del cau-
dal al depósito.
Válvula de seguridad simple, la mayoría de estas válvu-
las poseen un tornillo de regulación, para variar la fuerza
del muelle.
Cuando la presión vence la fuerza del muelle, se deno-
mina presión de abertura. A medida que el caudal va
aumentando a través de la válvula, el obturador se aleja
cada vez más de su asiento, originando una compresión
mayor que la del muelle. En estos casos cuando la válvu-
la empieza a derivar todo el caudal, la presión puede con-
siderarse mayor que la presión de la abertura.
La presión a la entrada de la válvula, cuando ésta deja
pasar todo el caudal, se denomina presión de plena
abertura.
La diferencia que se produce entre la presión de plena
abertura y la presión de abertura, se denomina margen
de sobrepresión.
Esta sobrepresión en algunos casos no es un inconve-
niente, en otros casos puede dar como resultado una
pérdida de potencia. Esto es debido al flujo que se pierde en la válvula antes de alcan-
zar su ajuste máximo o permitir que la presión máxima del sistema sobrepase los valo-
res nominales de los demás componentes.
Válvula de seguridad doble o indirecta, esta válvula
funciona en dos etapas: una es la de piloto, y la otra es
una corredera equilibrada hidráulicamente.
La parte piloto consiste en una válvula limitadora de pre-
sión y un obturador, mantenido en su asiento por un
muelle ajustable.
En la corredera se encuentra un muelle que empuja el
pistón manteniendo la descarga a tanque tapada por el
obturador.
Cuando el flujo ingresa a la válvula, lo hace por de bajo del
pistón y a través de un orificio que está en el mismo pis-
tón. Para cualquier presión por debajo a la del taraje de la
válvula limitadora, la corredera se mantiene apoyada en su asiento por el muelle ligero.
Cuando la presión del fluido que pasa por el orificio del pistón alcanza el taraje, el
obturador se desplaza de su asiento, limitando la presión en la cámara superior.
Si el obturador se abre, produce una diferencia de presión en ambas cámaras, logran-
do que el muelle suba el pistón; dejando libre la descarga a tanque.
Válvula de descarga, es una válvula de seguridad compuesta por un mando remoto.
A través de un orificio situado en el canal del obturador se conecta a tanque cada vez
que se desee la apertura total de la válvula. Es en este caso que se llama válvula de
descarga. Aquí el reposo ligero es la única fuerza de oposición.
Válvula de secuencia se utiliza en un sistema para mover los actuadores en un orden
o presión determinada en la línea.
El fluido circula por la línea primaria, efectuando la primera operación, hasta que

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