HyN S12.pptx

SISTEMAS HIDRÁULICOS Y
NEUMÁTICOS
Circuitos hidráulicos básicos
SEMANA
12
Ing. Edgar

Al finalizar la sesión, el estudiante identifica componentes analiza e
implementa circuitos hidráulicos.
Además, identifica los componentes de los circuitos hidráulicos y su
funcionamiento
Logro de la sesión

Utilidad del tema
Muchas máquinas se basan en el accionamiento hidráulico, equipos como grúas,
excavadoras, elevadores, monta-carga e incluso robots usan este tipo de accionamiento.
Actualmente los elementos que componen los circuitos hidráulicos deben asegurar la
potencia necesaria en los diferentes tipos de procesos hidráulicos.

1. Conceptos previos
2. Circuitos hidráulicos básicos
3. Componentes de un circuito hidráulico
4. Aplicaciones de un circuito hidráulico
5. Cálculos
6. Conclusión
Temario

Conceptos previos
¿Cómo calcular el volumen interno del cilindro hidráulico?
En tal caso lo primero es determinar cuál es el volumen interno
del cilindro en su lado contrario al lado de salida del vástago.
Para calcular dicho volumen necesitamos 2 datos:
D = Diámetro del pistón en mm (o diámetro interior de la
camisa del cilindro, indicado como “PS” en la foto de más
arriba).
C = Carrera del cilindro en mm (o longitud del cilindro cuando
está completamente abierto a lo que hay que restarle la longitud
del cilindro cuando está completamente cerrado).
El volumen interno V del cilindro hidráulico se puede calcular de
la siguiente forma:
V = Volumen interno (litros) = 0,7854 x D x D x C / 1´000,000

Conceptos previos
¿Cómo calcular el caudal de la bomba hidráulica?
Una vez tenemos el volumen interno del cilindro, tenemos que decidir en cuánto tiempo aproximado
deseamos que el cilindro hidráulico realice todo su recorrido (o carrera).
A este tiempo, en segundos, le llamaremos t.
Ahora ya podemos calcular el caudal de la bomba necesario, al que llamaremos Q, con la siguiente fórmula:
Q = Caudal de la bomba (litros/minuto) = 60 x V / t
Atención: el tiempo t definido debe ser compatible con la velocidad máxima de movimiento permitida por
diseño del cilindro hidráulico.

Conceptos previos
¿Cómo calcular la cilindrada de la bomba hidráulica?
Ahora que ya hemos determinado el caudal de aceite que debe suministrar la bomba hidráulica, tenemos que
definir la característica que realmente define el tamaño de la bomba: su cilindrada (a la que llamaremos Vc).
La unidad de la cilindrada Vc la determinaremos en centímetros cúbicos por revolución (cc/rev).
Para calcular la cilindrada Vc de la bomba oleohidráulica, ésta será función básicamente de las 2 variables
siguientes:
n = la velocidad de giro del motor / actuador (en revoluciones por minuto rpm) que haga mover la bomba
hidráulica.

Conceptos previos
Rendv = rendimiento volumétrico de la bomba hidráulica. Este valor es función de muchas variables tales
como la presión de trabajo, la viscosidad del aceite, temperatura del aceite, etc. Normalmente este valor suele
estar entre el 80% 95%.
Por lo tanto, la cilindrada de la bomba se calculará de la siguiente forma:
Vc = Cilindrada de la bomba (en cc/rev) = (100000 x Q) / (n x Rendv)

Muchas máquinas se basan en el accionamiento hidráulico, equipos como grúas, excavadoras, elevadores,
monta-carga e incluso robots usan este tipo de accionamiento debido principalmente a las razones siguientes:
1. Pueden generarse colosales fuerzas utilizando pequeños motores de accionamiento.
2. Los sistemas hidráulicos son muy duraderos y seguros.
3. Puede regularse la velocidad de accionamiento de forma continua o escalonada, sin la necesidad de
mecanismos adicionales.
4. Un mismo motor puede accionar múltiples mecanismos de fuerza, incluso de manera simultánea.
5. El motor y los mecanismos de fuerza, así como los mandos pueden estar a distancia acoplados por
tubos.
6. Pueden lograrse movimientos muy exactos.
7. Tienen auto frenado.

El fluido más comúnmente utilizado es algún aceite ligero derivado del petróleo debido a su innata cualidad
lubricante que alarga la vida de las piezas en rozamiento del sistema. Estos aceites deben tener las
características básicas siguientes:
1. Una viscosidad no muy alta y esta debe modificarse poco con la temperatura.
2. Elevada resistencia a la formación de espuma.
3. Elevada estabilidad con el tiempo.
4. No deben ser agresivos a los materiales de goma, como mangueras y empaquetaduras.
5. Mientras más capacidad lubricante mejor.
https://www.youtube.com/watch?v=0j21_d5CS7E

El esquema que sigue representa un circuito hidráulico de fuerza clásico, donde el elemento de trabajo es un
cilindro de fuerza.
Los elementos constitutivos del circuito hidráulico como
puede verse son:
1. Un recipiente con aceite.
2. Un filtro.
3. Una bomba para el aceite.
4. Una válvula de control que incluye una válvula de
seguridad o sobre presión y la respectiva palanca de
mando.
5. El cilindro de fuerza.
6. Conductos de comunicación.

Mientras la palanca de accionamiento de la válvula de control está en su
posición de reposo (centro) el aceite bombeado por la bomba retorna
libremente al recipiente, de manera que el cilindro de fuerza se mantiene
inmóvil.
Una vez que se acciona la palanca de control en cualquiera de las dos
direcciones, se cierra la comunicación del retorno libre al recipiente y se
conecta la salida de la bomba a uno de los lados del cilindro de fuerza
mientras que el otro lado se conecta al retorno. De esta forma la elevada
presión suministrada por la bomba actúa sobre el pistón interior del
cilindro de fuerza desplazándolo en una dirección con elevada fuerza de
empuje. El movimiento de la palanca de control en la otra dirección hace
el efecto contrario.

Componentes de un circuito hidráulico
 Bomba hidráulica: Suministra fluido a los componentes del sistema. Nos proporcionan una presión y
caudal adecuado de líquido a la instalación. La bomba hidráulica convierte la energía mecánica en energía
hidráulica. Es un dispositivo que toma energía de una fuente (un motor, un motor eléctrico, etc.) y la
convierte a una forma de energía hidráulica. La bomba toma aceite o fluido hidráulico de un depósito de
almacenamiento (un tanque) y lo envía como un flujo al sistema hidráulico

 Válvulas de control: La válvula de control generalmente se acciona a través de una palanca, esta palanca
desplaza en el interior de la válvula un cilindro al que se le han practicado agujeros de manera conveniente para
que al moverse comunique adecuadamente la presión y el retorno al lado correspondiente del cilindro de fuerza.
A la derecha se representa una válvula de control simplificada en el estado de reposo
(palanca de mando al centro).
El conducto superior conduce el aceite a alta presión desde la bomba y el conducto
central de abajo conduce el retorno a baja presión hacia el recipiente. Los otros dos
conductos inferiores se conectan a los respectivos lados del cilindro de fuerza.
La zona a rayas es el cilindro interior desplazable de la válvula y los cuadros blancos
son perforaciones practicadas en él.
Las flechas rojas muestran como el aceite desde la bomba circula libremente hacia el
retorno sin producir comunicación alguna con los lados del cilindro. En este caso el
cilindro de fuerza está auto frenado, ya que no es posible la salida del aceite.

Cuando se acciona la palanca de mando se desplaza el cilindro interior de la válvula de control a alguna de las
dos posiciones representadas abajo
Obsérvese ahora, como puede fluir el aceite, en
un caso el fluido proveniente de la bomba se
dirige a uno de los lados del cilindro de fuerza
mientras el otro lado se conecta al retorno, esto
hace que se produzca la carrera de fuerza en
una dirección. En el otro caso se produce
exactamente el efecto contrario, lo que significa
que la carrera de fuerza en este caso es en
dirección contraria.

• Válvula 2/2 (2 vías – 2 posiciones)
Gobiernan el paso de la corriente de líquido, bloqueando o abriendo el paso.
Las modalidades principales de válvulas distribuidoras son las siguientes:
https://www.youtube.com/watch?v=tXM1m9M1274
Construcción
La válvula distribuidora 2/2 consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento:
Cuerpo, embolo de mando, muelle de compresión y empaques.

Funcionamiento
El émbolo de mando de la válvula distribuidora 2/2 (dos empalmes, dos posiciones de conmutación) en la
posición de reposo bloquea el paso de P-A. Al accionar la palanca, el émbolo de mando abre el paso de P-A.
Al soltar la palanca de accionamiento, el muelle de compresión conmuta la válvula de nuevo a la posición de
reposo (se bloquea la entrada P) El líquido de fuga se evacua por una tubería de fuga.
Aplicación Se emplea para abrir y cerrar conductos
Símbolo según ISO 1219
Válvula distribuidora 2/2 (NC) en posición de reposo, accionada por pulsador y reposición por resorte.

Deben gobernar el paso de la corriente del líquido, de modo que permitan la circulación en una dirección y
corten al mismo tiempo el paso en la otra dirección.
https://www.youtube.com/watch?v=-Gw-sYhPUAA
Construcción de la válvula distribuidora 3/2
La válvula distribuidora 3/2 consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento: Cuerpo,
embolo de mando, muelle de compresión y juntas.
Funcionamiento de la válvula distribuidora 3/2
El émbolo de mando de la válvula distribuidora 3/2 (3 empalmes, 2 posiciones de conmutación) cierra en
posición de reposo la entrada P y abre el paso para el retorno A a T.

Al accionar la palanca, uno de los bordes de reglaje cierra primeramente la salida T y el otro abre luego el paso
de P a A.
Al soltar la palanca de accionamiento, el muelle empuja de nuevo el émbolo de mando a la posición de reposo
se cierra nuevamente la entrada P y, al mismo tiempo, se abre el paso para el retorno de A a T.
El líquido de fuga se evacua por las tuberías de fuga.

Aplicación de la válvula distribuidora 3/2
Las válvulas distribuidoras 3/2 se utilizan para:
• Accionar cilindros de simple efecto (véase el ejercicio: Cilindro de
simple efecto).
• Enviar señales hidráulicas con accionamiento por rodillo.
Válvula distribuidora 3/2 (NC) en posición de reposo (paso de P
a A, cerrado)

Las válvulas distribuidoras 4/2 deben gobernar el paso de la corriente de líquido permitiendo la circulación en
ambas direcciones.
Construcción
La válvula distribuidora 4/2 consta de los siguientes componentes importantes para su funcionamiento:
Cuerpo, embolo de mando, muelle de compresión y juntas.
https://www.youtube.com/watch?v=nPf9V4ilXTw&t=127s
Funcionamiento
El émbolo de mando de la válvula distribuidora 4/2 (4 empalmes, 2 posiciones de
conmutación) en posición de reposo abre el paso P a A y de B a T.

https://www.youtube.com/watch?v=ISMMLSazCag
Al accionar la palanca, se abre el paso de P a B y de A a T, la corriente de líquido proveniente de A pasa
a T por un conducto existente en la válvula.
Al soltar la palanca de accionamiento, el muelle de compresión conmuta de nuevo la válvula a la posición de
reposo.

Aplicación
La válvula distribuidora 4/2 se emplea para mandar cilindros de doble efecto: para
sujetar, aflojar, adelantar y retroceder piezas.
Válvula distribuidora 4/2 accionada por pulsador y retorno por muelle

 Actuadores: En los sistemas hidráulicos, los actuadores ejercen una acción directa sobre el cilindro que se
encarga de convertir la energía hidráulica en movimientos lineales, generando una fuerza clave para que
todo el sistema funcione correctamente.
Cilindro hidráulico de simple efecto: El fluido hidráulico empuja en un sentido el pistón del cilindro y una
fuerza externa (resorte o gravedad) lo retrae en sentido contrario En los cilindros hidráulicos de simple efecto, el
fluido solo puede actuar en un lado del pistón. Un ejemplo de cilindro hidráulico de simple efecto sería un gato
hidráulico.
https://www.youtube.com/watch?v=6rXpmRgsimo&t=126s

Cilindro hidráulico de doble efecto: El fluido puede actuar sobre el pistón desde ambos lados. Si el fluido se
suministra a la primera cámara, el pistón se extenderá y el fluido deberá salir de la segunda cámara. Para
retraer el vástago, se debe suministrar fluido a la segunda cámara y el fluido de la segunda cámara debe
enviarse al cilindro.
Para mover el vástago del cilindro hidráulico es necesario controlar el flujo del fluido. Para ello existe un
dispositivo especial: la válvula de control direccional hidráulico. La fuerza desarrollada por un cilindro
hidráulico se calcula como el resultado de la presión del fluido por el área sobre la cual actúa el fluido.
La velocidad de extensión del vástago estará determinada por el flujo de fluido en el cilindro hidráulico y el
volumen de la cámara.

Cilindro hidráulico telescópico: Están construidos según el principio de un telescopio. El vástago del cilindro
hidráulico está formado por secciones insertadas unas dentro de otras. Veamos el funcionamiento de un cilindro
telescópico de simple efecto.
Cuando se suministra el fluido, la sección más grande se extenderá primero. Cuando la primera sección alcanza
la posición final, la segunda sección se extiende. Y así sucesivamente. El cilindro telescópico se retrae por la
carga externa. Solo es necesario conectar la cavidad interior del cilindro con la línea de descarga.
En un cilindro hidráulico telescópico de doble efecto, es necesario suministrar líquido a la cavidad opuesta.
Cuando se suministra líquido a la cavidad interior del cilindro, el vástago se extiende. Para retraer el vástago
telescópico, hay que suministrar líquido a la cavidad opuesta.

Depósito: Contiene el exceso de fluido hidráulico para acomodar los cambios de volumen.
Acumuladores: Su función es almacenar energía utilizando gas a presión.
Fluido hidráulico: Además de transferir energía, el fluido hidráulico se utiliza para lubricar los componentes
del circuito.
Filtros: Eliminan las partículas no deseadas del fluido.
Tubos y mangueras: Los tubos hidráulicos son tubos de precisión de acero sin soldadura, fabricados
especialmente para la hidráulica, mientras que las mangueras se utilizan cuando no se pueden usar tubos o
tuberías, normalmente para proporcionar flexibilidad para el funcionamiento o el mantenimiento de la máquina.
Juntas, accesorios y conexiones: Cada componente tiene puntos de entrada y salida para el fluido implicado
(llamados puertos) dimensionados según la cantidad de fluido que se espera que pase a través de él.

Aplicaciones de un circuito hidráulico
https://www.youtube.com/watch?v=1uAYRoQfU48

Grúa hidráulica (reducción de la velocidad de descenso).
• Una grúa hidráulica coloca útiles de estampar, punzonar y cortar (con elevado peso), en una prensa. Los movimientos de
elevación y descenso están a cargo de un cilindro de doble efecto con el que debemos controlar la velocidad de descenso
de la carga. Se barajan distintas soluciones como pueden ser la utilización de un estrangulamiento en la ida o el retorno,
esto es poco adecuado ya que en la ida crearía una depresión por el efecto de arrastre de la carga, y en el retorno crearía
un efecto de multiplicación de la presión como se explicó en el anterior
• Ejemplo. - La solución más adecuada es colocar una VLP con el efecto de retención (contrapresión) que además se
opondrá a la caída de la carga, la válvula antirretorno elimina el efecto de esta en el sentido de subida. Seria necesario
por tanto calcular la presión de tarado de la VLP.

Control de avance de un torno (regulación de velocidad).
- En este Ejemplo se trata de automatizar el avance de un torno mediante un cilindro hidráulico, la velocidad de
este debe ser regulable y la velocidad regulada ha de mantenerse constante con independencia de los
esfuerzos a que se vea sometida.

Cepilladora (direccionamiento del caudal).
- El carro de una cepilladora horizontal es accionado por un cilindro de doble efecto con un embolo cuyas
superficies anterior y posterior están en relación 2:1, por lo que las velocidades de avance y retroceso están en
igual relación(solo se mecaniza en el avance); se pretende que dichas velocidades sean iguales y regulables
para poder aprovechar ambas carreras para mecanizar.

Taladradora (válvula reguladora de presión).
- Una taladradora posee un sistema hidráulico que realiza las funciones de amarre de la pieza y avance de la
herramienta, debido al proceso de taladrado necesitamos distintas fuerzas de amarre a la vez que necesitamos
la máxima fuerza para el avance de la herramienta, regulando la velocidad, por lo que no podemos efectuar la
regulación mediante la VLP.

Gato Hidráulico

Cálculos
Horno de endurecimiento
La tapa de un horno de endurecimiento debe levantarse mediante un cilindro de simple efecto. El cilindro se
activa mediante una válvula de 3/2 vías. Se adjunta un peso de 9 kg al cilindro para representar la
carga. Medir y calcular
los siguientes valores:
• Presión de desplazamiento, presión de carga, resistencias y contrapresión.
• Tiempo y velocidad de avance.

Conclusiones
• Los sistemas hidráulicos generan mayor fuerza que los neumáticos y son mas eficientes.
• Los sistemas hidráulicos son de fácil detección de fugas.
• Los sistemas hidráulicos son de configuración de sencillas.
• Los sistemas hidráulicos son de fácil instalación

HyN S12.pptx

Más contenido relacionado

Similar a HyN S12.pptx

Último

HyN S12.pptx