Oleohidraulica basica

OLEOHIDRAULICA BASICA
Preparado por : Ing.MBA. Víctor Bernales
Vera
2008

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

hidráulica?
 Unos pocos ejemplos son:
 ingeniería mecánica
 tecnología automotriz
 tecnología agricola
 movimiento de tierras y minería
 tecnología de construcción naval
 aeronáutica y astronáutica

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

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

Ley de Pascal
 Esto explica por que una botella llena de agua se
rompe si. introducimos un tapón en la cámara ya
completamente llena El liquido es prácticamente
incomprensible y transmite la fuerza aplicada al
tap6n a todo el recipiente.
 El resultado es una fuerza considerablemente mayor
sobre un área superior a la del tapón. Así, es posible
romper el fondo de la botella empujando el tapón
con una fuerza moderada.

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

hidráulica?

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

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

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

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

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

Definición de presión
 Para determinar la fuerza total ejercida sobre una
superficie es necesario conocer la presión o fuerza
sobre la unidad de área .
 Generalmente expresamos esta presion en Kp por
cm2. Conociendo la presión y el número. de cm2 de
la superficie sobre la cual se ejerce, se puede
determinar fácilmente la fuerza total.(fuerza en Kp
= presi6n en Kp/cm2 x superficie en cm2)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 Torricellí pudo expresar la presión en el fondo del
tanque solamente coma "carga de agua" o sea la
altura en metros de la columna de agua. Hoy en día,
con el valor de Kp/cm2 como unidad de presión,
podemos expresar la presi6n en. cualquier punto de
un líquido o de un gas en términos más
convenientes. Todo lo que se necesita es conocer el
peso de un metro cúbico del fluido.

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

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

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

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

 Cualquier condición donde la presión sea
inferior a la presión atmosférica se denomina
vacío o vacío parcial. Un vacío perfecto es la
ausencia total de presión o sea O Kp/cm2
absolutos.
 La presi6n atmosférica también puede
medirse en milímetros de mercurio (mm.Hg)
mediante un aparato llamado barómetro.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

bomba
 Incluso si el aceite tiene buenas características de presión
de vapor (como la mayoría de los aceites hidráulicos) ,
una presión en la línea de entrada demasiado baja (alto
vacío) permite que se evapore el aire disuelto en el aceite.
Esta mezcla de aceite también desaparece al verse
expuesta a la presión de la carga y provoca los mismos
danos de cavitaci6n. Si la bomba funciona a velocidad
demasiado elevada, aumenta la velocidad en la línea de
entrada y también la condición de baja presión, lo que
incrementa la posibilidad de cavitación.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Características y
 Indicación del líquido de
accionamiento.
 Condiciones de funcionamiento,
continuo o de corta duración,
instalación interior o exterior.
 - Condiciones de temperatura.
 Rendimiento volumétrico

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

Características y
 El rendimiento volumétrico es igual al caudal real
de la bomba dividido por el caudal teórico. Se
expresa en forma de porcentaje.
Caudal real
 Rendimiento volumétrico = -------------------
C. teórico

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

El motor OSCILANTE
 Este tipo de
actuador es, entre
otros, usado como
un actuador rotativo
en grúas y
excavadoras(pequeñ
as).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 La presión antes de la
está determinada por la
limitadora de presión, en
este caso 120 bar. Las
caídas de presión en el
estrangulamiento(40 bar)
y en la limitadora(120
bar) se transforman en
calor.

 Este tipo de control
de caudal es
relativamente barato
pero tiene una baja
eficiencia energética.

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

de 2 vías
 a) El área de estrangulamiento: un área grande
significa una mayor cantidad de flujo y
b) la caída de presión a través del
estrangulamiento: una mayor caída de presión
significa un incremento de flujo.
El flujo también está determinado por la
construcción de la válvula estranguladora y por
la viscosidad del fluido, pero estos factores no se
toman en cuenta.

de 2 vías
 En un sistema con una válvula estranguladora, la
presión en el lado de la bomba está determinada por la
válvula limitadora de presión (vea también válvula
estranguladora ). Cuando la caída de presión a través del
estrangulamiento decrece como resultado de un
incremento en la carga sobre el cilindro, el flujo de aceite
y la velocidad del cilindro decrecen también. Si la
velocidad debe ser constante e independiente de la carga,
entonces se debe usar una válvula reguladora de caudal.

de 2 vías
 Como funciona?
La presión a la salida de la válvula reguladora
de caudal está determinada por la carga sobre el
cilindro. La carga es de 50 bar y crece a 90 bar
cuando se señala la animación con el puntero del
mouse. La presión en el lado de la bomba esta
limitada por la válvula limitadora de presión a
120 bar.

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

de 2 vías
 El compensador de presión, con su corredera cargada
por resorte; a la izquierda mide la presión en la entrada
de la válvula de aguja (p2). En el lado derecho de la
corredera, la presión de la carga (p3) y la del resorte
empujan la corredera hacia la izquierda. La presión del
resorte es de 8 bar. La corredera encuentra su balance
cuando: p2 = p3 + presorte ==> p2 - p3 = presorte y
debido al hecho de que presorte constante (8 bar) el
compensador de presión mantiene la caída de presión a
través de la válvula de aguja en un valor constante de 8
bar.

de 2 vías
 Esto significa que el flujo a través de la válvula
de aguja se mantiene constante! Cuando la carga
aumenta, la presión p3 aumenta y la corredera
está fuera de balance y es empujada hacia la
izquierda. La presión p2 crecerá también y la
corredera encontrará su balance de nuevo. La
caída de presión a través de la válvula de aguja
sigue siendo 8 bar así que el caudal se mantiene
en 10 l/min y por lo tanto la velocidad del
cilindro se mantiene constante e independiente
de la carga!!

de 2 vías

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

El sistema de lazo cerrado con la
bomba principal en cilindrada cero

El sistema de lazo cerrado con la
bomba principal activada

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Circulación de caudal en serie
 Cuando las resistencias al caudal están
conectadas en serie, las presiones se suman.

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

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

 La relación entre estas
magnitudes puede
expresarse como sigue:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

hidráulico
 Para expresar esta relación en unidades, hacemos lo
siguiente:

hidráulico

Así:

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

Potencia y par

De forma equivalente podríamos deducir que:

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

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

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

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

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

sencillo
 La potencia necesaria para
accionar la bomba depende
de su caudal y de la presi6n
a la cual funciona. La
fórmula siguiente
determina el tamaño del
motor eléctrico requerido,
suponiendo un rendimiento
medio del 80 %

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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