curso de hidraulica

1. Conceptos, elementos ,esquemas y aplicaciones

2. INTRODUCCIÓN
 La palabra Hidráulica
proviene del griego "hydor"
que significa agua.
 Es la ciencia que estudia la
transferencia de energía
que ocurre cuando se
empuja a un fluido líquido,
el cual es su medio
transmisor.

3.  Suelen emplearse aceites
minerales pero también
líquidos sintéticos, agua
o una emulsión agua-
aceite.
 La ventaja que implica la
utilización de la
hidráulica es la
posibilidad de transmitir
grandes presiones de
trabajo (hasta 700 bar).

4. Fundamentos Físicos
• LA PRESIÓN (P)
Es el resultado de una fuerza aplicada a la superficie de un
cuerpo (N/m2).
Su unidad según el S.I. es el Pascal (Pa), aunque también se
suele expresa en:
• N/m2= 1 Pa
• bares→ 1 bar= 105Pa
• Psi(libra por pulgada cuadrada) = 0.06895 bar
• Kg /cm² ~ Kp/cm² ~ bar
El manómetro es el instrumento que se usa para medir la
presión.

5. •Principio de Pascal
“La presión existente en un líquido confinado (encerrado) actúa
igualmente en todas direcciones, y lo hace formando ángulos
rectos con la superficie del recipiente".
Esta es la ley más elemental de la
física referida a la hidráulica.
P1
P2 P3
P4
P5
P1 = P2 = P3 = P4=P5

6. •Aplicación de la Ley de Pascal por Bramah
Joseph Bramah, utilizó el descubrimiento de Pascal para
fabricar una prensa hidráulica.
o Si una pequeña fuerza, actúa
sobre un área pequeña, ésta
creará una fuerza
proporcionalmente mas grande
sobre una superficie mayor.
 Propagación de la presión
 Multiplicación de la fuerza
 Multiplicación de la presión
 Multiplicación de la distancia

7. • CAUDAL VOLUMÉTRICO
Es el volumen de un liquido que fluye a través de un tubo por un
tiempo conocido.
Q=V/t
Para un cilindro:
V=AxS→ Q=(AxS)/t
 Q: caudal
 V: volumen
 t: tiempo
 A: área
 S: carrera
o El caudal volumétrico de un líquido
que fluye por un tubo de varios
diámetros es igual en cualquier parte
del tubo. Esto significa que el fluido a
traviesa los segmentos más pequeños
con mayor velocidad.

8. El flujo de fluidos en tuberías
•Flujo laminar
Las capas de fluido se mueven
en forma paralela una a la otra,
las próximas a las paredes
internas de la tubería lo hacen
más lentamente, mientras que
las cercanas al centro lo hacen
rápidamente.
•Flujo turbulento
Las partículas de fluido se
mueven en forma desordenada
con respecto a la dirección del
flujo.
 Excesos de velocidad
de circulación
 Cambios bruscos del
diámetro de tubería
 Rugosidad interna de
la tubería

9. •Función del fluido oleohidráulico
Las finalidades esenciales de un fluido oleohidráulico son:
I. Ser el medio transmisor de energía.
II. Lubrificar los componentes que constituyen el sistema.
III. Minimizar las fugas.
IV. Disipar el calor generado en el sistema
Además de estas funciones:
 Impedir la corrosión (oxidación).
 Reducir la formación de espuma.
 Compatibilidad con los elementos de estanqueidad.
 Mantener un índice de viscosidad relativamente estable en un amplio rango de
temperatura.
 Resistencia al fuego.
 No ser tóxico

10. •Clasificación de los Fluidos
Desde 1977 la clasificación internacional adoptada para los aceites
industriales (por el I.S.O.), está basada en la viscosidad a 40 gC en
centiestokes.
Las distintas normas (AFNOR, DIN, CETOP, ISO)definen 4 tipos de
fluidos:
 HH : aceite mineral no inhibido.
 HL : aceite mineral poseedor de propiedades antioxidantes y
anticorrosión.
 HM : fluido de categoria HL con características antidesgaste.
 HV : fluido de categoria HM con propiedades viscosidad-
temperatura mejoradas.

11. •Propiedades de los fluidos
o Densidad.
En la práctica, se puede asimilar al peso específico y proporciona, en algunos
casos, una referencia en cuanto al origen del aceite.
La densidad se expresa en gramos por centímetro cúbico.
La densidad varia con la temperatura en 6x10-4 g/cm3 aproximadamente, por
grado centígrado.
Cuanto mayor es el grado API, menor es la densidad.
La escala API va de 0 (que corresponde a 1076g/cm3) y 100 (que corresponde a
0,6112g/cm3).

12. o Viscosidad
La viscosidad es la resistencia del fluido a derramarse o fluir por el interior de
un conducto. Puede ser determinada midiendo el tiempo que tarda el fluido en
fluir a través de un orificio normalizado a una determinada temperatura. Esta
temperatura suele ser 100 gF y 210 gF (37.8 gC y 98.9 gC). En general, se definen
dos tipos de viscosidad:
-La viscosidad dinámica
Donde τ es la tensión tangencial (se opone al movimiento) y es la dirección
normal al movimiento. La unidad fundamental es al poise (en la práctica
centipoise).
-La viscosidad cinemática
Donde ρ es la densidad del fluido. Su unidad fundamental es el stoke (en la
práctica centistoke, cst).

13. Variación de la viscosidad:
 Temperatura, la viscosidad de un
fluido disminuye con la reducción de
densidad, que tiene lugar al aumentar
la temperatura.
 Presión, la viscosidad no se ve
afectada ante presiones moderadas
pero se han encontrado grandes
incrementos a presiones sumamente
elevadas.

14. •Efectos a los que son sometido los fluidos
 Un aumento de temperatura
provoca un efecto de expansión en
liquido y gases. La expansión del
aceite hidráulico en un circuito
cerrado es un problema, ya que la
presión interna puede alcanzar
valores de 1400 kg/cm2.
 Todos los materiales son
compresibles en mayor o menor
grado (ya sean líquidos, gases o
sólidos). El diseñado hidráulico
debe tener en cuenta la
compresibilidad de los líquidos
para prevenir los golpes de ariete.

15. Elementos de una instalación hidráulica

16. Las bombas hidráulicas
 Son los elementos encargados de impulsar el aceite o líquido
hidráulico, transformando la energía mecánica rotatoria en energía
hidráulica.
 El proceso de transformación de energía se efectúa en dos etapas:
aspiración y descarga.
 Clasificación de las Bombas:
 Caudal constante (cilindrada constante)
 Caudal variable (cilindrada variable)
 Cilindrada : Se refiere al volumen de aceite que la bomba puede
entregar en cada revolución.
• D = Diámetro mayor del engranaje
• d = Diámetro menor del engranaje
• l = Ancho del engranaje
• Unidad: cm3/rev

17.  Caudal Teórico :Es el caudal que de acuerdo al
diseño, debiera entregar la bomba (caudal Ideal)
C = Cilindrada (cm3/rev)
N = Rpm (1/rev)
 Rendimiento Volumétrico
 QR = Caudal Real
 QT = Caudal Teórico

18. Tipos de bombas
Tipos de
bombas
Engranajes
Dientes externos
Dientes internos
Lóbulos
Paletas
Desequilibradas
Equilibradas
Pistones
Axiales
Radiales

19. Bombas de engranajes
 De dientes externos:
 Están compuestas por un par de
engranajes que trabajan dentro de
un cuerpo de aluminio.
 El aceite atrapado entre los dientes
de los engranajes y las paredes de la
caja, es llevado hacia la boca de
salida.
 Gracias a los dientes opuestos
impiden que el aceite retroceda, por
lo tanto el aceite es obligado a
circular por todo el sistema.
 De dientes internos:
 Estas también constan de dos
engranajes, pero en ella el engranaje
recto gira dentro de otro más grande
de dientes internos.
 El principio de funcionamiento es el
mismo que el de la bomba de
engranajes externos, con la
diferencia que en ésta ambos
engranajes giran en la misma
dirección.

20.  Engranaje de lóbulo:
 Esta bomba funciona siguiendo el
principio de la bomba de engranajes
de dientes externos, ambos
elementos giran en sentidos
opuestos.

21. Bombas de paleta
 Desequilibradas:
 Tiene un solo ciclo de trabajo a cada
revolución del motor esta solo tiene
una boca de entrada y una boca de
salida y el rotor esta descentrado en
relación con el estator.
 Al tener la bomba una sola zona de
alta presión se originan fuerzas que
no son compensadas, lo que indica
que la bomba se trata de una bomba
desequilibrada.
 Equilibradas:
 El rotor y el anillo están ubicados
concéntricamente.
 Posee dos zonas de aspiración y dos
de descarga, por lo tanto la
aspiración y descarga se realiza dos
veces en cada revolución.
 Su caudal es fijo.
 Las fuerzas resultantes se anulan,
por lo tanto la bomba es equilibrada

22. Bombas de pistones
 Axiales:
 El vaivén de los pistones se consigue
por el ángulo que forman el eje de
accionamiento de la placa con el eje
longitudinal del bloque de cilindros
bombeando el aceite.
 Radiales:
 Estas son las más ingeniosas de
todas permite obtener altas
presiones, grandes caudales,
grandes velocidades y caudal
variable .

23. Válvulas distribuidoras

24. Válvulas distribuidoras
Válvula 2/2
Válvula 3/2
3/3
Válvula 4/2
4/3
Válvula 5/2
5/3

25.  El fluido que circula por el
sistema hidráulico debe ser
dirigido convenientemente a los
diversos cilindros, actuadores, o
motores, de acuerdo a las
exigencias y secuencias del trabajo
que se deba realizar.
 Las válvulas direccionales más
elementales son las de dos, tres y
cuatro vías .
 Los accionamientos suelen ser
iguales a los usados en sistemas
neumáticos (pulsadores, rodillos,
solenoides, etc.) pero en
hidráulica se ejecutan por la
derecha.

26. Válvulas reguladoras de caudal
 Las aplicaciones de los
reguladores de caudal no están
limitadas a la reducción de la
velocidad de los cilindros o
actuadores en general, pues
además tienen gran aplicación en
accionamientos retardados,
temporizaciones, impulsos, etc.
 Los reguladores de caudal pueden
se unidireccionales y
bidireccionales.
 Válvula de aguja
 Válvula de compuerta
 Válvula de esfera

27. Simbología
a) Reguladora de caudal bidireccional
b) Reguladora de caudal unidireccional
c) Reguladora de caudal compensada
d) Válvula de estrangulación de diafragma
e) Válvula de estrangulación de diafragma
unidireccional
f) Válvula de estrangulación de diafragma
ajustable
g) Válvula de estrangulación de diafragma
ajustable unidireccional
h) Reguladora de caudal en alimentación
i) Controles de caudal

28. Válvulas reguladoras de presión
 Una válvula reguladora de
presión tiene por misión
mantener en línea sistema
un valor de presión
constante, aún si la red de
alimentación tiene
presiones de valor oscilante
y consumos variables.
 Estas válvulas pueden
tener un ajuste fijo o
regulable, por lo que
pueden ser con muelle o
sin este.

29. Simbología
a) Limitadora de presión
b) Limitadora de presión con piloto externo
c) Reductora de presión
d) Válvula de descarga
e) Reductora de presión con piloto externo
f) Válvula de secuencia
g) Válvula de secuencia con piloto externo
h) Limitadora de presión preaccionada
i) Válvula de descarga con antirretorno
j) Válvula de descarga con piloto externo
k) Válvula de secuencia con antirretorno

30. Válvulas de seguridad
 La válvula de seguridad es un
elemento indispensable en las
instalaciones hidráulicas y es el
aparato que más cerca debe
ponerse de la bomba, su
misión es limitar la presión
máxima del circuito para
proteger a los elementos de la
instalación.
 Esta válvula, también conocida
como válvula de descarga, de
alivio, de sobrepresión o VLP,
actúa cuando se alcanza el
valor de la presión regulada en
el resorte.

31. Válvulas de retención
 También llamadas de bloqueo,
antirretorno, check o clapet.
 Es una válvula que permite la
circulación del fluido en un solo
sentido, en la dirección contraria
se cierra impidiendo el paso.
 La obturación del paso puede
lograrse con una bola, disco,
cono, etc., impulsada por la
propia presión de trabajo o bien
con la ayuda complementaria de
un muelle.
 Sin precarga
 Con resorte de precarga
 Desbloqueable

32. Actuadores

33. Cilindros
a) Retorno por resorte
b) Extensión por resorte
c) Retorno por fuerza externa
d) Con vástago simple( general)
e) Con amortiguación ajustable
f) A vías múltiples
g) Diferencial
h) Compresión
i) Telescópico
j) A tracción
k) Telescópico doble efecto

34. Elementos de una unidad
hidráulica

35. Depósitos
 Los depósitos de fluidos
hidráulicos son fabricados con
láminas de aceros, fundiciones
especiales y aluminio.
 Se clasifican en dos grandes
grupos:
 los abiertos al aire libre
 los cerrados bajo presión
 Y pueden ir instalados:
 Con tubería que desemboca por
encima del nivel del fluido.
 Con tubería que desemboca por
debajo del nivel del fluido (caso
corriente).
 Con tubería en carga.
 Propósito de los depósitos:
 Almacenar el fluido de
transmisión de potencia.
 Compensar las fugas.
 Permitir que el fluido se
desecante y se desemulsione.
 Actuar como un regulador
térmico.
 Completar la función de filtrado.
 Proteger al fluido contra la
suciedad y cuerpos extraños.

37. Acumuladores
 Los acumuladores son dispositivos
hidráulicos que pueden realizar la
misma función que una bomba, es
decir, actúan como “generadores
de energía”.
 Propósitos de los acumuladores:
 Acumulador de energía
 Antigolpe de ariete
 Antipulsaciones
 Compensador de fugas
 Fuerza auxiliar de emergencias
 Amortiguador de vibraciones
 Transmisor de energía de un
fluido a otro

38. Tipos de acumuladores
 Acumulador de contrapeso  Acumulador cargado por
muelle

39.  Acumulador de Pistón
 Acumulador de Diafragma
 Acumulador de gas no
separado
 Acumulador de vejiga

40. Equipos de medición y otros
componentes
Filtros
a) manómetros.
b) Termómetro.
c) Medidor de caudal.
d) Enfriador
e) Enfriador – calentador
f) Enfriador por aire

41. Algunas aplicaciones de los
sistemas hidráulicos