UT 4 Hidráulica PDF

UT 4: HIDRÁULICA  4.1 INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA La hidráulica se encarga del estudio del comportamiento de un tipo particular de fluidos: los líquidos. Son incompresibles (no modifican su volumen al presionarlos). Transmiten la presión en todas direcciones...

UT 4: HIDRÁULICA  4.1 INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA La hidráulica se encarga del estudio del comportamiento de un tipo particular de fluidos: los líquidos. Son incompresibles (no modifican su volumen al presionarlos). Transmiten la presión en todas direcciones (principio de Pascal). Se adaptan al recipiente que los contiene, empleando la parte inferior de este.  4.1 INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA Por el principio de pascal, un líquido que se somete a una presión, transmite dicha presión en todas direcciones. Esto permite multiplicar la fuerza para obtener otra fuerza mucho mayor. Ejemplo: la prensa o un gato hidráulico. Como la presión es igual en todos los puntos del fluido, P1 = P2 por lo que: F1 / S1 = F2 / S2 Despejando F2 obtenemos que: F2 = F1 * S2 / S1 Al ser S2 >>> S1 , la fuerza obtenida en el lado 2 será mucho mayor que la aplicada en el lado 1  4.1 INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA Efectos de la presión sobre los líquidos: Vasos comunicantes Prensa o elevador hidráulico La hidráulica está muy extendida en Automoción y no digamos en la maquinaria industrial: circuitos de frenos de turismos, direcciones asistidas hidráulicas, cajas de cambio automáticas, circuitos de lubricación y de combustible, circuitos de accionamiento de palas, excavadoras, tractores, grúas, etc.  4.1 INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA Componentes básicos de un circuito hidráulico: Bomba: genera el CAUDAL, es decir, presuriza el líquido (¡no lo comprime!). Depósito; almacena el líquido, lo refrigera, decanta la suciedad, elimina las burbujas, etc. Filtros: eliminan las partículas que dañarían los elementos y que proceden de los desgastes del circuito y de posible suciedad. Válvulas: controlan presión, caudal, pasos del líquido, etc. Actuadores: normalmente cilindros o motores. ¡UN CIRCUITO HIDRÁULICO SIEMPRE TIENE UN RETORNO AL DEPÓSITO! En el caso de un circuito neumático, el aire comprimido lo usamos y lo podemos soltar al ambiente (es gratis, no contaminante, no es peligroso, etc.).  4.1 INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA El líquido por excelencia que emplearemos será el aceite en sus variedades.  4.1 INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA Propiedades de la hidráulica. Se emplea para grandes presiones, pudiendo llegar a más de 2000 bar en un circuito de combustible common rail. Los movimientos son muy precisos, gracias a la incompresibilidad del líquido. La lubricación y refrigeración de los elementos la realiza el propio líquido (normalmente aceite). Las tuberías y los latiguillos empleados para las conducciones deben soportar la presión de trabajo. Las piezas son más robustas que en neumática. A grandes distancias, la presión se va reduciendo, por lo que en vehículos industriales grandes, los frenos son neumáticos. 4.1 INTRODUCCIÓN A LA HIDRÁULICA  4.2 CIRCUITOS HIDRÁULICOS Son análogos a los circuitos neumáticos, aunque con algunas diferencias notables: Siempre tienen una o varias tuberías de retorno al depósito (con la conexión “T” = “tank” = depósito) En neumática, la presión máxima es la que suministra el compresor y se puede transmitir a grandes distancias; en hidráulica, la presión depende de la distancia al punto de suministro, debido a las pérdidas por resistencia al desplazamiento del fluido. En hidráulica, con poca velocidad en el líquido, el flujo dentro la tubería es laminar; al aumentar la velocidad se vuelve turbulento.  4.2 CIRCUITOS HIDRÁULICOS En función de la bomba empleada, tendremos dos tipos de circuitos: de centro abierto o de centro cerrado. Circuito de centro abierto: la bomba suministra un caudal constante, por lo que necesita una válvula limitadora de presión para cuando el cilindro llega a cada uno de sus topes.  4.2 CIRCUITOS HIDRÁULICOS Circuito de centro cerrado: la bomba suministra un caudal variable, por lo que cuando el cilindro llega a cada uno de sus topes, la bomba aunque gira deja de suministrar caudal por lo que no se necesita una válvula limitadora de presión. Se emplean cuando hay muchos circuitos alimentados con una misma bomba, como por ejemplo en los tractores. 4.2 CIRCUITOS HIDRÁULICOS  4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS Son las encargadas de generar caudal y por tanto, movimiento del líquido. Las hay de dos tipos: De desplazamiento no positivo: impulsan el líquido pero si se cierra el circuito, no producen aumentos bruscos de presión. Ejemplo; bomba de agua del motor. Trabajan a muy poca presión.  4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS De desplazamiento positivo: impulsan el líquido generando caudal y si se cierra el circuito, producen aumentos bruscos de presión. Ejemplo; bomba de aceite bomba de alta presión de combustible, bomba hidráulica de los tractores, etc. Trabajan a mucha presión, la cual depende de la resistencia que se oponga al paso del fluido (siempre dentro de los límites de la bomba y las válvulas de seguridad). Estas bombas a su vez, pueden ser:  De caudal fijo o constante: a más rpm de giro, mayor caudal.  De caudal variable: varían su cilindrada para suministrar más o menos caudal.  4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS Clasificaremos las bombas según su construcción Bombas de engranajes internos o externos: son siempre de caudal FIJO, las más usadas, para circuitos con pocos actuadores.  4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS Bombas de rotor: similares a las anteriores, son de caudal fijo. 4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS  4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS Bombas de paletas: pueden ser de caudal fijo o de caudal variable. 4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS  4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS Bombas de pistones: se emplean cuando se necesita mucho caudal de líquido a mucha presión; pueden ser de caudal fijo o variable y según la disposición de los pistones, pueden ser de pistones radiales o de pistones axiales.  Pistones radiales: Ejemplo: bomba common rail y bomba de suspensión hidroneumática  4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS Pistones axiales: si son de placa fija, suministran un caudal fijo; si son de placa oscilante, suministran un caudal variable. Se suelen emplear en los vehículos industriales y agrícolas. El funcionamiento de las bombas de pistones viene detalladamente explicado en el libro de texto, así como su mantenimiento y cuidados.  4.3 BOMBAS HIDRÁULICAS Para el cuidado de una bomba y de una instalación hidráulica en general, precisaremos del uso de un aceite o líquido hidráulico adecuado; se deberán sustituir tanto el aceite como los filtros con la periodicidad establecida y se vigilará que el nivel de aceite esté en los valores correctos, para evitar la formación de burbujas (cavitación) y por tanto los desgastes, ruidos y vibraciones en la instalación.  4.4 FILTROS, ACUMULADORES Y DEPÓSITOS Los filtros retienen las pequeñas impurezas que transporta el aceite, generadas normalmente en la bomba, para evitar dañar elementos del circuito. Normalmente van colocados en el lado de succión de la bomba, (baja presión), pero también pueden ir montados en las tuberías de retorno o en el lado de presión, teniendo un diseño especial para ello. Suelen disponer de una válvula antirretorno para que en caso de taponarse el filtro por exceso de suciedad, el aceite hace un bypass y entra en el circuito sin filtrar, con el riesgo que esto conlleva  4.4 FILTROS, ACUMULADORES Y DEPÓSITOS Los acumuladores de presión se encargan de: Almacenar energía hidráulica (para cuando la bomba está parada). Mantener la presión en el circuito con la bomba parada. Amortiguar los golpes de ariete (puntas de presión). Aumentar gradualmente la presión, absorbiendo los picos que provocaría la bomba. Acumulador con gas Acumulador con muelle  4.4 FILTROS, ACUMULADORES Y DEPÓSITOS Amortiguación de un golpe de ariete  4.4 FILTROS, ACUMULADORES Y DEPÓSITOS  4.4 FILTROS, ACUMULADORES Y DEPÓSITOS Los depósitos sirven como almacén del aceite, pero también: Enfrían el aceite, ya que se calienta en el proceso. Decantan la posible suciedad que no atrape el filtro (generada después de pasar por él). Separa el agua si lo hubiera y elimina las burbujas de aire que producirían cavitación.  4.5 ENFRIADORES O INTERCAMBIADORES DE ACEITE El aceite hidráulico se calienta, por lo que necesita refrigerarse, bien intercambiando calor con el aire, o bien intercambiando calor con el líquido refrigerante del motor. Ojo con las fugas en las que se mezcla el anticongelante con el aceite.  4.6 TUBERÍAS Al igual que en neumática, son las encargadas de trasportar el fluido (en este caso el aceite), con las diferencias derivadas de las altas presiones. Tenemos tuberías de aspiración (baja presión), de presión y de retorno al depósito; también las hay de drenaje de aceite y de pilotaje. En cualquier caso, deben estar correctamente dimensionadas para su función (caudal y presión de trabajo). Pueden ser rígidas o flexibles, dependiendo de su situación y de si precisan de movimiento. Precaución al colocar tuberías flexibles (latiguillos)  4.6 TUBERÍAS Precaución al colocar tuberías flexibles (latiguillos):  4.7 ACTUADORES: CILINDROS Y MOTORES Los actuadores son los encargados de transformar la energía hidráulica en movimiento; son cilindros (movimiento lineal) o motores (movimiento rotatorio). Cilindros  4.7 ACTUADORES: CILINDROS Y MOTORES Cilindros: mucho más robustos que los cilindros neumáticos, soportan altísimas presiones. Los hay de diversos tipos: de efecto simple (el retroceso lo hacen por la carga que soportan, sin muelle), de doble efecto (los más comunes), telescópicos, rotativos, diferenciales, etc.  4.7 ACTUADORES: CILINDROS Y MOTORES Motores: similares a las bombas, pero en este caso realizan el proceso inverso; ellos reciben líquido hidráulico presurizado y con ello generan movimiento rotatorio. Ejemplo: el motor que mueve la cuba de un camión hormigonera. Al igual que las bombas, pueden ser de caudal fijo o de caudal variable.  4.8 VÁLVULAS HIDRÁULICAS Distribuyen, regulan y controlan la presión o el caudal de aceite, al igual que lo hacían en neumática. También se colocan entre la fuente de presión y los actuadores y son mucho más robustas. Las hay distribuidoras y de mando, de bloqueo y conmutación (apertura y cierre, antirretorno, “or”, “and”, etc.), reguladoras de caudal (en todas sus variantes), reguladoras de presión, limitadoras de presión (seguridad) y proporcionales (al igual que en neumática). Las proporcionales son las más utilizadas, ya que van controladas por una unidad electrónica y regulan presión o caudal en función de la señal que le suministre la unidad de control.  4.8 VÁLVULAS HIDRÁULICAS Una caja de cambios automática dispone de varias electroválvulas que controlan el paso de aceite por los distintos conductos para activar los frenos o embragues que permiten seleccionar una o otra relación de desmultiplicación (velocidad). 4.8 VÁLVULAS HIDRÁULICAS