FILTROS
Estos sistemas se emplean para el control de la contaminación por partículas sólidas de origen externo y las generadas internamente por procesos de desgaste o de erosión de las superficies de la maquinaria, permitiendo preservar la vida útil tanto de los componentes del equipo como del fluido hidráulico.
Los filtros pueden ser ubicados en las líneas de retorno, en la línea de presión, o en cualquier otra ubicación en el sistema donde el usuario del mismo decida que sea necesario para salvaguardar el sistema contra impurezas.
El propósito de la filtración no es solo prolongar la vida útil de los componentes hidráulicos, si no también evitar paradas producidas por la acumulación de impurezas en las estrechas holguras y orificios de válvulas y servovalvulas.
Los filtros son clasificados como de flujo pleno o total y flujo proporcional o parcial. En el tipo de filtro de flujo pleno o total, todo el fluido que ingresa a la unidad pasa a través del elemento filtrante, mientras que en el tipo de filtro de flujo proporcional, sólo una porción del fluido pasa a través del elemento.
Filtro de flujo pleno
El filtro de flujo pleno proporciona una acción positiva de filtrado; sin embargo, el mismo ofrece resistencia al filtrado, particularmente, cuando el elemento de ensucia. El fluido hidráulico entra al filtro a través del puerto de entrada en el cuerpo y fluye alrededor del elemento de filtro dentro del vaso de filtro. El filtrado tiene lugar a medida que el fluido pasa a través del elemento de filtrado y hacia dentro del núcleo hueco, dejando la suciedad y las impurezas en la parte exterior del elemento de filtro.
El fluido filtrado luego circula desde el núcleo hueco a través del puerto de salida y hacia el interior del sistema.
FIGURA 1: Flitro hidraulico de flujo pleno
FIGURA 2: Descripcion de un filtro
DEPOSITOS O TANQUES
La función natural de un tanque hidráulico o tanque de reserva es contener o almacenar el fluido de un sistema hidráulico. Un tanque de hidráulico almacena un líquido que no está siendo usado en un sistema hidráulico. El mismo además permite la extracción de los gases y materiales extraños del líquido.
Además de funcionar como un contenedor de fluido, un tanque también sirve para enfriar el fluido, permitir asentarse a los contaminantes y el escape del aire retenido.
Cuando el fluido regresa al tanque, una placa deflectora bloquea el fluido de retorno para impedir su llegada directamente a la línea de succión. Así se produce una zona tranquila, la cual permite sedimentarse a las partículas grandes de suciedad, que el aire alcance la superficie del fluido y da oportunidad de que el calor se disipe hacia las paredes del tanque.
La figura siguiente muestra algunas de las características de diseño de un tanque de reserva. El mismo debería ser alto y angosto en lugar de profundo y ancho. El nivel de aceite deberá estar tan alto como sea posible sobre la apertura de la línea de succión de la bomba. Esto evita que el vacío en la apertura de la línea cause efectos de remolino o vórtices, lo que significaría que el sistema está probablemente tomando aire. El aceite aireado no transmitirá potencia correctamente debido a que el aire es compresible. Al aceite aireado tiene una tendencia a deteriorarse y perder su habilidad de lubricación.
FIGURA 3: Descripcion de un tanque hidraulico
FIGURA 4: Tanque hidraulico
ACUMULADORES
Un acumulador consiste en un depósito destinado a almacenar una cantidad de fluido incompresible y conservarlo a una cierta presión mediante una fuerza externa.
El fluido hidráulico bajo presión entra a las cámaras del acumulador y hace una de estas tres funciones: comprime un resorte, comprime un gas o levanta un peso, y posteriormente cualquier caída de presión en el sistema provoca que el elemento reaccione y fuerce al fluido hacia fuera otra vez.
Funciones:
- Complementa el flujo de la bomba
- Elimina fluctuaciones de presiones
- Mantiene la eficiencia del sistema
- Suministra potencia en emergencia
- Compensa pérdidas
- Absorbe choques hidráulicos
Los acumuladores, en los cilindros hidráulicos se pueden aplicar como:
- 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
Acumuladores de contrapeso
El acumulador cargado por peso, ejerce una fuerza sobre el líquido almacenado, por medio de grandes pesos que actúan sobre el pistón o émbolo. Los pesos pueden fabricarse de cualquier material pesado, como hierro, concreto e incluso agua.
Generalmente los acumuladores cargados por peso son de gran tamaño; en algunos casos su capacidad es de varios cientos de litros. Pueden prestar servicio a varios sistemas hidráulicos al mismo tiempo y usualmente son utilizados en fábricas y sistemas hidráulicos centrales.
FIGURA 5: Acumuladores de contrapeso
Acumuladores de resorte
En los acumuladores cargados por resorte, la fuerza se aplica al líquido almacenado por medio de un pistón sobre el cual actúa un resorte. Suelen ser más pequeños que los cargados por peso y su capacidad es de sólo algunos litros. Usualmente dan servicio a sistemas hidráulicos individuales y operan a baja presión en la mayoría de los casos.
Mientras el líquido se bombea al interior del acumulador, la presión del fluido almacenado se determina por la compresión del resorte. Si el pistón se moviese hacia arriba y comprimiera diez pulgadas al resorte, la presión almacenada sería mayor que en el caso de un resorte comprimido tan sólo cuatro pulgadas.
FIGURA 6: Acumuladores de resorte
Acumulador de pistón
Un acumulador de tipo pistón consiste en un cuerpo cilíndrico y un pistón móvil con sellos elásticos. El gas ocupa el volumen por encima del pistón y se comprime cuando el fluido entra al interior del cuerpo cilíndrico. Al salir el fluido del acumulador la presión del gas desciende. Una vez que todo el líquido ha sido descargado, el pistón alcanza el final de su carrera y cubre la salida manteniendo el gas dentro del acumulador.
Aplicaciones hidráulicas en que es necesaria una gran cantidad de fluido para efectuar el trabajo pero este se realiza solo intermitentemente en el ciclo de la maquina.
FIGURA 7: Acumulador de piston
Acumulador de Diafragma
El acumulador de tipo diafragma se compone de dos hemisferios metálicos atornillados juntos, pero cuyo volumen interior se halla separado por un diafragma de hule sintético, el gas ocupa el hemisferio superior. Cuando el fluido entra en el espacio inferior, el gas se comprime. Al descargar todo el líquido, el diafragma desciende hasta la salida y mantiene el gas dentro del acumulador.
Este tipo de acumuladores son para caudales relativamente pequeños y presiones medias.
FIGURA 8: Acumulador de diafragma
Acumulador de vejiga
El acumulador de tipo vejiga se compone de un casco de metal en cuyo interior se encuentra una vejiga de hule sintético que contiene al gas. Cuando el fluido entra al interior del casco, el gas en la vejiga se comprime.
La presión disminuye conforme el fluido sale del casco, una vez que todo el líquido ha sido descargado, la presión del gas intenta empujar la vejiga a través de la salida del acumulador. Sin embargo, una válvula colocada encima del puerto de salida, interrumpe automáticamente el flujo cuando la vejiga presiona el tapón de la misma.
FIGURA 9: Acumulador de vejiga
Mangueras hidráulicas
Recomendaciones de instalación:
a.- Recuerde que los flexibles sometidos a trabajo sufren una elongación o estiramiento entre un 2% a 4% de su longitud inicial, por lo que se recomienda dejarlos de un largo apropiado.
b.- Siempre se debe mantener un radio de curvatura lo más amplio posible, con el fin de evitar el colapso o restricción del fluido.
c.- Evite al instalar un flexible que este quede con alguna torcedura, por lo cual tome algún punto como referencia .
d.- Evite el contacto o el roce entre flexibles para que no produzcan desgastes de las superficies, para lo cual se recomienda el uso de adaptadores, codo o curvas apropiados.
e.- Procure evitar el contacto con pieza móviles o fuentes de calor, por ejemplo el tubo de escape, cardan.
f.- Los flexibles deben tener la longitud apropiada para que cumplan con su función de “flexible”.
Selección del diámetro interior de la manguera (caudal y velocidad)
FIGURA 11:
Esta grafica se utiliza para determinar el diámetro interno de la manguera que se necesita para cumplir con el caudal y requerimientos de velocidad.
2.3 ACTUADORES HIDRAULICOS
Los actuadores son alimentados con fluido a presión y se obtiene un movimiento con una determinada velocidad, fuerza a partir de la perdida de de presión de u determinado caudal del fluido.
POTENCIA DE ENTRADA = PRESION X CAUDAL
POTENCIA ENTREGADA EN EL ACTUADOR = VARIACION DE PRESION X CAUDAL
Los actuadores hidráulicos se clasifican en lineales y rotativos.
Actuadores lineales
FIGURA 12: Estructura de un cilindro de doble efecto
Hidráulico
Electrohidraulico
FIGURA 13: Cilindro de doble efecto
Al alimentar con un fluido hidráulico por la boca posterior avanza. La velocidad de avance es proporcional a caudal e inversamente proporcional al área posterior del pistón. Para que el pistón salga el fluido presente en la cámara anterior salga por la boca correspondiente. Si se desea que el pistón entre por la boca anterior y sacar el fluido por la cámara posterior.
Actuadores rotativos o motores hidráulicos
Los actuadores rotativos también denominados motores hidráulicos generan un movimiento rotacional, reciben caudal y su velocidad depende del caudal que reciben. Se utilizan en la transmisión de tornos y grúas.
Clasificación de los motores hidráulicos.
- De engranaje
- De paletas
- De pistones
De engranajes
Son de tamaño reducido y pueden girar en los dos sentidos, son ruidosos y su desplazamiento es igual a la cantidad de aceite que cabe entre dos diente de un engrane multiplicado por el número de dientes de los dos engranes.
De paletas
El desplazamiento es el volumen que hay entre dos paletas multiplicado por el número de paletas. El movimiento radial de las paletas debe de ser forzado.
FIGURA 15: DE PALETAS
De pistones
Son los más empleados que los anteriores ya que se consiguen las mayores potencias de trabajo a altas presiones. Su desplazamiento es igual al área de cada pistón multiplicado por el número de pistones y por el recorrido que hacen dentro de su camisa. Se clasifican en axiales y radiales.
FIGURA 16: De pistones
2.4 VALVULAS DE VIAS NEUMATICA E HIDRAULICAS
Válvulas distribuidoras de presión
Son las que se encargan de dirigir el flujo donde nos convenga. Pueden influir en arranques de receptores, como pueden ser cilindros. Se clasifican según el número de vías y posiciones.
Válvula de 2 vías, 2 posiciones pueden ajustarse según su cuerpo de válvula y tipos de accionamiento. Distribuyen el paso de fluido abriendo o cortando. Se emplean para abrir y cerrar circuitos.
Válvula de 3 vías, 2 posiciones.
Cada posición se indica con un cuadrado en el que se dibujan con flechas las conexiones que la válvula realiza en dicha posición.
Las líneas representan conductos y las flechas el sentido de paso de fluido.
Las líneas transversales presentan dentro de las casillas representan las posiciones de bloqueo.
P = presión o alimentación (entrada)
T= escape del fluido (directamente al tanque)
A = salidas de trabajo (pueden accionar un cilindro de simple efecto)
FIGURA 17: Descripcion de valvula de 3 vias 2 posiciones.
Válvula de 4 vías, 2 posiciones. Son utilizadas sirven para distribuir el paso de la corriente de fluido permitiendo la circulación en ambas direcciones.
Válvula de 5 vías, 2 posiciones
FIGURA 18: Diferentes tipos de valvulas
Accionamientos de las válvulas distribuidoras
Muscular
- Pulsador
- Palanca
- Pedal
- Leva
- Rodillo
FIGURA 19: Diferentes tipos de valvulas con accionamiento
Válvulas de bloqueo
Las válvulas de bloqueo o antirretorno impiden el paso de fluido a presión en un sentido y le dejan pasar en el otro. Se emplea para evitar el retorno del líquido del sistema hidráulico (o del aire en un sistema neumático) a la bomba hidráulica (o al depósito de aire comprimido).
Estas válvulas están intercaladas en el circuito y constan de un muelle que está tarado a una cierta tensión que empuja a una bola o un disco contra un asiento cónico. Cuando la presión del fluido supera la fuerza del muelle, la bola se separa del asiento cónico y el fluido circula.
Una variante de la válvula antirretorno es la válvula selectora de circuito también llamada válvula “O” que tienen 2 conductos de entrada y uno de salida. Se representan por:
Válvula de estrangulación con retención que sirven para regular la velocidad del cilindro. Disponen de un tornillo de regulación. Sólo regulan la velocidad en un sentido, en el otro la circulación es libre.
FIGURA 20: Valvula de estrangulacion con retencion
Válvula “Y” o válvula de doble paso que tiene dos entradas y una sola salida. Esta válvula se comporta como una AND que debe de tener dos entradas del fluido para que pueda tener una salida.
Válvula de purga, o también, válvula de escape rápido, que se utiliza cuando queremos aumentar la velocidad de retroceso de los cilindros. Dispone de una bola que tapona el conducto de escape (R) cuando hay presión en P. Cuando desaparece la presión en P, el obturador cierra esta vía y abre el paso del fluido desde A hasta R permitiendo un escape rápido del mismo.
FIGURA 21: Valvula de purga
Válvulas de presión
Estas válvulas limitan la presión máxima de un circuito. Su funcionamiento se basa en el equilibrio entre la presión y la fuerza de un muelle. Se utilizan en todos los circuitos hidráulicos y neumáticos como sistema de seguridad; se taran a un valor predeterminado y desvían el caudal hacia retorno cuando se alcanza el valor de presión estipulado.
FIGURA 22: Valvula de presion
Válvulas de caudal
Este tipo de válvula se utiliza como reguladoras de caudal. La aplicación más común es para regular la velocidad de salida del vástago de un cilindro.
Una variante sería la válvula de caudal regulable y antirretorno utilizada para conseguir regular la salida del émbolo y dejar libre el retorno.
FIGURA 23: Valvulas de caudal
Válvulas de flujo
Regula y controla la velocidad de un actuador. Los actuadores hidráulicos dependen exclusivamente de la cantidad de fluido, así que utilizando una válvula de flujo podemos manipular el tiempo de llenado o vaciado del actuador.
