TALLER PREPARATORIO SOBRESISTEMAS HIDRÁULICOS
14 de Abril de 2016
Temario
ObjetivosResumen de los sistemas hidráulicosPrincipios básicos de los sistemas
hidráulicosFiltrosBombas y motoresVálvulasActuadoresMangueras y conectores
Objetivos1.Para ayudarle a comprender qué es un
sistema hidráulico2.Para ayudarle a comprender dónde y por qué
se usan sistemas hidráulicos3.Asegurarnos de que comprende los
principios fundamentales de seguridad e higiene
4.Proporcionar un resumen y la identificaciónde los componentes básicos de los sistemashidráulicos.
El sistema de fluidos
SangreVenas y arterias
Adrenalina
VálvulasBomba
Filtro de aireFiltro de aire
Filtro del sistemaMangueras y racores
Aceite
Acumuladores
El sistema de fluidos
Motores(Engranaje / Paleta / Pistón)
Cilindro (Actuador lineal)
Actuador semirotativo
Cilindro (Actuador lineal)
LEYES BÁSICAS DE LA HIDRÁULICA
Leyes básicas de la hidráulica: Temario
Transmisión de energíao CómoLeyes básicas de la hidráulicao Fuerza y movimientoo Resistencia al flujoo Psi / Bar y MPao Delta P (Presión diferencial)
ObjetoresistenteActuadorMovimiento mecánico
Electricidad
Flujo de aire comprimido
Flujo de líquido presurizado
ObjetoresistenteActuador
ObjetoresistenteActuador
ObjetoresistenteActuador
Transmisión de Energía
EL ACEITE NO ES COMPRESIBLE
Aceiteconfinado
Leyes básicas de la hidráulica
• Explicación básica de psi/bar/pascales/MPa
• Los sistemas eléctricos y mecánicos transmiten energía en líneas rectas
• Los sistemas de fluidos (aire y aceite) pueden mover la energía por espacios no rectilíneos
Fuerza, Movimiento y Energía se pueden transmitir a través de una columna de gas o líquidoLa ley de Boyle establece que la fuerza, el movimiento y la energía se pueden transmitir a través de una columna de gas o de líquido, del mismo modo que se pueden transmitir a través de una varilla de acero. Esto será así siempre que el fluido esté confinado para conservar su forma.
Objetoresistente
Fuerza aplicadaA diferencia de un sólido, una fuerza aplicada a un líquido confinado se transmite equitativamente por todo el líquido en forma de presión hidráulica.
La presión es la fuerza por unidad de área.• psi (libras por pulgada cuadrada)• 1 bar (14,5 psi)• 1 MPa (megapascal) (10 bar)
Presión = Fuerza ÷ Área 5.000 ÷ 10 = 500 psi2.220 ÷ 64,52 = 34,48 bar
Fuerza = Presión x Área500 x 15 = 7.500 lb34,48 x 96,78 = 33.360 N
FP A
Objetoresistente
5.000 lb2.220 N
Área del pistón10 pulg.264,52 cm2
500 psi34,48 bar
Área del pistón15 pulg.296,78 cm2
500 psi34,48 bar
7.500 lb33.360 N
Al desplazarse por el sistema, la presión de la Energía de funcionamiento disminuye más y más a medida que llega al punto de Trabajo. Esta presión no se destruye, sino que se transforma en energía calorífica debido a la fricción. Una corriente de fluido genera calor al chocar contra otrasmoléculas de líquido, a la vez que se ve forzada a cambiar de dirección debido a una curvatura o un codo.
Diferencial de presión y caída de presiónEl diferencial de presión, ΔP, es simplemente la diferencia de Presión entre dos puntos de un sistema
FUNCIONAMIENTO DE SISTEMAS HIDRÁULICOS
Con el fin de ilustrar cómo se puede utilizar un fluido hidráulico para transmitir energía, piense en dos cilindros de igual tamaño con pistones sujetos muy cerca el uno del otro y conectados mediante una tubería.
A medida que se aplica Fuerza al pistón izquierdo, el fluido es forzado a salir por el puerto, pasar por la tubería y entrar en el cilindro derecho. Dado que el fluido es casi incompresible, el pistón derecho se debe mover hacia arriba para compensar el aumento en el volumen del fluido.
La incompresibilidad virtual del fluido significa que con cilindros y pistones de igual tamaño, el movimiento del pistón derecho siempre será igual al movimiento del pistón izquierdo.
BOMBA ACTUADOR
0
En este esquema sencillo, el cilindro izquierdo puede considerarse como la BOMBA y el cilindroderecho como el ACTUADOR.
Sin carga en el actuador, se necesita muy poca fuerza para mover el pistón bomba y la presión delfluido será casi cero.
BOMBA ACTUADOR
Sin embargo, si se aplica una carga sobre el accionador, la resistencia al movimiento del pistón bomba aumentará en consecuencia.
P
BOMBA ACTUADOR
Si bien el movimiento del pistón bomba genera un movimiento (o flujo) del fluido a lo largo de la tubería, es la resistencia al movimiento (provocada por la carga) lo que crea la presión en el fluido.
W
A
B
C
Con el fin de aumentar la cantidad de movimiento del pistón actuador, el esquema se puede modificar para que incorpore un depósito (A) y dos válvulas antirretorno (B) y (C)
A
B
C
W
La primera carrera hacia abajo del pistón bomba abre la válvula (C) y empuja el fluido hacia el interior del pistón actuador para levantar la carga una distancia corta
A
B
C
W
Entonces, el pistón bomba se puede volver a cargar al levantar la palanca y dejar que el fluido fluya desde el depósito a través de la válvula (B). En este momento, la válvula (C) se cierra para impedir la caída de pistón actuador
A
B
C
W
El ciclo se puede repetir de manera que mediante varias carreras de la palanca de la bomba, el actuador se pueda mover a distancias mayores.
Elementos de un sistema hidráulico
Los accionadores hidráulicos pueden crear movimiento lineal (cilindros) o movimiento giratorio (motores) y proporcionan enormes cantidades de energía a partir de componentes muy pequeños.
Depósito Filtro
Motor eléctrico
Bomba
Válvulas de control
Accionador
Filtro de aire / Respiradero
Elementos de un sistema hidráulico
En las aplicaciones industriales, los componentes hidráulicos a menudo se combinan para formar un sistema independiente o “unidades de potencia hidráulica” (HPU). Los actuadores se instalarían en la máquina alimentada por la HPU
Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos
SIMBOLOS BÁSICOS EN SISTEMAS HIDRÁULICOS
Símbolos de filtros
Capacidad fija: una dirección
Capacidad fija: dos direcciones
Capacidad variable: una dirección
Capacidad variable: dos direcciones
Bombas Motores
Capacidad fija: una dirección
Capacidad fija: dos direcciones
Capacidad variable: una dirección
Capacidad variable: dos direcciones
Algunos símbolos comunes de bombas y motores
Símbolos básicos de los sistemas hidráulicos
Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos
FILTROS HIDRÁULICOS
Temario• ¿Qué es un filtro?• Símbolos básicos de los sistemas hidráulicos• ¿Cómo funciona un filtro de barrera?• ¿Dónde colocamos los filtros?• ¿Cuál es la función de un filtro?
¿Qué es un filtro?Un filtro es un componente diseñado para eliminar la contaminación de un sistema de fluidos
FiltraciónEl proceso físico o mecánico de separar partículas en suspensión de un fluido pasándolas porun medio que no permite que las partículas lo atraviesen
Carcasa del filtroUna caja con puertos que proporciona soporte para varios elementos plisados y que dirige el flujo a través de los respectivos elementos
Elemento de filtroEl dispositivo poroso que realiza el proceso de filtraciónEn los filtros hidráulicos, normalmente se trata de fibra de vidrio.
AireFiltro
Llenado de aceite
Deflector
Línea de succión
Bomba
Ubicaciones: filtros de baja presión
AireFiltro
Aceite hacia el sistema Llenado
de aceite
Deflector
Línea de succión
Filtro superior del tanque de baja presiónde 1 a 34 bar
Bomba
Ubicaciones: filtros de baja presión
AireFiltro
Aceite hacia el sistema
Deflector
Línea de succión
o o o oo oo oo o o o
Llenado de aceite
Llenado de aceite
Baja presión en el filtro de línea de 1 a
34 bar
Bomba
Ubicaciones: filtros de baja presión
AireFiltro
Bomba
Filtro de retorno
Filtro de mediapresión de 34 a 250 bar
Válvula reductora de presión
Sistemaa alta
presión Sistema a media presión
Depósito
Línea de succión
Filtro de alta presión < 250 barVálvula
direccional
Ubicaciones: filtros de baja presión
AireFiltro
Filtro de alta presión > 250 bar
Bomba
Filtro de retorno
Sistema aalta presión
Depósito
Línea de succión
10 MFP
Motor
Aplicación de filtro fuera de línea
Capacidades de filtración• Suministro de piezas nuevas• Mejora del sistema: uso de los productos más
actualizados• Alternativas del producto: cambio a Parker ParFit• Control de la contaminación: asesoramiento
sobre la identificación, el ajuste y el mantenimiento de los niveles correctos de limpieza
• Más del 85% de los fallos hidráulicos se deben a la contaminación.
Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos
BOMBAS Y MOTORES HIDRÁULICOSPhilip Ingate
Bombas y Motores: Temario• ¿Qué son?• ¿Cuáles son los tipos disponibles?• ¿Dónde se colocan?• ¿Qué hacen?• ¿Cómo funcionan?
Bombas y motores: ¿Qué son?• Las bombas y los motores son casi lo mismo…• La bomba es el “Corazón” del sistema y proporciona un flujo de fluido
hidráulico a los componentes de trabajo• Un motor es uno de los componentes que convierte la energía del fluido
en trabajo útil
Paleta Pistón fijo y pistón variable
Engranaje externo
Engranaje interno
Bombas y Motores: Tipos• Una bomba proporciona un flujo de aceite desde un depósito de aceite hasta un sistema
hidráulico• Las bombas y los motores se especifican mediante su desplazamiento: su volumen de aceite
desplazado por revolución en centímetros cúbicos (cm3/rev)• Se fabrican a partir de aluminio fundido o hierro fundido
Motor de pistones PVP
Bomba de pistones PVP
Motor de engranajes
Bomba de engranajes
Motor de paletas
Bomba de paletas
Bombas y mnotores: ¿Dónde se colocan?• Móvil, Industrial, Marítimo, Aeroespacial, Militar, Energía renovable…• Una bomba se conecta directamente a un motor eléctrico y, directamente o a través de una
toma de fuerza (PTO), a un motor diésel• Un motor convierte la energía del fluido en movimiento giratorio, normalmente para impulsar
una cinta transportadora, ubicar con precisión un eslabón o las ruedas de una carretilla elevadora
AireFiltro
Motor
Filtro de retorno
Depósito
Línea de succión
Alta presiónFiltro
Válvula de control direccional
Bombas y motores: ¿Qué hacen?
Tipos de Bombas
• Bombas de engranajes• Engranajes externos• Engranajes internos
• Bombas de paletas• Caudal fijo• Caudal variable
• Bombas de pistones• Caudal fijo• Caudal variable
BOMBAS DE ENGRANAJES
Bombas de Engranajes
• Bombas Simples
• Bombas dobles, triples,..
Bombas de engranajes externos
Bombas de engranajes internos
Bombas de paletas – Caudal fijo
Bombas de paletas
• Bombas Simples • Bombas Dobles, triples,…
New T7DBB/T67DCC ’’P2’’ design
Bomba hibrida ( paletas + pistones )
Bombas de Paletas – Caudal Variable
Bombas de Paletas – Caudal Variable
Bombas de Pistones
Low
Medium
High Transmission
Bombas de pistones (Open Loop)Integrated Electronic Control
Bombas de pistones (Open Loop)
PV plus
Model max. Displacement[cm³/U]
Speed[min-1]
PV016 16 3000PV020 20 3000PV023 23 3000PV032 32 2800PV040 40 2800PV046 46 2800PV063 63PV080 80 2500PV092 92 2300PV140 140 2400PV180 180 2200PV270 270 1800
BG 1
BG 2
BG 3
BG 4
BG 5
Pressure: 350 bar/ 420 bar
2800
PV plus The heavy duty pump
PV plus The heavy duty pump
Tolerance compensation:
Not enough flow at full stroke: remove washer.
Section through PVplus, washer at servo piston at full stroke, swash angle = 18°
Tolerance compensation:
Minimum flow at dead head: add washer.
Section through PVplus, washer at servo piston at dead head, swash angle = 0°
Unidades de potencia industrial a modo de ejemplo
Gracias¿Alguna Pregunta?
Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos
VÁLVULAS HIDRÁULICAS
Válvulas hidráulicas - Temario
• ¿Qué son?• ¿Cuáles son los tipos disponibles?• ¿Dónde se colocan?• ¿Qué hacen?• ¿Cómo funcionan?
Válvulas hidráulicas: ¿Qué son?En un sistema hidráulico:
• Una válvula de control direccional (VCD) es:• Un dispositivo que dirige el flujo de los líquidos a través de tuberías u otros pasajes mediante
la apertura o el cierre de puertos y canales
• Una válvula de control de presión es:• Un dispositivo para regular o controlar la presión del fluido proporcionado al sistema a través
del puerto de salida
• Una válvula de control de flujo es:• Un dispositivo para regular o controlar la velocidad del fluido proporcionado al sistema a
través del puerto de salida
Válvulas hidráulicas - Tipos
Válvulas proporcionales y de corredera(CETOP)
Válvulas de corredera: modulares
Válvulas de asiento
Válvulas de cartucho
Válvulas de aguja
Bomba
Válvula de control de caudal direccional
Cilindro de doble acción
Montada en colectores, en línea o diseñada por el cliente para el interior de productos especiales.
Una válvula de control de flujo cambiará la velocidad y/o la dirección del flujo
Una válvula de control de presión modificará o descargará la presión del sistema
Válvula de descargade presión
Válvulas hidráulicas: ¿Dónde se colocan?
1 2
2 3
1Válvula de control direccional (VCD)3/2 de válvula3 puertos2 posiciones
Válvulas hidráulicas: ¿Cómo funcionan?De conformidad con ISO 1219-1
Válvula de Control Direccional (VCD)
B T A
T P
B T A
T PB T A
T P
Válvulas hidráulicas: ¿Cómo funcionan?
Válvula de asiento:p. ej. válvula de descarga de presión simple
Flujo del sistema
Flujo de descarga(retorno al tanque)
Válvulas hidráulicas: ¿Cómo funcionan?
Válvula de corredera:p. ej. válvula de control de flujo direccional
Válvulas hidráulicas: ¿Cómo funcionan?
Capacidades de válvulas• Suministro de piezas nuevas• Suministro para reparaciones: piezas originales• Mejora del producto: uso de los
productos más actualizados
Directional Valves Series 4D
Electroválvula NG-6 o TN-6 ( cetop 3 )
4/3-Way and 4/2-Way Direct Operated Directional Valve - Series D1VW
A BP T
CETOP- 3 con detector de corredera
Series D1VW con bobinas especialesExplosion Proof ( A prueba de explosiones )
4/3-Way and 4/2-Way Direct Operated Directional Valves Series D1
4/3-Way and 4/2-Way Direct Operated Directional Valves Series D3
Electrovávula NG-10 o TN-10 ( cetop 5 )
4/3-Way and 4/2-Way Pilot Operated Directional Valves Series D41/81VW
Distribuidores pilotados ( 2 etapas )
4/3-Way Pilot Operated Directional Valve Series 4D06
A P BX YT
Distribuidores proporcionales - Acción directa
Distribuidores proporcionales pilotados
Servovalvulas
Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos
ACTUADORES
Actuadores - Temario• ¿Qué son?• ¿Cuáles son los tipos disponibles?• ¿Dónde se colocan?• ¿Qué hacen?• ¿Cómo funcionan?
Actuadores - ¿Qué son?• Los actuadores se utilizan para convertir la energía de un fluido bien en movimiento linear a
través de un cilindro o bien en movimiento giratorio mediante un accionador giratorio• Los actuadores se utilizan en todos los sectores industriales y su tamaño varía desde
pequeño hasta muy grande• Actuador lineal = Cilindro o Ariete
Trabajos pesadosCilindro de molino(Mill)
Cilindro redondo
Cilindro detirantes
Cilindro telescópicoActuador rotativo
Actuadores: ¿Cuáles son los tipos disponibles?
Actuadores - ¿Dónde se colocan?
Actuadorsemirotativo
Actuador lineal / Ariete / Cilindro
Actuadores - ¿Cómo funcionan?
Capacidades de cilindros• Suministro de piezas nuevas• Suministro de repuestos• Suministro de juntas y kits de juntas• Pruebas de presión • Mejoras de productos: modificaciones de juntas
Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos
CONEXIONES DE FLUIDOS
Conexiones de fluidos - Temario• ¿Qué son?• ¿Cuáles son los tipos disponibles?• ¿Dónde se colocan?• ¿Qué hacen?• ¿Cómo funcionan?
Conexiones de fluidos - ¿Qué son?Las mangueras de goma flexibles y las tuberías de acero rígidas se utilizan para realizar conexiones sin fugas entre dos componentes
Algunos factores a tener en cuenta:• Tamaño• Temperatura (fluido y ambiente)• Presión nominal (trabajo y explosión)• Material• Velocidad de flujo• Tipo de fluido• Tipo de rosca (DIN – SAE)• Mecanismo de sellado (metal con metal o sellado suave)
Conexiones de fluidos - ¿Qué son?Mangueras de goma flexibles y mangueras termoplásticas
• Fluido hidráulico• Agua
Tubería rígida• Acero / Acero inoxidable• Aceites hidráulicos
Conexiones de fluidos – Tipos disponiblesAlgunos estilos habituales de adaptadores de racores de tubos
Conexiones de fluidos – Tipos disponiblesAlgunos estilos habituales de racores de manguera
Conexiones de fluidos – Tipos disponiblesAlgunos estilos habituales de adaptadores de racores de tubosDescripción de los tipos de rosca
• Roscas paralelas• Métrica (LL, L, S)• BSPP • UNF
• Roscas cónicas• Cónica métrica (KEG)• BSPT• NPT
Manguera de espiral múltiple
Manguera de 2 mallas
Conexiones de fluidos – Tipos disponibles
Conexiones de fluidos - ¿Dónde se colocan?
• Suministro de piezas nuevas: bobinas y conjuntos• Conjunto de mangueras NDC• Parker - Hose Doctor• Mejora del producto: uso de los productos más actualizados• Tecnología a prueba de fugas• Paquetes de prensado• Formación: seguridad y prensado• Pruebas de presión
Capacidades de las mangueras
Gracias¿Alguna Pregunta?
Taller preparatorio sobre sistemas hidráulicos
ASPECTOS BÁSICOS DE LA SEGURIDAD EN SISTEMAS HIDRÁULICOS
Seguridad de mangueras hidráulicas¿Sabía lo siguiente?• Según la legislación europea, el montador puede considerarse responsable
de las consecuencias de un fallo en el montaje de una manguera hidráulica (Directiva 98/37/CE)
• “Mezclar y adaptar” mangueras y conectores de distintos fabricantes no probados ni validados en su conjunto podría no solo acarrear graves riesgos de seguridad, sino que además viola la legislación europea (Directiva 98/37/CE, EN 982)
• Los conjuntos de mangueras deben marcarse para mostrar claramente el fabricante y la fecha del conjunto (EN 982)
• Un conjunto de mangueras hidráulicas rotas bajo presión puede provocar lesiones graves o, incluso, consecuencias peores
Seguridad de mangueras hidráulicas
• En general, una manguera en cualquier tipo de sistema de fluidos es el punto más débil, y las mangueras hidráulicas no son la excepción.
• La inspección de las mangueras hidráulicas debe llevarse a cabo solo cuando el sistema esté despresurizado
• El usuario no debe intentar localizar fugas en ningún caso mediante el tacto con las manos ni con cualquier otra parte del cuerpo.
• Los fluidos a alta presión pueden penetrar en la piel y provocar graves lesiones en los tejidos
Algunos resultados posibles…
Presión y fugas puntuales
La inyección hidráulica provocó una lesión por pinchazo en la mano • Fluido: aceite mineral• Presión: 630 bar (aprox. 9.150 psi)• Equipo: tijeras utilizadas en accidentes de
tránsito para liberar a los ocupantes de los vehículos.
• Lugar del accidente: campo de entrenamiento del servicio de bomberos
• Se aplicó la evaluación de riesgos y se utilizó un equipo de protección personal completo
Precaución…
• Tenga cuidado con los fluidos calientes procedentes de las mangueras rotas y durante el desmontaje de la manguera de una máquina
• Los sistemas hidráulicos ineficaces antiguos pueden contener aceite a temperaturas de funcionamiento superiores a los 80 ºC
Precaución…• Tenga cuidado con las mangueras que
presentan cortes, trozos faltantes o fugas alrededor del casquillo
Precaución…Problemas relacionados con la presión• Fugas• Explosiones• Pérdidas por los acoplamientos• Golpes
ACUMULADORESSEGURIDAD E HIGIENE. SU FUNCIÓN
Seguridad e higiene: acumuladores
Casquillo de gas
PistónDepósito
Carcasa
Válvula de carga
Depósito
Cuerpo
PistónResorte
Muelle
Casquillo hidráulico
Gas
Componentes de un acumuladorUn acumulador almacena energía para atender los excesos de demanda
Seguridad e higiene: resumen• Antes de aproximarse a una central hidráulica en funcionamiento, asegúrese
de estar acompañado por una persona competente autorizada• Observe todos los movimientos del sistema desde una distancia segura• Si se le pide que identifique algún componente en una central hidráulica en
funcionamiento, siempre:• Asegúrese de que el sistema al que ha planificado acercarse sea seguro• Asegúrese de que la unidad esté apagada y bloqueada• Asegúrese de que la lectura de la presión en todos los manómetros sea cero• Si por alguna razón no se puede apagar la central, vuelva a programar una
visita para cuando sí se pueda apagar • Si tiene cualquier duda, consulte siempre a un especialista técnico
Gracias¿Alguna Pregunta?
Revisión• Objetivos• Resumen de los sistemas hidráulicos• Principios básicos de los sistemas hidráulicos• Filtros• Bombas y motores• Válvulas• Actuadores / Mangueras y conectores
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