TIPOS DE BOMBAS HIDRULICAS

Javier Granados Ponce

PROFESOR:Ing. Ricardo Yez Brambila

INSTITUO TECNOLGICO DE COLIMAIngeniera Mecatrnica

INTRODUCCIN

Los cilindros hidrulicos son actuadores mecnicos que son usados para dar una fuerza a travs de un recorrido lineal, es decir, que convierte la potencia fluida a lineal, o en lnea recta, fuerza y movimiento. La presin del fluido determina la fuerza de empuje del cilindro, el caudal de ese fluido es quien establece la velocidad de desplazamiento del mismo.

El cilindro hidrulico consiste en un mbolo o pistn conectado a un vstago operando dentro de un tubo cilndrico comnmente llamado camisa. Este tipo de cilindros se utilizan normalmente para aplicaciones que requieran funciones tanto de empuje como de traccin.

En forma general se puede decir que tenemos dos tipos de cilindros hidrulicos, los de simple efecto (cilindros que entregan su fuerza a tensin o comprensin y se retro posiciona por fuerzas externas por resorte o por el propio peso del pistn) y los de doble efecto (cilindros que entregan su fuerza a tensin y a compresin en ambos sentidos de su carrera.)

En cualquiera de los tipos de los tipos de cilindros hidrulicos se presentan diversas ventajas que ayudan a tener una infinidad de aplicaciones, como elevacin o desplazamiento de cargas, pero es importante saber seleccionar el cilindro hidrulico adecuado para una aplicacin precisa, por lo tanto en este reporte se analizara el clculo de cilindros hidrulicos.

RESUMEN

Se presenta los clculos necesarios para cilindros hidrulicos en cuanto a las fuerzas de extensin y retraccin se refiere.

OBJETIVO

Comprender el anlisis necesario del clculo de cilindros, as como tambin entender las tablas y graficas proporcionadas por los fabricantes para la seleccin del dimetro del cilindro y su respectivo vstago.

DESARROLLO

Los cilindros hidrulicos de movimiento lineal son utilizados comnmente en aplicaciones donde la fuerza de empuje del pistn y su desplazamiento son elevados. Por lo tanto es importante saber determinar las fuerzas generadas en un cilindro en la extensin del pistn, lo cual se logra gracias a las siguientes formulas [1] :

Donde:

P = Presin de operacin (MPa o bar)D = Dimetro interior del cilindro (mm)d = Dimetro del vstago del pistn (mm)0.9 = Coeficiente de rozamiento de rodamientos, juntas y partes mviles del cilindro.

Fig. 1.- Dimetros de un cilindro

Es importante mencionar que en cualquiera de las dos frmulas se pueden usar MPa o bares, sin embargo si se llegan a emplear bares el denominador de la formula en vez de ser 4 ser de 40. En la siguiente imagen la fuerza denominada como F1 equivale a la frmula de la fuerza de extensin y la fuerza denominada F2 equivale a la fuerza de retraccin [2].

Fig. 2.- Fuerzas de un cilindro

A continuacin se muestra un ejemplo paso a paso para la obtencin de las fuerzas del cilindro, partiendo de los siguientes datos:

Carga = 5000 NPresin de servicio = 10 MPa = 100 barVelocidad del pistn = 150 mm/sFactor de carga = 30%

Es importante mencionar que el factor de carga es obtenido a partir de la siguiente tabla de relacin entre factor de carga y la velocidad del pistn:

Velocidad del pistn (mm/s)Factor mximo de carga

8 a 10070%

101 a 20030%

201 a 30010%

Tabla 1.- Factor de carga

Para poder determinar el dimetro del cilindro es necesario realizar el despeje de la frmula de la fuerza de extensin y por lo tanto tambin es necesario conocer dicha fuerza. Para conocer la fuerza de salida se hace una relacin de la carga entre el factor de carga, quedando de la siguiente manera:

Una vez conocida la fuerza de salida se realiza el despeje de la frmula de la fuerza de extensin y se sustituyen los valores dando lo siguiente:

Para facilitar la obtencin del cilindro se considera un dimetro interior comercial de 50 mm. Ahora se procede a comprobar los clculos realizados previamente:

Por lo tanto podemos concluir que para un cilindro que con una fuerza de salida de 16.66 N es necesario un dimetro de 48.5 mm, sin embargo debido a que no ser fabricado sino adquirido comercialmente el ms indicado sera un dimetro interior de 50 mm.

Ahora se continuara con el mismo ejemplo pero obteniendo la fuerza de retraccin. Para este caso se tomara en cuenta el dimetro del vstago el cual se supondr de 28 mm. Como primer paso tenemos la obtencin del dimetro interior:

Una vez obtenido el dimetro interior del cilindro se verifica si comercialmente hay un cilindro con 56.06 mm de dimetro y se observa que el cilindro ms cercano es de 63 mm por lo que se selecciona este cilindro hidrulico.

Ahora se procede a la comprobacin de la fuerza generada, la cual se realiza mediante la siguiente formula:

Con esto podemos concluir que nuestra fuerza de retraccin para un cilindro con un dimetro interior de 63 mm ser de 22,513 N.CONCLUSIONES

Llevar a cabo este reporte del clculo de cilindros hidrulicos ha sido de gran importancia para mi formacin como ingeniero en Mecatrnica ya he logrado comprender la importancia de conocer y saber aplicar los clculos correspondientes a la hora de seleccin de un cilindro hidrulico ya que gracias a estos clculos podemos determinar la fuerza con la que saldr el vstago del cilindro, as como tambin la fuerza con la que se regresara el vstago, adems de que es importante saber manejar las tablas dadas por los fabricantes ya que en muchas ocasiones el dimetro interior que obtengamos en los clculos no ser exactamente al que el fabricante ofrece y en base a la aplicacin que se quiera llevar a cabo elegir el cilindro hidrulico con el dimetro mas aproximado.

BIBLIOGRAFA

[1] Sol, A. C. (2007). Neumtica e Hidrulica. Espaa: Marcombo.

[2] Coparoman. (Abril de 2014). Obtenido de http://coparoman.blogspot.mx/2014/04/fuerzas-en-los-cilindros-de-doble-efecto.html