1.1 Informaciones Generales

La palabra hidráulica, viene de vocablo griego “hydor”, que significa agua. Por tanto cuando nos hacen la pregunta ¿Qué es la Hidráulica? Podríamos responder técnicamente de la siguiente manera.

Hoy en día la hidráulica tiene un campo amplio de aplicación y asociada a otras ciencias cómo la electricidad forma parte de complejas máquinas que utilizando pequeños elementos constitutivos son capaces de transmitir grandes fuerzas y movimientos con pocos esfuerzos por parte del operador.

Debido a esto, instalaciones y mecanismo Hidráulicos los encontramos en:

La construcción de máquinas herramientas. La construcción de vehículos. La construcción de prensas. La construcción de aviones L a construcción de Instalaciones. La construcción de barcos .

La hidráulica tiene también ciertos inconvenientes debido muchas veces al fluido utilizado para la transmisión, ya que éste al estar sometido a presión abriga el peligro de accidentes.

Se Comprende por hidráulica la transmisión y el control de fuerzas y movimientos por medio de líquidos

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1.2 Principios Básicos de la HidráulicaEs de mucha importancia conocer las leyes físicas básicas de la hidráulica, y como se divide ésta.

La hidráulica se divide en:

Hidrostática. Estudia los líquidos en reposo

Hidrodinámica. Estudias los líquidos en movimientos.

Leyes

a) Incomprensibilidad.

Los líquidos se pueden comprimir, pero a muy poco nivel que para el estudio de la hidráulica se desprecia y

se dice que los líquidos son incomprensibles.

b) Los líquidos no tienen forma propia.

Principios de los líquidos que permite tener la forma del recipiente que los contiene.

Fig. # 1 Los líquidos no tienen forma propia

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Esta condición hace fácil la circulación del aceite o cualquier otro líquido a través de tubería de cualquier Diámetro y forma.

c) Movilidad o fluidez. Es la facilidad que tienen los líquidos, para circular o para expandirse por una superficie plana.

d) Transmisiones de las presiones“Si se ejerce una presión cualquiera sobre la superficie de un líquido en equilibrio, esta presión se transmite íntegramente en todos los sentidos a cualquier presión de la pared igual a la superficie comprimida”

Fig.2 Principio de Pascal

Magnitudes y Mediciones

Las magnitudes que frecuentemente se utilizan en la hidráulica son: PRESION, FUERZA,

CAUDAL Y TRABAJO.

Presión: Fuerza que actúa por unidad de superficie.

FFórmula P = La presión se puede expresar en Bar, Kgf/cm2, Lbs/pulg.2 A

N1 bar = 10 = 0.98 Kgf/cm2 = 14.22 Lbs/Pulg.2

cm2

Fuerza: Es todo aquello capaz de deformar un cuerpo, provocar o modificar su movimiento

Fórmula F = A¿ P La fuerza, se expresa en Newton (N) en la práctica se utiliza el decanewton (daN)

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N 1 daN = 10 cm2

Caudal: Es la cantidad de líquido que pasa en una sección de tubería o canal en la unidad de tiempo.

VFórmula Q = El caudal se expresa en Litros ¿minutos A

En un tubo, cuya sección se representa en la fig. 3. El caudal Q1 que pasa por la sección A1 es igual al caudal Q2 que pasa por la sección A2.

Fig. 3 Tubo de sección diferente

Si, extraemos en detalle una de las secciones de la tubería tendríamos lo siguiente

A = área A V V = volumen

S = recorrido SPodríamos decir que el caudal es la superficie A multiplicada por el recorrido. Ahora bien, el

recorrido o longitud dividido en el tiempo es la velocidad.

A Q ⇒ Q = A ¿ v

S v T

El caudal volumétrico Q corresponde a la superficie de sección del tubo por la velocidad del líquido por lo tanto se obtendría lo siguiente.

Q1 = Q2

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Q1 = A1 ¿ v1 ⇒ A1 ¿ v1 = A2 ¿ v2

Q2 = A2 ¿ v2

Una prensa hidráulica (fig.4) tiene las siguientes dimensiones.

UnaF1 = 60 NA1 = 2 cm2 A2 = 200 cm2 CalcularP1

F2

P2 W

Fig.4 Prensa hidráulica

Observemos como funciona un sistema hidráulico simple Fig.5

Bombas de engranaje de dentado exteriorSuele constar de dos engranajes herméticamente acoplados dentro de una carcasa Fig. 12

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El piñón activo hace girar al pasivo, ambos giran en sentido contrario, formándose de esa manera

una depresión en la boca de entrada que obliga al aceite a circular por las paredes de la carcasa

hasta la boca de salida.

Fig. 12 Bomba de engranaje de dentado exterior

1 Entrada

2 Cierre hermético

3 Salida

4 Cierre hermético

Bomba de paletasLas bombas de paletas se pueden clasificar en dos grupos.

Bomba de paletas sin equilibrar

Bomba de paleta equilibrada

Están constituidas por un rotor cilíndrico que gira arrastrando un conjunto de paletas radiales, las

cuales están introducidas en unas ranuras. La carcasa que rodea al rotor no tiene forma circular,

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sino elíptica, de modo que las paletas entren y salgan en el rotor al rozar su extremo con la

superficie interior de la carcasa.

Al girar el rotor, las paletas salen de su alojamiento en parte, a la pequeña fuerza centrífuga que

produce su giro, bien por la acción de un resorte o por el aceite a presión. Al pasar las paletas por la

zona en donde el volumen es mayor (entrada) arrastran el aceite hacia la zona de menor volumen

(salida a presión) Fig.13

Rotor Equilibrado Rotor Sin Equilibrar

1 Boca de Entrada 1 Boca de Entrada

2 Punta de máxima Presión 2 Punta de Máxima Presión

3 Rotor 3 Boca de salida

4 Boca de salida 4 Rotor

5 Eje de Accionamiento

Fig: 13 Bomba de Paletas

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Bomba de pistonesLas bombas de pistones se prefieren hoy para equipar equipos hidráulicos modernos que trabajan a altas velocidades y altas presiones. Pueden ser de caudal fijo y variable.

Se dividen en AXIALES y RADIALES. Las de pistones axiales son las que llevan los pistones montados de forma paralela al eje longitudinal de la bomba Fig. 14.

Las bombas de pistones radiales son las que llevan los pistones montados en sentido perpendicular al eje longitudinal de la bomba, es decir, como los radios de una bicicleta.

Bomba de Pistones Axial Bomba de Pistones Radiales

Fig. 14 Tipos de bombas de pistones

Ambos tipos de bombas mueven el aceite por el movimiento de vaivén de los pistones dentro de su cilindro respectivo.

Fig. 15 Bomba de pistones de eje inclinado

1 Carcasa 3 Platina inclinada 5 Pistones 7 Platina de distribución 2 Eje de transmisión 4 Tambor con pistones 6 Bielas 8 Pivote

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Unidad GENERACION Y ALIMENTACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO

8.1 Preparación del aire comprimido Para garantizar la fiabilidad de un mando neumático es necesario que el aire alimentado al

sistema tenga un nivel de calidad suficiente. Ello implica considerar los siguientes factores. Presión correcta Aire seco Aire limpio

La generación del aire a presión empieza por la compresión de aire. El aire pasa a través de una serie de elementos antes de llegar hasta el punto de su consumo Filtro de aspiración Compresor Acumulador de aire a presión Filtro de aire a presión con separador de agua Regulador de presión Lubricador

8.2 Filtro de aspiración

Este va ubicado en la entrada del compresor, su misión es la de purificar el aire que aspira el compresor

8.3 Compresor

En el compresor de émbolo el aire es aspirado por una válvula en la carrera de absorción y en la carrera de compresión, luego de alcanzada la presión, se evacúa a través de la válvula de compresión. Los compresores de pistón son muy conocidos. Son de alta confiabilidad y seguros y se construyen en distintos tipos, rangos de presión y caudales.

Compresores de émbolos.

Tipos de Compresores

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Los compresores de émbolo son utilizados con frecuencia porque su gama cubre un amplio margen de presiones. Para generar presiones elevadas se recurre a un sistema escalonado de estos compresores. En ese caso, el aire es enfriado entre cada una de las etapas de compresión.

Las presiones óptimas para los compresores de émbolo son las siguientes.

Hasta 400 Kpa (4 bar) una etapa Hasta 1500 Kpa (15 bar) dos etapas Más de 1500 Kpa (15 bar ) tres o más etapas

8.4 Acumulador de aire a presión

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Para estabilizar el aire comprimido se coloca adicionalmente al compresor un acumulador. El acumulador equilibra las oscilaciones de la presión al extraer aire comprimido del sistema. Si en el acumulador cae la presión por debajo de un determinado valor, entonces el compresor lo llenará hasta alcanzar el valor superior de presión ajustado. Esto tiene la ventaja de que el compresor no tiene que trabajar en funcionamiento continuo.

La superficie relativamente grande del acumulador provoca un enfriamiento del aire contenido en él. Durante este proceso de enfriamiento se condensa agua que debe ser purgada regularmente a través de un grifo.

El tamaño del acumulador depende de los siguientes criterios. Caudal del compresor Cantidad de aire requerida en el sistema Red de tuberías (posible necesidad de volumen de aire adicional) Regulación del compresor Oscilación permisible de la presión en el sistema.

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